Как сделать кипятильник?

  • автор:

Как сделать кипятильник своими руками?

Нагрев воды уже давно не требует каких-либо ухищрений, благодаря избытку нагревательной техники в виде электрочайников, бойлеров, кофемашин и прочих устройств. Но встречаются ситуации, когда под рукой их нет, а вскипятить или подогреть воду необходимо прямо сейчас. В таком случае вы можете собрать кипятильник своими руками из подходящих для этого подручных средств.

Предостережения безопасности.

Изложенные в статье методы для кого-то станут ностальгией по студенческим годам или службе в армии. Но следует четко осознавать, что такие самодельные устройства несут потенциальную угрозу как с точки зрения поражения электротоком, так и с точки зрения пожаро- и взрывоопасности. Поэтому их реальное применение по возможности стоит свести к минимуму, а при постоянной работе заменять заводскими устройствами. Далее рассмотрим наиболее простые варианты, которые может собрать даже начинающий электрик без каких-либо навыков или знаний.

Кипятильник из лезвий для бритвы

Этот вариант уже стал классикой для людей, живших в период отечественного дефицита. За долгие годы появилась масса вариаций таких нагревательных приборов и приличный опыт в их реализации, поэтому рассмотрим такую модель более детально. Лезвия являются не единственным вариантом для электродов кипятильника, но их применяют наиболее часто и это обуславливается несколькими немаловажными причинами:

  • Высокое качество стали – при электролизе, в толще воды протекает электрический ток, формируемый электронами металла, выделяемым из электродов. Из-за сопротивления жидкости далеко не все частицы переходят от одного электрода к другому, а выпадают в осадок в виде металла, значительно изменяя вкус воды. Бритвенные лезвия изготавливаются довольно качественно, поэтому процент осадка от такого кипятильника будет минимальным.
  • Оптимальное соотношение геометрических и физических параметров – несмотря на то, что лезвия никто не изобретал в качестве электрода под кипятильник, они обеспечивают относительно высокую скорость нагрева жидкости.
  • Массовое распространение – можно встретить практически в каждом доме, гараже или мастерской, из-за чего постоянно находятся под рукой.

Материалы для кипятильника из лезвий

Перед изготовлением вам необходимо обзавестись такими элементами:

  • Сами лезвия – для качественной работы кипятильника не имеет значения фирма и состояния режущих поверхностей, можно брать даже затупленные полотна. Важно чтобы они были одинаковой конструкции, лучше, если вы возьмете их из одной упаковки.
  • Диэлектрик для изоляции одного лезвия в кипятильнике от другого – можно применить любые, имеющиеся у вас предметы (пластиковые крышки, пробки). Если ничего не приходит на ум, лучше всего для изоляции нагревательных элементов друг от друга использовать обычные спички.
  • Материал для фиксации электродов в кипятильнике – чаще всего используются нитки. Однозначно не стоит скреплять клеем, и уж тем более, не стоит прибегать к проволоке и другим металлическим изделиям – они сразу закоротят лезвия.
  • Шнур питания с вилкой – подойдет любой вариант с многожильными медными проводами, которые удобно будет прикручивать вокруг лезвия.

Это минимальный набор, при желании вы можете усложнить конструкцию, используя крокодилы для подключения проводов к лезвиям или установив пластиковый брусок в качестве основы.

Порядок изготовления

Чтобы получить кипятильник из лезвий желательно иметь под рукой такие инструменты: пассатижи, нож или бокорезы, изоленту. Процесс изготовления заключается в следующем:

  • зачистите провода на питающем шнуре с электрической вилкой, вам понадобиться около 2 – 3см оголенной жилы; Рис. 1. Зачистите провода
  • прикрутите каждый из концов провода к лезвию, заметьте, не пытайтесь их паять – это бесполезно, вам нужно плотно прикрутить провод, если не получается вручную, возьмите пассатижи; Рис. 2: Прикрутите провода к лезвию
  • зафиксируйте лезвия на расстоянии друг от друга при помощи диэлектрика, в данном случае используются спички; Рис. 3: положите спички между лезвиями
  • обмотайте полученный кипятильник нитками, чтобы он не распался в процессе эксплуатации, если он держится и так, можете обойтись и без ниток. Рис. 4: скрепите лезвия ниткой

Самодельный водонагреватель готов, следует отметить, что расстояние между лезвиями определяет и параметр потребляемой из сети мощности, и скорость нагрева. Поэтому наиболее быстрый нагрев вы получите при расстоянии в 2 -3мм (на толщину спички), при расстоянии в 2 – 3 см время нагрева пропорционально увеличится.

Рис. 5: перпендикулярное размещение лезвий на спичках

Но количество электроэнергии, расходуемое для закипания воды, допустим, в пол-литровой банке, будет одинаковым для обоих случаев.

Не забывайте, что все самодельные кипятильники, пропускающие электрический ток через нагреваемую жидкость, нельзя погружать в металлические емкости, они будут находиться под потенциалом и могут ударить током. Подойдет только посуда из диэлектрического материала – стекло, полимер и прочие.

