Arduinoでローストビーフを作る（基礎研究３）

今回は、AC100Vをフルで通電し、水温の立ち上がりがどうなるかを調べた。
後から気がついたんだけど、ヒーターとArduinoを全く独立に通電すれば良かったかも知れない。
でも気がつくのが遅く、Arduinoのスケッチを以下のように最速化して走らせた。
ヒーターは「setup」内で、OUTPUTをHIGHにしてフル通電した。
「loop」には、温度測定とそのデータをシリアルモニタに送信することのみを記述した。
水温が60℃になったら、AC100Vのスイッチを切った。

// setupで、300WのヒーターにSSRを介してAC100Vを通電し、
// 29度の水が60度になるまで、熱しました。
// loopでは、温度を測ってシリアルモニタに送るだけです。
// 対応するPythonコードは"Data_from_Arduino_vF.py"です。
// 2024.07.23    by Kero

// 温度センサDS18B20の設定（以下のサイトからもらいました。感謝）
// https://github.com/matmunk/DS18B20?tab=readme-ov-file
#include <DS18B20.h>  // センサからの読み込み値はセ氏温度です
DS18B20 ds18(2);  // センサの黄線はArduinoの端子２につなぎます
String ds18C;  // センサからの読込は文字列変数「ds18C」に入ります

int SSR = 6;   // SSRのアドレス

void setup() {
  Serial.begin(9600);  // 通信速度セットアップ
  pinMode(SSR,OUTPUT); 
  digitalWrite(SSR, HIGH); 
}

void loop() {
  while (ds18.selectNext()) {
    ds18C = ds18.getTempC();
    Serial.println(ds18C);
  }
}

【結　果】
１．ヒーターは継続的（continuous）に通電された。loop 内だったら、必ず断続的になる。
２．AC100Vフル通電と、これまでの温度変化グラフ（loop内に入れたAC100V版、及びPWM_Duty比50％版）とを比べてみた。以下の図ご参照。（横軸：時間（分）、縦軸：温度（℃））

左図では、AC100Vフル通電（左側）とPWMのDuty比50%（右側）の温度変化を比べているけど、出だし（左29℃、右25℃）を揃えると、若干PWMの方が遅いけど、ほぼ同等の速度で加熱されているようだ。
一方、右図では、loop内に “digitalWrite(SSR, HIGH)” を入れているので、loopが回るたびに必ず1秒弱ごとに電気の遮断が生じ、加熱速度が遅くなっている。loop内に “analogWrite(・・・)” を入れた場合は、「電気の遮断は起きず、継続的（continuous）にPWM通電される。」と、言われている。
３．loop 内の処理は、温度センサから温度を読み取り、PCへデータ転送するだけだけど、約1.8回/ 秒の速度だった。温度センサが遅いのかArduinoが遅いのか分からないが、これが限界らしい。
４．今回のAC100Vフル通電では、SSRが恐ろしく熱くなり今にも発火しそうだった。ヒートシンクをつけているんだけど、焼け石に水。なので、ティシュに水を含ませ、ヒートシンクのひだの間に挟み入れたり、濡れティシュでシンクの板を挟んだりして、60℃になるまで耐えるように祈った。PWMの場合はこれほどではなかったと思う。
５．現実的な「Arduinoでローストビーフを作る」方法は、電熱器とArduinoを電気的に接続せず、Arduino には温度を測らせ、設定温度未満なら、サーボモータか何かで、電熱器のスイッチを物理的に押して「オン」にし、設定温度以上になったら、そのスイッチを「オフ」にする、ってやり方の方が良いみたい。

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