【手语制造】爬宠饲养箱恒温净味空调发布啦

handtalker

大家好，我是一直在潜水的手语。饲养陆寄已有9个月。我的偏好是尽量采用自动化设备让饲养过程更轻松，让陆寄的生活更舒适。
除了从网上采买现成的设备，也会制作一些“个人制造”设备。
今天首次发帖，介绍一个最近发布的温控设备：爬宠饲养箱冷热恒温净味空调（以下简称“恒温空调”）

个人感受陆寄饲养过程中温湿度两个参数非常重要，特别是在冬季，北方屋内干燥闷热和南方屋内冰冷潮湿都会对陆寄饲养造成麻烦。

市面上已经有那么多现成的加热产品，有必要重新设计一款调温设备吗？
这也是一开始我在考虑的问题。

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【关于保持饲养箱温度 现有方案总有不合适我的地方】
饲养环境温度是爬宠饲养过程中极为重要的一个参数。
主要爬宠种类均为变温动物（冷血动物），不具备体温调节机制，体温不易保持一定而是随环境温度改变而改变，因而需依靠外界环境温度来调节体温。

市面上现有的解决方案各有优劣，例如：
（1）加热垫


只能加热，功率低，只能通过加热中间介质（玻璃或垫层）来间接加热缸内空气，加热效率低、能量损失大、调温速度慢。便宜的加热垫为了节省成本往往省去温控电路，不安全，以往也听说过多次因加热垫故障引起火灾的例子。易造成垫材水份迅速蒸干和中间介质高温烫手威胁到宠物安全。


（2）日光灯


可以模拟自然日光辐射加热，能量集中，可在局部造出“热点”。对垫材表面直接照射易加快水份蒸发破坏湿度。夜间如使用日光灯保持温度则会影响宠物作息。


（3）陶瓷加热灯


不发光的热辐射加热器，夜间不影响宠物作息。由于陶瓷表面高温，不小心接触可能伤到宠物或饲主的手。有人反应陶瓷加热灯会破坏箱内湿度。


（4）热风机


只能加热，靠对流将PTC发热器件的热量传导至空气中，加热速度较快。由于安装方式设计成从灯泡接口取电，安装位置较高，对使用金属网盖的半封闭饲养箱会造成内外空气快速流动，从而破坏缸内湿度。


（5）散热通风风扇


结构简单，主要用于饲养箱通风功能。没有主动调温能力，靠引入外部空气调节箱内温度，当箱外空气温度过高或过低都会对箱内温度不利。同样会影响箱内湿度。

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以上调温措施集中存在下列缺点：

（1）只能加热不能制冷，需另外购买温控器。
（2）制热效率低、速度慢、加热不均匀。
*以上加热设备将电能转化为热能的效率普遍较低，特别是加热垫热能转化率更是低得可怜。即使采用热能转化率达到90%以上的PTC陶瓷发热元件的陶瓷加热灯，通过热辐射加热方式损失的能量也非常多。
（3）破坏箱内湿度。
（4）安全隐患。
（5）无法解决饲养箱异味问题。
于是从几个月前开始，决定设计一套相对更完善的饲养箱温控设备，解决以上问题。

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是否有必要设计一种全新的恒温控制设备？
随便举几个日常例子：
（1）饲养箱温度需要保持在28℃附近，夏天不需要任何加热设备就能满足。屋内开着空调冷风，每天一次打开饲养箱铲屎、换水、喂食、上手......箱内温度瞬间掉到20℃以下。请注意即使空调设置成26℃，空调吹出的冷气正常会低于室温8~10℃。冷气仍可能窜入空间不大的饲养箱，使饲养箱温度瞬间降低到远低于室温的温度。关上饲养箱门，箱内气温多久能恢复到28℃？


（2）冬天贴上加热垫，缸内温度维持26℃。同样每天开箱照顾，一开箱门箱内温度瞬间掉到18℃以下。关上箱门箱内温度多久能回升到26℃？用联网的温湿度传感器记录过，需要1小时以上。
冬天，即使全封闭饲养箱3天喂食清理一次就没问题吗？用爬虫专用加湿器吗？有刷新率快的电子温度计可以试一下。加湿器开启，会快速将箱外空气带入箱内，每次加湿相当于用箱外空气更新箱内空气2、3次，箱内分分钟降到箱外气温。恢复设定温度又得1小时，这期间加湿器还有可能再次开启。


（3）箱内适宜温度是26℃附近，夏天屋内开空调问题不大。出差3天，食物和水问题不大。空调一关，屋内闷热，又不能为透气3天不关门窗，屋内温度飙到35℃+。3天内会发生什么？

（4）冬天饲养缸紧挨暖气片，缸内温度可能30℃+。太热了......

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【冷热恒温空调结构、特点和调温原理】
试过各种风机至少50个以上，各种电路50个以上，各种换热器50个以上，做成试验原型机20个以上......