Рис. 6: кипятильник из лезвий в действии

Из ТЭНа чайника

Также кипятильник можно собрать из ненужного электрического чайника, при условии, что нагревательный тэн исправен. В данном случае ничего лишнего придумывать не нужно – вам понадобиться сам тэн и шнур с вилкой. Для начала проверьте целостность обоих деталей от электрического прибора при помощи мультиметра.

Рис. 7: проверьте исправность мультиметром

Прозвоните шнур и ТЭН, если они исправны, значит, их можно смело использовать для изготовления кипятильника.

Для соединения выводов ТЭНа удобнее применить клеммные зажимы, но если таких не окажется под рукой, можно использовать и обычный паяльник.

Для изготовления кипятильника выполните такую последовательность действий:

  • разберите чайник и выньте из него ТЭН, ту же процедуру проделайте с подставкой и достаньте из нее шнур, если длины кабеля достаточно, можно просто обрезать его у основания.
  • при помощи ножа или кусачек удалите изоляцию с краев провода;
  • закрепите клеммные зажимы на контактах ТЭНа при помощи отвертки;
  • с другой стороны к клеммам подключите зачищенные провода шнура; Рис. 8: подключите провода к ТЭНу
  • проверьте мультиметром цепь кипятильника и сопротивление между выводами штепсельной вилки и корпуса.

Рис. 9: готовый кипятильник из ТЭНа

Кипятильник готов, его можно использовать как для нагревания технической воды, так и для кипячения питьевой. По своим параметрам работы он ничем не отличается от классического чайника или кипятильника, поэтому может использоваться и в металлических емкостях. В связи с тем, что в нагревательном устройстве применяется заводской тэн, вы получаете довольно мощный кипятильник.

Из гвоздей

Для такого кипятильника вам понадобится 6 гвоздей длиной по 8см, деревянная планка толщиной около 2см, которую можно установить на край емкости из непроводящего материала, готовый шнур питания или пара проводов с вилкой. Для работы вам нужны пассатижи и дрель со сверлом такого же диаметра, как и гвозди.

Принцип создания кипятильника заключается в следующем:

  • просверлите в доске отверстия на расстоянии 5 мм друг от друга;
  • вставьте гвозди в отверстия, оставив над доской свободное расстояние в 2 – 3см, чтобы удобно было намотать провод; Рис. 10: вставьте гвозди в отверстия
  • зачистьте края кабеля на 5 – 10 см при помощи ножа или кусачек, у вас должен остаться голый металл без лака и прочей изоляции;
  • прикрутите оголенные жилы к гвоздям под самые шляпки – по 3 гвоздя на каждый из проводов, заметьте, что надежность электрических соединений зависит от плотности прилегания, поэтому их нужно затягивать как можно сильнее;
  • забейте гвозди до упора пассатижами, но следите за тем, чтобы механическое воздействие не ослабило место электрического контакта.

Кипятильник готов, налейте воду в стеклянную банку или пластиковую миску, установите сверху планку так, чтобы острые края гвоздей погрузились в воду. Включите кипятильник в сеть и дождитесь закипания. Ни в коем разе не пытайтесь проверять температуру нагрева воды пальцем или рукой, так как при включенном кипятильнике вы получите удар током.

Из ложек

Для такого кипятильника вам понадобятся две металлические ложки, двух или трехжильный кабель, штепсельная вилка, стеклянная банка и две прищепки. Процесс изготовления кипятильника состоит из таких этапов:

  • удалите изоляцию с кабеля и проводов, чтобы получить оголенные жилы по 2 – 3см с каждой стороны; Рис. 11: удалите изоляцию с проводов
  • закрепите на одном конце кабеля штепсельную вилку, а к выводу другого конца прикрепите ложки;
  • поместите ложки в стеклянную банку с противоположных сторон и зафиксируйте прищепками, ложки при этом не должны соприкасаться; Рис. 12: прикрепите ложки прищепками
  • зафиксируйте кабель с наружной стороны банки при помощи скотча. Рис. 13: зафиксируйте кабель скотчем

Кипятильник готов – достаточно налить в банку воды и включить вилку в розетку. Заметьте, что перемещать банку с включенным устройством небезопасно, поэтому предварительно отключайте кипятильник от сети.

Рис. 14: готовый кипятильник из ложек

Кипятильник на 12 Вольт

Востребованное устройство для многих автовладельцев, позволяющее нагреть воду вдали от цивилизации, воспользовавшись питанием от автомобильного аккумулятора. Наиболее сложным является подбор нагревательного элемента, который рассчитывается по формуле: P = U2/R

где P – мощность кипятильника;

U – номинал питающего напряжения;

R – сопротивление цепи.

К примеру, при сопротивлении цепи в 1 Ом, мощность кипятильника, питающегося 12В источником, составит 144Вт. Соответственно, время нагрева стакана составит около 10 – 15 минут.

В качестве нагревательного элемента могут выступать керамические резисторы или нихромовая нить, намотанная на текстолит. Подключите их к двум выводам аккумулятора и кипятильник готов. Главное условие – емкость для нагрева должна быть из диэлектрического материала.

