它的PID调的很好，为啥还是有温差？分析一下这个有趣的烘干器……

前言

这是一个烘干器****！

这样使用▼

作者做了一个亚克力箱子，把整个amslite和干燥器（本项目）放进去，保持整个箱体，维持在50度左右。

*0***1

这个烘干器能干啥？

”

• 支持同时烘干４卷3D耗材

• 支持通过网页+手机控制烘干机：可以连接wifi后在网页控制台操作或配置MQTT连接homeassistant，设备外壳上设置了三个按钮用来应急控制

• 调温范围：20℃-120℃

• 支持实时查看机器当前温度

• 支持设置烘干时间，支持定时

• 支持设置散热风扇速度

• 支持保存设置

控制器页面如下↓

说明：该方案引入了B站UP主“扑腾的阿牛”的 GA12-N20 电动排气阀，配合AHT30湿度计。这意味着它可以做到：湿度高时打开阀门排湿，湿度降下来后关闭阀门保温。

这种闭环控制在商用烘干盒上都很少见！

*0***2

当然，它并非“完美”

”

它的确是一个“稳定”的升温方案，能避免一会冷一会热，但效果是这样的：

实际烘干时

设置70度

但仓温只维持在50度

但！温度有“差别”这不代表它做的不好，事实上这个项目做的很好。出现这种情况，是工业温控的很常见，很经典的课题——温场梯度与功率极限效应。

这是什么原因导致的？

复刻的时候怎么避免？

先回答第一个问题。

导致这个情况的原因是——封箱材质问题。

首先，箱子的空间至少在 30L~40L 以上，太大了，功率是不足的。

其次是，热量散失极快。

DIY 这种大箱子，用的还是透明的亚克力板。这些材质不仅不保温，而且表面积巨大，散热极快。

所以，其实这个项目本身做的很好。

作者用一个 24V 100W 的 PTC 去热一个这么大，且不能保温的箱子，还能把仓温钉在 50℃，其实已经说明这个 PID 算法和风道设计优化得非常出色了！

现在，咱们回答第二个问题——怎么实现设定70度，箱子里就是70度

有几个非常低成本的物理改良方案：

• 从传感器下手：DS18B20温度传感器一定不要贴着 PTC 的出风口，最好用支架固定在 AMS Lite 耗材盘的中间位置。只读取耗材周围的真实温度即可。

• 给箱体上强度：可以在箱体背面和底部贴上3D打印机热床专用的背胶铝箔保温棉。这样100W的PTC 就能轻松把仓温拉到60℃以上。

• 软件代码加个映射（Offset）：在不加保温棉的情况下，网页显示 60℃ 相当于仓内实际 50℃，可以直接在固件里做个UI修正，或者在说明文档里注明：“由于 AMS 箱体散热，设定值请比目标仓温调高 15-20℃”。并能通过这个面板设置温度。

当然，如果你有更好的思路，也欢迎在评论区聊聊！

接下来，我们就看看，这个烘干机的硬件软件，具体是怎么设计的？

*0***3

硬件设计方案

”

作者用嘉立创EDA设计电路，思路是——使用esp32s3-N16R8，搭配24V100W的PTC加热块，实现在封箱内有限的空间下实现加热烘干。

原理图

PCB图

实物图

硬件参数

• 主控：esp32s3，自带wifi等功能，烘干控制等参数永久保存，掉电不会重置

• 显示屏：0.96寸oled，1306驱动，使用I²C通讯

• 风扇**：**使用24v四线PWM调速鼓风扇

• 温度计：DS18B20

• 湿度测量：AHT30模块

• 固件烧录：请自备usb转ttl模块

• 电动排气阀电机：选用6V，50转/分钟的GA12-N20减速电机，使用TC118S芯片控制排气阀电机的正反转，实现排气阀的自动开关

*0***4

软件设计方案

”

作者的源码已经开源，如果你想深入学习了解，可以参考第6章指引去开源网址。

本章节就简单探讨一下烘干器项目的PID参数调优方法以及ESP32上PID控制的核心代码实现    

01 

PID参数怎么调？3步搞定

热力学系统（如烘干箱、加热床）在控制理论中属于典型的大滞后、大惯性系统：PTC块通电后，热量传递到空气需要时间；关掉 PWM 后，残余热量还会继续发散。因此，如果用普通的PID逻辑，很容易出现“升温极慢”或者“严重超调（冲过头烧坏耗材）”。在这个烘干器项目中，PID参数调优和代码实现都需要针对温控特性做特殊优化。