经过几个月时间，数百种元件不断组合，9版改进，做出相对更完善的温控方案。

爬宠饲养箱冷热恒温空调，全自动的。
采用“真.空调”结构，热泵原理，内、外机分体布置。

【调温原理】
基于屋内空气体积远远大于饲养箱内空气体积的假设，在箱内和箱外空气间搬运热量不会对屋内气温造成可测量的变化，利用屋内空气作为大容量热量存储器。
制热时从屋内空气中搬运热量到饲养箱内；
制冷时从饲养箱内搬运热量到箱外，通过外机散热到屋内空气中。


内机置于饲养箱内，负责循环调节缸内气温。出风方向集中，送风距离可达2米以上。集成高精度、高刷新率温度探头。因采用箱内循环方式，饲养箱和外部几乎没有空气交换，所以调温效率高、速度快，且不伤害绝对湿度。
*小知识：绝对湿度是单位体积空气中的含水份重量。湿度计显示的是相对湿度，代表空气含水量与同温度下饱和含水量的百分比。由于温度升高饱和含水量会增加，温度降低饱和含水量也会降低。所以制冷/制热时，测量到的相对湿度值会稍微变化，但箱内空气中的含水量并不会大幅变化。


内机具有模拟自然风的循环风功能，可更换的蜂窝活性炭净味滤芯可快速清除大部分箱内异味。内机中的微型换热器，使用石墨烯涂层加快换热速度，以微小体积达到超过100W的换热效率。内机外壳采用3D打印工艺一次成型，来自玉米的PLA环保材料即使被宠物啃食也不会造成伤害。


外机置于饲养箱外，通过循环水管与内机相连，负责与箱外屋内空气交换热量。集成了电源和控制主板，可直接通过外机控制面板设置箱内目标温度。
（下方模拟图只作为外机换热原理说明，和外机真实结构无关......）

真实外机的外观

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【规格参数】
Ø 内机尺寸：100*60*80mm
Ø 外机尺寸：200*200*130mm
Ø 内机外壳材料：PLA聚乳酸 （来自玉米淀粉，环保无毒可降解）
Ø 内机外壳工艺：3D打印
Ø 外机外壳：ABS阻燃防爆盒
Ø 温度探头：NTC热敏电阻温度探头（温控精度0.1℃）
Ø 净味滤芯材料：蜂窝活性炭
Ø 制冷剂：纯净水或白开水......
Ø 启动功率：75W
Ø 功率：60W
Ø 循环净味功率：13W
Ø 平均日耗电量：0.2~0.8度（与饲养箱尺寸和保温能力相关）
Ø 输入电压：220V交流电
Ø 工作电压：安全的12V直流电
Ø 制热量：108W（启动时）/90W（典型运行状态）
*本机是目前唯一制热效率超过100%的爬宠箱加热设备，60W功率产生90W以上制热量。
Ø 制冷量： 48W（启动时）/30W（典型运行状态）
Ø 建议适用空间尺寸：长度在45cm（容量90L）到120cm（容量240L）的全封闭或顶部开放的饲养箱。
*参考值：1匹空调耗电量800W，适用于10平米房间（容积25m³/25000L），制冷/制热量约2500W，即每100L空间10W。房屋的保温能力要比饲养箱好。

Ø 调温速度：1~5min/℃（典型值）
Ø 内机出风温度：箱内气温+20℃ ~ -10℃
Ø 外机运行噪音：35dBA以下
Ø 内机运行噪音：50dBA（隔一扇门听不到。空调间歇工作，停止后无噪音。）
*参考值：正常说话音量在60~70dBA。

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【运行效果展示】
1、全天运行频率
在本人缸内较高处安装内机，大约间隔20~30分钟启动一次。
如果饲养箱内初始温度与目标温度相差较大，空调启动后需要一个工作过程将温度调整到目标温度附近，之后即可进入周期性保温过程。


下面两幅曲线是记录恒温空调启动两次的功率曲线，可以看到时间记录两次启动间隔正好20分钟，每次工作3~4分钟。


从温湿度记录可以看到恒温空调将温度稳定在一个很窄的范围内小幅波动（绿色曲线）。
而同时湿度也仅出现小幅度波动，说明很稳空调的内循环模式不会破坏箱内湿度。


下图是爬宠加湿器运行功率监控图，加湿器设定70%启动85%关机，可以看到全天加湿器只启动了3次。

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关于蜂窝活性炭滤芯的净味效果，无法用数值表示。
主观感受，箱内平时总有些腐烂食物和排泄物造成的异味，每次恒温空调启动，几秒内就能将箱内空气过滤一遍，活性炭滤芯能以极快速度清除掉异味。
用鼻子贴近箱顶钢丝网，深吸一口气......能够明显感觉到那种异味从浓变淡最后只剩下潮湿清新空气的爽快感。

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【三步安装恒温空调】
1、内机接线
内机接冷却水管和止水接头


内机安装活性炭滤芯




内机接控制线



用支架把内机固定在饲养箱内较高位置，排风口指向宠物活动区附近，但不要直吹宠物或垫层。

handtalker

【三步安装恒温空调】
2、外机接线
在外机接线面板上分别接上控制线和两个止水接头。
止水接头接上即接通，如果需要移动恒温空调时，按下止水接头上的金属片即可拔除接头，断开水路避免漏水。






接电源线，确保电源线下方的硬开关处于关闭状态。（O代表关闭 / -代表开启）

handtalker

【三步安装恒温空调】
3、灌水......
外机顶部一角有注水口


拧开水箱盖，放上注水漏斗。




一边灌注水，一边从水位窗口观察水位。水位到达80~90%即可，不要太满溢出。



开机，水通过冷却水管流向内机，水箱水位降低，请再次注水到80%后拧上水箱盖。


至此全部安装完毕。

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晚点我会放一些测试视频上来，感谢TONY大提供这样一个专业讨论陆寄饲养经验的论坛。
9个月前通读了陆寄研究室的精华文章才开始入蟹，对我的帮助非常大。

tonycoenobita

全部圖片都顯示不到 {:7_203:}

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回復 13# tonycoenobita


   百度还真小气……我晚点改吧

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【一些效能测试影片】
1、爬宠恒温空调制冷加热测试（4X快进）

2、爬宠恒温空调加热速度展示

3、爬宠恒温空调冬季制冷场景

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回復 13# tonycoenobita

我在研究室第一篇帖子传完了，贴图功能真...太费劲了