Рис. 15: нагревательный элемент на 12 В

Бывают ситуации, когда из строя выходит электрический чайник, а человек находится на даче или просто отсутствует возможность купить приспособление, которое будет нагревать воду. С такой ситуацией может столкнуться каждый человек, но и выход найти не составит никакого труда, ведь нагревательное устройство можно сделать и своими руками. В этой статье мы расскажем вам, как сделать кипятильник в домашних условиях из подручных материалов.

Блок: 1/3 | Кол-во символов: 444

Как сделать кипятильник своими руками – лучшие из проверенных способов

Наиболее часто в кустарных условиях кипятильники изготавливают из:

  • Бритвенного лезвия. Лезвия Спутник.
  • Гвоздей.
  • ТЭНа для чайника.

ТЭН от старого чайника

ТЭН от старого чайника

Также можно изготовить в домашних условиях работоспособные приспособления для нагрева воды из нихромовой проволоки, которая устанавливается на керамический изолятор.

Основная задача, которая должна быть выполнена при самостоятельном конструировании нагревательных элементов – это минимизация возможности короткого замыкания и поражения электрическим током. При использовании низковольтных самодельных изделий электрического удара практически не стоит опасаться, но устройства, работающие от сети 220 В, могут стать причиной несчастных случаев и пожара.

Это интересно: Влияние теплого пола на человека

Как это работает

Между точками разных потенциалов протекает электрический ток. Разумеется, среда должна быть токопроводящей. Вода — это далеко не диэлектрик, сопротивление достаточно низкое (если конечно это не дистиллят). Если погрузить в стакан с водой два электрода с достаточной разницей потенциалов, сила тока получится очень высокой. Настолько, что температура нагрева заставит воду кипеть. Для сравнения — аналогичный ток протекает через спираль лампы накаливания. Металл раскаляется добела.

Почему не взрывается стакан с водой? Образующиеся пузырьки пара являются своеобразными диэлектриками, которые предохраняют систему от короткого замыкания. Не будем вдаваться в расчеты напряжения и силы тока, обратимся к практике.

Кипятильник из лезвий

Самодельный кипятильник или примитивный нагревательный прибор на 12 вольт можно смастерить из подручных средств.

Для этого нам понадобится:

  • Заизолированный отрезок двухжильного провода.
  • Лезвие, которое используется для бритвенного станка в количестве 2-х штук. А также можно применить лезвие для малярного ножа. Если таковых не окажется в вашей квартире подойдут даже две металлические ложки.
  • Кастрюля или банка для воды.
  • Две спички или деревянные щепки.
  • Нитки.

1 вариант. К концам лезвий нужно примотать провод. Нельзя допускать, чтобы лезвия соприкасались друг с другом. Для этого между ними устанавливаем с двух сторон распорки из спичек или деревянных щепок. Затем следует смотать лезвия ниткой. Провода также не должны соприкасаться. Самодельный кипятильник на 12 вольт осталось опустить в емкость с водой, включить в розетку и подождать, пока она закипит.

2 вариант. При использовании металлической емкости для кипячения воды, один провод можно подсоединить к кастрюле, а к другому концу примотать лезвие, ложку или другой имеющийся металлический предмет. Важно следить за тем, чтобы последний не касался стенок металлической емкости. Получается кипятильник на 12 вольт.

Изготовленный кипятильник своими руками с мощностью на 12 вольт справляется с кипячением небольшого количества воды довольно быстро.

Важно соблюдать технику безопасности при использовании данного нагревательного прибора:

Используем ТЭН от чайника

Наиболее безопасный вариант – использовать ТЭН от электрочайника. Если у вас завалялся электрический чайник, который протекает (либо не работает кнопка) и при этом вы не хотите заниматься ремонтом, рекомендуем извлечь из конструкции ТЭН и на его основании сделать простой кипятильник.

Помимо ТЭНа вам понадобиться двухжильный провод с вилкой, который также можете взять от чайника либо любого другого бытового прибора, находящегося дома. Для крепления провода к ТЭНу можете использовать паяльник либо что еще лучше – клеммные колодки, как показано на фото ниже. Во втором случае сделать электрический кипятильник можно будет даже за 5 минут, ведь нужно всего лишь затянуть провода в колодках.

Перед использованием самодельного прибора рекомендуем проверить его – прозвонить мультиметром. Делать это нужно не под напряжением. Сначала прозвоните сам нагревательный элемент, потом подсоедините к нему провода и заново замерьте сопротивление.

Если все в порядке, можете попробовать воспользоваться самодельным кипятильником из ТЭНа чайника. Внешний вид устройства должен быть примерно таким:

Технология изготовления

Нам понадобятся следующие материалы:

  • Кабель питания с вилкой (желательно сечением не менее 0.75).
  • Два безопасных лезвия. Острота кромки не имеет значения, обычно использовались как раз тупые, использованные. Будет лучше, если оба электрода будут одинаковыми (для равномерного износа). В случае с лезвиями — одна фирма, желательно из одной упаковки.
  • Диэлектрик для установки между лезвиями. Обычно использовались спички. Просто опускать электроды в свободно подвешенном состоянии нельзя. Они могут соприкоснуться (двигаясь при кипении), и произойдет короткое замыкание.
  • Нитка для фиксации элементов конструкции. Как показала практика — это самый безопасный способ крепления. Клей использовать нельзя, остальной крепеж просто не подходит.

