Hőmérséklet szabályozó modul felépítés
Hűtő-fűtő egység
A baloldali képen látható módon két egységből áll, a fermentor edényt befogadó furatolt alumínium tömbből és a rászerelt Peltier elemből.
Alumínium tömb:
- szélesség: 100 mm
- magasság: 50 mm
- mélység : 90 mm
- Ø = 82 mm
Peltier modul:
- 40×40 mm
- P = 150 W
A Peltier elem másik oldalán képződő hőmennyiséget vízhűtéssel távolítjuk el, ami egy külső ventilátorral hűtött hőcserélőn keresztül a környezetnek átadódik.
Szabályozó, mérő hardver
Lényegében 3 fő áramköri elemet tartalmaz, két BTN modult, ami egy Full-Bridge Driver és egy INA219 árammérő elemet az egészet ráépítve egy raspberry HAT-re. A BTN teljesítmény leadásának szabályozására PWM jelet használunk, az INA I2C-n kommunikál a raspberry-vel.
A hőmérséklet mérésére PT1000 szenzort használunk, a jelfeldolgozáshoz pedig az AtlasScientific által gyártott EZO™ RTD Circuit áramkört, ami I2C-kommunikál a raspberry-vel.
Eredmények
33 oC cél hőmérséklet tartása volt a cél. Az alábbi ábrán egy 60 órás hőmérséklet tartási kísérlet adatai láthatóak. Ezek nyers átlagolás nélküli adatok, a raspberry minden harmadik másodpercben lekérdezi az aktuális értéket az EZO™ RTD áramkörtől, amiket egy helyi adatbázisban letárol. Mivel a folyadék kevertetve volt és a Peltier elem teljesítmény leadása is beállt egy állandó értékre a PID vezérlés alatt, így a fluktuáció, ami ± 0.2 oC eltérést mutat a hőmérséklet mérő modul bizonytalansága. Ez könnyen kiküszöbölhető, ha másodpercenként mintavételezünk 10-et mondjuk és az átlagolt eredményt tároljuk le, vagy a 3 másodperces kiolvasott értékeket átlagoljuk fél-egy perces időközönként.
Egy szakaszt kinagyítva látható, hogy a hőmérséklet érték többnyire 33.00 oC körül van, egy konkrét kiemelt példán 32.98 oC és látható néhány kiugrás, ami átlagolással teljesen kisimítható, így az eltérés ± 0.05 oC körül lesz. Az ábrán 83 mérési pont van 3 mp-es időközönként. 