1.1 温控PID计算公式如下：

• Kp（比例）：决定升温速度。Kp越大，开始加热时功率开得越大。

• Ki（积分）：用来解决稳态误差，就是上述的设 定70℃却卡在 50℃的问题，温差持续存在时，Ki会不断累加输出量，强制推高功率。

• Kd（微分）：扮演刹车角色。预测温度上升的趋势，当温度快速接近目标时提前减小功率，防止冲过头。

1.2 手动试凑法-3步

对于热惯性大的烘干箱，最推荐手动试凑法，按以下顺序调整：

①清零并先调 Kp（单比例阶段）：把 Ki 和 Kd 设为 0。

• 将目标温度设为 50℃，逐步增大 Kp。直到加热曲线能快速上升，但在目标温度附近开始出现持续的小幅震荡（比如在 48℃~53℃ 之间摆动），此时记录这个Kp值，并将其取40%~50%作为最终的Kp基础值。

②加入Ki消灭死差（积分阶段）：解决死活达不到目标温度的问题。

• 此时由于没有Ki，仓温可能会卡在45℃升不上去（稳态误差）。从小到大慢慢增加 Ki（由于热系统采样周期长，Ki必须给得很小，如 0.05~0.2），让系统慢慢把这5℃的温差解决，直到仓温能精准稳定在 50℃。

③入Kd抑制超调（刹车阶段）：防止冷机启动时冲过头。

• 从室温25℃左右重新启动冷机加热到60℃。如果发现温度冲到了68℃降不下来，说明“刹车”不够。逐渐增大 Kd即可，直到冷机直接冲到 60℃ 时，平滑压住不超调（或仅超调 1℃~2℃）。

1.3 如何避免温度冲太高？

你还需要了解——积分分离与抗饱和。

热系统最怕的是：在室温25℃左右升到70℃的过程中，由于温差e(t)一直很大，I项累积得极其夸张（这就是积分饱和），会出现——当温度到70℃时，I项的输出会导致 MOS管继续100%满载，温度直接冲到85℃烧毁耗材。

这时候，你就可以用到积分分离方法：

• 当温差大于 5℃ 时：关闭 Ki 积分，只靠Kp + Kd全力冲刺。

• 当温差进入5℃范围以内时：开启K_i积分，进行精密微调消灭残差。

02 

核心代码实现

在 ESP32 上，推荐将 PID 控制写成一个独立的类，并在 FreeRTOS 的独立 Task 中以固定的时间间隔（如 1 秒）运行，以保证时间的精准度。

2.1 PID 控制器类（C++ 实现）

#include

2.2 在 ESP32 FreeRTOS 任务中调用

在 ESP32-S3 中，我们可以把 PID 任务分配给 Core 1，使用 vTaskDelayUntil 保证每次计算间隔精确为 1000ms：

#include

2.3 注意事项

①为什么采样周期dt固定为1秒？

温度变化极其缓慢，没必要像电机那样几毫秒算一次。1 秒算一次既能节省 ESP32 的 CPU 算力，又能让 DS18B20（单总线转换需要 750ms 左右）有充足的时间更新数据。

②如何避免设置70℃，温度却卡在 50℃？

如果发现仓温死活差 10℃~20℃，可以直接在 Web 界面适度调大Ki（如从 0.05 提升到 0.15），让 I项强制拉满 PWM 输出；如果此时 PWM 已经达到 255（100% 满载），就说明需要去贴外壳保温棉了。

最后，如果你只是想复刻，那你可以参考下方教程烧录，烧录完即可使用。

03 

固件烧录

• 打开烧录软件后如图选择esp32s3

• 需要同时烧录bootloader.bin、partitions.bin、烘干器V1.0.5.bin三个文件

• 注意烧录位置分别为 0x0000、0x8000、0x10000

• 烧录软件也已更新，默认已经配置好ESP32-S3的烧录参数，直接选择串口开始烧录即可（）

  

*0***5

最后的脑洞大开

”

除了烘干3D耗材

它还有哪些使用场景？

干燥器，其实用处很大哦~小编怕自己想到的不全面，还特地请教了AI助理，得出如下结论：

它能用来给

PLA、PETG、ABS、Nylon等3D打印耗材

摄影器材（镜头、机身）

电子元器件

植物标本、干花、药材、宠物零食

提供恒定的

除湿+烘干

小编OOS：听AI小助理说，元器件用50℃-60℃烘烤几个小时进行除湿，能大大提升焊接良率也。原来我总焊不好，是因为没烘干呀嘿嘿

*0***6

开源网址

”

怎么样？你喜欢这个项目吗？你会想复刻吗？

如果你想给作者点赞or深入学习，欢迎前往开源网址~

开源网址：https://oshwhub.com/soughtquinee/ams-lite-dryer