Электрический прибор из гвоздей является вариацией кипятильника из лезвий, но с более «цивилизованным» исполнением. Для изготовления данного водогрейного приспособления необходимо приготовить:

  • мм.
  • Двужильный медный провод с вилкой.
  • Электродрель и сверло 3 мм.
  • Отрезок деревянной доски 100х100 мм, толщиной не менее 25 мм.

Гвозди для самодельного водогрейного устройства

Процесс изготовления кипятильника из гвоздей осуществляется в такой последовательности:

  • Посередине деревянной пластины делается 6 отверстий диаметром 3 мм с расстоянием между ними 3-5 мм.
  • В каждое отверстие в деревянной пластине устанавливается стальной гвоздь.
  • Из кабеля с вилкой каждый контакт подключается к 3 гвоздям.
  • Деревянная пластина устанавливается над емкостью и включается в сеть 220 вольт.

При осуществлении данных действий необходимо строго следить, чтобы провода как можно плотнее прижимались к металлической поверхности гвоздей. Для осуществления надежного контакта проводов с электродами рекомендуется в каждое отверстие завести 1/3 медных жил провода, до установки гвоздей в деревянную пластину. Если все действия были сделаны правильно, то при проверке сопротивления между контактами штепсельной вилки мультиметр должен показывать нулевое значение.

Использовать данное приспособление для нагрева воды следует в такой последовательности:

  1. В неметаллическую кружку налить воды, которая не должна быть дистиллированной.
  2. Установить на кружку деревянную пластину электродами вниз.
  3. Включить приспособление в сеть 220 В.
  4. После закипания жидкости самодельный кипятильник следует отключить от электричества.

Как и в случае с использованием изделия из бритвенных лезвий, качество накипяченной жидкости оставляет желать лучшего, поэтому данный способ приготовления кипятка также лучше использовать для технических нужд.

Собираем самодельный кипятильник из лезвий

Зачищенные провода крепим на оба лезвия. Использование припоя бессмысленно, поэтому выполняем прочную скрутку. Желательно, чтобы оголенная часть провода была как можно короче. Помним об электролизе.

Далее необходимо зафиксировать полотна на небольшом расстоянии друг от друга. От 2–3 мм до 1–2 см. От этого зависит скорость кипячения, и в качестве обратной зависимости — потребляемая мощность. Чем дальше лезвия друг от друга — тем экономичнее устройство. Соответственно, тем дольше кипятится вода.

Информация:

В данном случае экономичность — разговорное понятие. Для нагрева определенного объема воды до определенной температуры требуется одинаковое количество энергии, вне зависимости от расстояния между лезвиями.

Это значит, что маломощный кипятильник просто не даст большую нагрузку на сеть, но счетчик намотает одно и то же значение расхода электроэнергии.

Собрать кипятильник своими руками можно двумя способами. Установить спичечную диэлектрическую прокладку, и обвязать конструкцию нитками.

Это самая распространенная конструкция: кипятильник мощный, быстро нагревает воду. Для питания требуется хорошая розетка и надежная электропроводка. Такое соединение надежно, электроприбор рассчитан на многократное использование.

Второй вариант проще в сборке, и не требует ниток. Однако это скорее одноразовая схема — «крепление» ненадежное. Зато собрать такой кипятильник можно максимум за 5 минут.

Преимущества: нет риска короткого замыкания, ниже потребляемая мощность. При этом вода нагревается дольше.

Варианты с лезвиями иногда могут не подойти, поскольку сила тока и мощность будет слишком малой. Кипячения придется ожидать до часа.

Такие «нагревательные приборы» называются студенческими, или тюремными: по основным местам применения. Имея определенные навыки, с помощью такого кипятильника можно сварить пельмени (разумеется, в стеклянной банке, металлическая кастрюля устроит замыкание). А вскипятить воду для чая — вообще пара пустяков.

Самый мощный самодельный кипятильник

Нихромовая спираль

Для того чтобы закипятить большой объем воды, можно из подручных средств изготовить мощное портативное устройство. Для изготовления прибора понадобятся следующие детали:

  1. Нихромовая спираль с диаметром проволоки не менее 1 мм.
  2. Промышленный предохранитель серии ПН 2.
  3. Двужильный кабель из провода сечением не менее 4 мм2.
  4. Отвертка и саморезы по дереву 20 мм.
  5. Штепсельная вилка разборного типа.

Предохранитель ПН-2

Изготовление мощного устройства для нагрева воды осуществляется в такой последовательности.

  1. Предохранитель ПН-2 разбирается для извлечения керамического корпуса изделия.
  2. 8 саморезов, которые образовались во время разборки устройства, вкручиваются в отверстия в корпус керамического изолятора.
  3. К одному из 8 вкрученных саморезов цепляется конец нихромовой спирали.
  4. Затем внутри корпуса электрического изолятора спираль просовывается к противоположному торцу круглого изолятора и снова фиксируется вокруг шурупа.
  5. Спираль разворачивается в обратную сторону, но уже фиксируется к другому вкрученному в изолятор шурупу.
  6. Таким же образом производится соединение спирали и саморезов еще в 5 точках, после чего к первому саморезу и последнему присоединяются зачищенные медные провода и саморезы полностью вкручиваются в керамический изолятор. Учитывая значительную мощность такого самодельного кипятильника, сечение подключаемого медного провода должно быть не менее 4 мм2. На другой конец провода осуществляется монтаж штепсельной вилки.

Проверка мощного самодельного водонагревателя

Эксплуатация кипятильника может осуществляться только в подвешенном состоянии. Нагревательный элемент должен быть полностью опущен в воду и не должен касаться стенок и дна резервуара. При использовании самодельного мощного кипятильника категорически запрещается прикасаться к емкости и корпусу прибора во время нагрева воды.

Альтернативные варианты

Еще один донор для контактов — набойки для армейских сапог и берцев.

Они собираются так же, как из лезвий: нитки, спички. Производительность и мощность аналогичная. Поскольку металл относительно качественный, кипяченую с их помощью воду можно пить.

В качестве «гаражной» альтернативы могут выступить крепежные элементы. Два болта вкручиваются в кусок пластика, вопрос соединения проводов решается надежно и элегантно: просто затягиваются гайки. «Электроды» располагаются на расстоянии 5 см.

Эффективность такой конструкции очень высокая: литровая банка кипятится меньше, чем за минуту.

Единственная проблема — гигиена. Найти болты из нержавейки довольно сложно, а оцинкованные модели быстро теряют покрытие, опять же по причине электролиза. Поэтому такой вариант подойдет скорее для технического нагрева воды, нежели в пищевых целях.

Кипятильник из подручных средств можно изготовить своими руками без финансовых затрат. Все без исключения самодельные изделия следует эксплуатировать таким образом, чтобы не происходило соприкосновение человеческого тела с нагреваемой жидкостью или с неизолированной частью токоведущих элементов. Запрещается оставлять кипятильник, сделанный своими руками, без присмотра, а также в местах, где к включенному устройству возможен доступ детей.

Использование «полуфабрикатов»

Если у вас есть ТЭН от электрочайника или бойлера, к нему достаточно прикрепить провода питания, и «фабричный кипятильник» готов. Но эта конструкция не относится к вопросу «как сделать кипятильник своими руками», поскольку главный элемент изготовлен промышленным способом. Тем не менее домашние мастера часто применяют запчасти от испорченных электроприборов.

Важно:

При сборке такого кипятильника нельзя применять пайку. Только клеммное соединение питающего провода.

Самодельный кипятильник на 12 вольт

Несмотря на то, что в продаже имеются различные варианты электрочайников и кипятильников для использования в автомобиле, изготовить кипятильник своими руками на 12 вольт не так просто. Самостоятельно создать ТЭН невозможно, разве что применить керамические резисторы ПЭВ.

Кроме того, при мощности кипятильника 300 Вт, потребуется сила тока 25 ампер. Многовато для аккумулятора. Тем не менее, сопротивление резистора для такого кипятильника можно вычислить по формуле:

где P — требуемая мощность в Ваттах, а R — сопротивление в Омах. Например, если требуется мощность 300 Вт, то необходим резистор на 0.5 Ом. Если такого найти не удастся, то пожно соединить два резистора по 1 Ом параллельно. Напомним, что при параллельном соединении сопротивление делится на количество, а при последовательном — умножается.

Основная проблема — качественную питьевую воду получить не удастся, так как вода будет контактировать с электротехническим изделием.

Видео по теме

Изготовление кипятильника из подручных средств своими руками

В жизни иногда возникают непредвиденные обстоятельства. Одной из таковых является отсутствие горячей воды, например, во время проведения ремонтных работ, когда отсутствует газ, без которого воду никак не вскипятишь. А тут назло еще сломался электрический чайник, а кипятильника в доме нет вовсе. Тогда мы начинаем задумываться, как своими руками в домашний условиях можно сделать кипятильник. Оказывается, смастерить такой нагревательный прибор совсем несложно, главное, найти необходимые материалы в своей квартире.

Кипятильник из тэна от сломанного электрочайника

В этом случае станет полезным сломанный электрический чайник, точнее, его тэн, если, конечно, он не сгорел. Для начала извлекаем нагревательный элемент из чайника.

Затем нужно произвести зачистку контактов тэна. К контактам последнего, с помощью паяльника припаиваем двухжильный провод с вилкой, который можно извлечь из того же сломанного чайника. На выходе мощность данного кипятильника равна мощности вашего сломанного электрического чайника.

Перед применением самодельного прибора, не подключенного к сети, следует провести его диагностику. При нулевом показателе сопротивления нужно проверить электрические соединения.

Как сделать кипятильник из подручных средств своими руками в домашних условиях мы разобрались. Лучше прибегать к таким водонагревателям в крайних случаях. Не рискуйте своей жизнью и жизнью своих близких. Используйте только заводские приборы для нагрева воды.

WiFi-чайник в домашних условиях, или как сделать обычный чайник по-настоящему умным

Предисловие

Если вы читали мою предыдущую статью (Бегущая строка на Arduino), то наверняка уже знаете, что у нас в университете есть возможность делать аппаратные курсовые проекты. И я, вдохновлённый предыдущей своей работой, решил ещё раз попробовать сделать что-нибудь своими руками. Только теперь тема должна была быть посерьёзнее. Кстати, думать о том, что сделать, я начал ещё на зимних каникулах, то есть до начала семестра. Хотелось сделать что-нибудь интересное и полезное одновременно.

Поиск идеи

Однажды на паре по Основам защиты информации у нас была тема, связанная с интеллектуальной собственностью и патентами. Преподаватель дал нам задание оформить по всем требованиям патент на какое-нибудь устройство и в качестве примера привёл wifi чайник.
Сказал — и забыл. И все забыли, а у меня в голове эта тема осталась. И когда пришло время думать над тем, что делать в качестве курсового в следующем семестре, я вспомнил про этот чайник.
Первым делом решил посмотреть, что же уже сделано. И каково было моё удивление, когда я увидел, что в продаже есть только три модели чайников с поддержкой управления по WiFi, и то два их них принадлежать одной компании. Это были Smarter iKettle 1.0 и 2.0 и российский Polaris PWK 1792CGL.
Интересно, что обычные электрические чайники есть почти в каждом доме, а умных так мало. Сравнив функции, предлагаемые производителями iKettle и Polaris, я составил список самых необходимых. Вот, что получилось:

  1. включение/выключение со смартфона;
  2. установка любой температуры нагрева воды;
  3. возможность узнать текущую температуру;
  4. отслеживание текущего объёма воды в чайнике;
  5. предупреждение и защита от включения при малом объёме воды;
  6. установка времени автовключения;
  7. уведомление о готовности;

Вроде выглядит реально, пора приступать к делу.

Поиск необходимых компонентов

Так как сделать полностью новый чайник не представлялось возможным, то было решено модифицировать уже готовый обычный электрический. Как раз дома был бесхозный чайник со сломанным выключателем.
«Так, основа уже есть» — подумал я.
Теперь нужно было заняться поиском компонентов для аппаратной части. Так как уже был небольшой опыт работы с Ардуино, решил всё реализовывать на ней. Тем более что сама Ардуина и модули для неё стоят недорого.
Так как мне всю часть управления чайником надо было вставить внутрь чайника, то выбор пал на Arduino Nano. Она маленькая и у неё есть интерфейс для подключения кабеля, в отличии от Pro Mini, которую нужно прошивать через UART.
Главной составляющей wifi чайника является, конечно же, wifi модуль. Поискав в Интернете что-нибудь доступное и по чему много туториалов, напоролся на ESP8266. А именно на версию 01. Посмотрел, что стоит недорого (в районе 2$) и вроде много инструкций по подключению. Остановился на нём. Что касается самого модуля, то тут хорошо подходит фраза: дёшево и сердито. Но об этом чуть позже.

Для контроля температуры нужен был какой-нибудь водонепроницаемый термодатчик. Нашёл на алиэкспресс водонепроницаемый NTC термистор, который выдерживает температуру больше 100 градусов. Нашёл и пример работы с ним, так что и тут быстро определился.
Надо было решить, как же сделать включение чайника в заданный момент времени, можно, конечно, было сделать программные часы на Ардуино и при совпадении времени включать чайник, но это работало бы нестабильно, и произойди случайно сброс программы, всё собьётся. Поэтому здесь на помощь пришли часы реального времени. А именно DS1307. Они имеют независимое питание (от батарейки на 3 В), да и ещё на модуле, на котором я остановился, была микросхема памяти EEPROM на 32K bit, которую я использовал для сохранения времени включения.
Ах да, так как чайник теперь должен включаться программно, то ещё понадобилось 1-канальное реле.
Что касается датчика уровня жидкости, то его пришлось делать вручную. Подробности ниже.
Из остального ещё понадобилось несколько резисторов разных номиналов, макетная плата для тестов, монтажная плата для собственно монтажа, проводки, паяльник с флюсом и припоем и львиная доля терпения.

Начало разработки

Так как проект представляет собой wifi чайник, то первым делом хотелось и надо было разобраться с модулем wifi. Как только пришла послыка, тут же распаковал и начал подключать.
Нашёл кучу примеров в Интернете. Всё как надо, стабилизатор напряжения на 3.3 В, делители напряжения для RX и TX. Собрал всё по примеру, подключаю – не полетело! В мониторе COM порта выводилась куча текста, как оказалось, происходил постоянный сброс модуля. На отправляемые АТ команды не реагирует. У автора статьи работает, у меня нет.
В чём же дело? Пробовал и другие схемы подключения искать, и так, и сяк, а модуль всё равно либо сбрасывается, либо ничего не выводит. А везде же написано красным шрифтом: «Не подавать на модуль 5 В, а то выйдет из строя». Так поиски решений иногда длились вечерами, уже думал покупать другой модуль, но решил проверить напряжение мультиметром.
Оказалось, что при подключении модуля к 3.3 В происходит падение напряжения ниже 3.2 В. Вроде бы, ну и ладно, падает и падает. Решил запитать от другого источника питания и оказалось, что модуль работает нормально при напряжении на нём выше 3.2 В, а ниже ему недостаточно и он постоянно сбрасывается.
В итоге, на свой страх и риск, подключил к 5 В и всё работало и работает до сих пор нормально.
С остальными компонентами таких проблем не было.
После того, как разобрался с wifi, надо было решить, что делать с датчиком уровня жидкости. Погуглив, нашёл статью, в которой автор делал датчик влажности почвы. При высыхании почвы сопротивление датчика увеличивается и напряжение на аналоговом порту Ардуино растёт. Отлавливая изменение напряжения, можно фиксировать появление жидкости. Для определения уровня жидкости в моём проекте вместо двух контактов использовалось 6. Один из них подключён к 5 В выходу, а остальные к аналоговым входам и через 10 кОм резисторы к GND.
Вот фото тестов.
Вот какой датчик уровня получился в результате.
Следующее, что тестировал, — это часы реального времени. Но с ними работа в принципе проста. Для установки времени и получения информации о нём я использовал исключительно примеры, которые идут в комплекте с библиотекой для работы с DS1307.
В результате, когда всё собрал на макетной плате, получился вот такая помесь проводов и модулей. Кстати, на этих фото пока стоит другой датчик температуры.

Приступаем к монтажу

Теперь всё это нужно было распаять на монтажной плате. Здесь комментировать особо нечего, поэтому только фото. Как видно, ещё добавилась кнопка, чтобы можно было включать чайник не только со смартфона, а ещё и обычным способом.
Далее необходимо всё расположить внутри чайника.
Для защиты всех внутренностей от перегрева была добавлена асбестовая вставка.
Правда, корпус пришлось немного приподнять с помощью дополнительной пластиковой вставки.

Теперь переходим к мобильной части.

Что касается приложения, то, так как оно разрабатывалось под ОС Android, то изначально планировалось использовать Android Studio. Но в целях изучения новых технологий было решено использовать готовую платформу для разработки программ в области Интернета вещей. В результате выбор пал на продукт компании Evothings – Evothings Studio.
Вот её основные достоинства:
— большое количество стандартных примеров по работе с различными модулями (Wifi, Bluetooth);
— разработка приложений с использованием JS, HTML, CSS, что позволяет писать один код, который будет одинаково работать на ОС Android и iOS, т.е. пропадает привязка только к одной платформе;
— простота тестирования приложения: на смартфон устанавливается приложение для предпросмотра своей разработки, а все тестовые сообщения и сообщения об ошибках выводятся в программе на компьютере;
— большое количество информации в Интернете о разработке с использованием JS, HTML, CSS;
В этой Evothings Studio был пример включения светодиода, передавая запрос на включение через ESP8266. Я решил взять этот пример за основу, как раз там было самое ценное для меня – связь с модулем WiFi через tcp socket. И аналогично тому, как передавался запрос на включение светодиода, сделал передачу запроса на обновление датчиков чайника, на установку времени включения, установку температуры и т.д.
Потом прикрутил уведомления о готовности и малом количестве воды, благо, что всё в наше время легко гуглится. В результате получилось такое вот приложение (приятная штука делать интерфейс приложения с помощью CSS):

Краткое описание взаимодействия смартфона и чайника

Общение между серверной и клиентской частью осуществляется с помощью модуля WiFi. При включении модуля управления чайником, модуль WiFi начинает раздавать сеть под названием artKettle. Это делается с помощью AT команд на серверной части. Так, например, чтобы перевести модуль в режим точки доступа, ему необходимо отправить команду AT+CWMODE=2. Далее с помощью подобных команд необходимо назначить параметры сети, разрешить подключение нескольких устройств и получить ip адрес самого wifi.

Со стороны клиента подключение происходит через определённый порт и по ip адресу модуля wifi с использованием chrome.tcp.socket.
После подключения клиента к серверу можно управлять чайником со смартфона. Рассмотрим пример включения чайника.
При нажатии на кнопку включения в приложении artKettle происходит вызов соответствующей функции включения app.kettleOn(). Внутри этой функции происходит передача двух строк на серверную часть:
app.sendString(‘H’); app.sendString(‘U’);
Далее идёт работа уже на стороне Ардуино. После прихода первой строки с символом ‘H’ выполняется следующая часть кода:
if(message.indexOf(«H») >= 0 && waterDetected()) { digitalWrite(POWER_PIN, LOW); IS_ON = true; Serial.println(«ON»); sendCIPData(0, «ON»); }
Сначала идёт проверка, есть ли в чайнике вода с помощью вызова метода waterDetected(). Рассмотрим вариант, когда вода в чайнике присутствует.
На пин управления реле подаётся низкий уровень напряжения, что соответствует его включению, т.е. цепь питания замыкается:
digitalWrite(POWER_PIN, LOW);
Затем идёт установка флага того, что чайник включён, и вывод в монитор последовательного порта сообщения о включении.
После этого вызывается функция, передающая ответное сообщение клиентской стороне о том, что всё включение прошло успешно:
sendCIPData(0, «ON»);
На клиентской стороне после проверки пришедшего сообщения производится установка кнопки включения в состояние On:
if (buf.substr(0, 2) == «ON») { app.setButtonOn(); }
После этого идёт обработка текстового сообщения с символом ‘U’, отправленного со стороны клиента на сервер. Здесь аналогичным включению образом происходит обновление информации о текущей температуре и объёме жидкости в чайнике.
Таким образом организована двухсторонняя связь клиента и сервера, так что любой из них знает о состоянии другого в любой момент времени.

В результате курсового проекта была разработана модификация для обычного электрического чайника, позволяющая управлять им со смартфона по wifi. Теперь этот чайник вполне можно отнести к представителям Интернета вещей. Все функции удалось реализовать полностью, так что теперь этот чайник имеет следующие возможности:
— включение/выключение со смартфона;
— установка любой температуры нагрева воды;
— возможность узнать текущую температуру;
— отслеживание текущего объёма воды в чайнике;
— предупреждение и защита от включения при малом объёме воды;
— установка времени автовключения;
— уведомление о готовности;
Достоинствами реализованного проекта является доступность элементной базы, потому как всё необходимое можно найти в магазинах радиоэлектронных компонентов, расширяемость проекта. Так как в чайнике установлены все необходимые датчики, то его можно дорабатывать программно и сделать не хуже, чем аналоги. Учитывая многофункциональность используемого модуля wifi, можно подключить его к сети Интернет и организовать управление чайником, находясь в любой точке мира, а с использование онлайн сервиса обработки SMS сообщений можно организовать включение по SMS. Т.е. проект ещё очень расширяем, возможности для этого есть, но они не были реализованы, так как не входили в цели разрабатываемого проекта.
Конечно же есть и недостатки проекта. Первый из них – это нестабильная работа модуля Wifi. Модуль иногда просто так теряет сеть, начинает сбрасывать настройки или просто не обрабатывает пришедшие сигналы. Причём это популярные проблемы у пользователей данного модуля. Второй недостаток – это отсутствие механического выключения чайника. Выключение реализовано программно, при достижении температуры кипения происходит разрыв цепи с помощью реле. Если вдруг в программе произойдёт сбой, то чайник может не отключиться. Третий недостаток – проблема отслеживания температуры нагрева. Так, например, если чайник отключить при температуре 60 градусов, то нагревательный тен продолжит отдавать тепло, и через некоторое время температура воды уже будет около 70 градусов. Но это исправляется путём внесения корректировок в программу.

Как сделать кипятильник своими руками

Современный ассортимент бытовой техники практически вычеркнул из нашего лексикона слово «кипятильник». Для офисного (а порой и домашнего) использования существуют всевозможные кофеварки и электрочайники. А если вы оказались в гостинице, служебном общежитие, наконец, в гараже (осенью или зимой)? Можно взять с собой это полезное приспособление.

Однако чаще всего в нужный момент под рукой нет электроприбора для нагрева воды, а хочется попить чайку. Вспоминая студенчество, приходит в голову простая (хотя и немного опасная) технология: кипятильник из двух лезвий.

Внимание!

Информация в этой статье дана в ознакомительных целях. В наши дни уже нет понятия «дефицит» и недорогие кипятильники, а также чайники и прочие подобные бытовые приборы продаются повсеместно. Не применяйте эти способы на практике, приобретите кипятильник в магазине и пользуйтесь!

Элементарное знание школьного курса физики, а чаще — перенимание опыта «старших» поколений, позволяют вскипятить стакан воды за 1 минуту, буквально используя подручные материалы.

Как сделать самодельное устройство для кипячения воды

Почему именно лезвия, а не скажем ложки, гвозди, и другие металлические предметы? Оптимальное соотношение потребительских характеристик.

  • Во-первых, этому способу не один десяток лет, а в «те времена» практически все мужское население брилось именно безопасным лезвием. Материал был всегда под рукой. Так что — традиции…
  • Во-вторых, площадь поверхности получаемых электродов чудесным образом подходила для баланса характеристик. Не слишком высокая нагрузка на электропроводку, в то же время вода закипала довольно быстро.
  • Наконец, материал. Лезвия изготавливаются из довольно качественной стали. Они долго служат, и практически не загрязняют воду.

На последнем пункте остановимся подробнее. Есть такое явление, как электролиз. Когда электрический ток возникает между электродами в жидкой среде, вместе с электронами перемещаются частицы материала. Значительная часть остается в воде, не доходя до противоположного электрода. Естественно, вода при этом не становится вкуснее, а в случае, если у вас самодельный кипятильник из гвоздей, она вообще не пригодна для питья. Так что лезвия (особенно высокого качества) — это идеальный донор для нагревателя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *