WS2811 POV display on PC fan

Пивоварня из стиральной машины



Сегодня я покажу как начать варить пиво при наличии большого желания, кучи хлама и отсутствия денег. Именно будучи в такой ситуации я решил переделать активаторную стиральную машинку советских времен "Вятка" в емкость для варения пива.

После прочтения кучи текста про пивоварение в интернете я понял, что для варения пива обычно надо много емкостей большого объема, и чем их больше - тем проще (меньше переливаний из 1 во второй а потом обратно). Но потом я нашел интересный и простой метод варки в 1 емкости : BIAB (brew in a bag или варка в мешке). Хорошее руководство с картинками можно найти ТУТ (английский).

Будучи любителем автоматизации, я сразу заметил то, что неплохо бы температурные паузы при пивоварении поддерживать при помощи микроконтроллера. Таким и появился монстр под названием "Стиральная-Машинка-Автоматизированная-Пивоварня".

Чтобы варить зерновое пиво обычным методом(не в мешке),  потребуется немного дополнить получившуюся машину, что я также опишу в отдельной главе.

Стиральная машина

Имеем стиралку Вятка активаторную (это значит что она устроена не как современные машинки с барабаном который крутится, а с баком внизу которого крутится что-то вроде плоской мешалки). Объем бака 28 литров, слив воды - снизу. Бак формы цилиндра срезанного снизу, что очень удобно для слива сусла по максимуму.

Так выглядела моя Вятка до модификаций. (только более ржавая)

Для контроля температуры надо установить в бак нагревательный элемент и датчик температуры. Понадобится следующее:

Нагревательный элемент - плоский или
трубочный. Добывается из чайника
Датчик температуры - у меня DS18B20,
желательно сразу с гильзой для вворачивания в
стенку емкости. Или можно попробовать купить голый чип и сделать гильзу самому. Покупается в Китае.

Также понадобится что-то чем прикрепить нагреватель к емкости. Сначала я купил для этого тюбик холодной сварки. Не делайте этого! "Холодная сварка" - это всего лишь двухкомпонентная эпоксидная смола и не пригодна для контакта с пищей. Стоит поискать какой-то клей для пищевой промышленности (я не нашел) либо вообще использовать силиконовые/металлические прокладки для соединения (что я и сделал, описано ниже).

Итак, вырезаем активатор и на его место вставляем нагревательный элемент. Также где-нибудь в емкость врезаем датчик температуры.

После этого добавляем кран для слива сусла:

Отверстие для слива и кран в стенке соединяет обычная короткая гибкая подводка. Разумеется, не стоит забывать про силиконовую шайбу на отверстии для слива (на картинке резиновая, с такой пиво будет на вкус как резина 😄)

UPDATE: 

После 1 заливания воды внутрь бака мне, хоть и поздно, пришла в голову мысль что надо использовать только нержавеющие металлы. Вот  результат несоблюдения этого:

На фото показаны элементы фильтра (змеюка и крепление для ситечка из 2 шурупов и защелки),
которые не нужны для варки в мешке, потому что мешок сам фильтрует сусло.

После такой неудачной конструкции я избавился от ржавеющих металлов + заменил холодную сварку на огромную алюминиевую шайбу, которую я сделал из алюминиевой крышки от этой самой машинки:
 

Алюминиевая шайба прикрепляется на емкость болтами, соединение прокладывается силиконом. Где достать силикон? Покупаем круглую силиконовую форму для выпечки в магазине. Вот фото в процессе и результат:

UPDATE 2: 

Борьба со ржавчиной продолжается...

Фото в процессе удаления новой ржавчины
Не учел еще одну вещь - нужно было вставить силиконовые шайбы + нержавеющие шайбы еще внутри емкости, чтобы жидкость не просачивалась в просверленное отверстие. Было вот так:


А надо добавить еще шайбы внутри емкости вот так:


Силиконовые шайбы делаем проверенным способом - вырезаем их из кусков силиконовой формы. Заодно вырезал 2 шайбы для соединения трубы с емкостью (чтобы заменить резину в емкости на силикон) и пару запасных мелких шайб на всякий случай:


Электроника

Те, у кого не чешутся руки изобретать велосипед, могут взять в Китае PID-регулятор и пропустить сборку электроники и написание кода.  А я такой 😊

Сразу прикреплю схему управляющей коробки - она простая и не требует множества пояснений. Для вывода информации используется знакосинтезирующий дисплей (ищется по ключевому слову hd44780 на алиэкспрессе и проч.), для ввода - 3 кнопки и энкодер. Питание коммутирую при помощи твердотельного реле аж на 25 китайских ампер, что примерно равно 10 настоящим амперам нагревателя.


Собрал все в корпусе от ATX блока питания, от другого БП взял 12 и 5 В (перебор, конечно, но у меня валялось полно этих блоков). Прилагаю фото сборки и готового устройства:

Врезаем органы управления в переднюю панель...
Крепим Ардуино вертикально чтобы сэкономить место.
Почти готово. Огромный радиатор - перебор, но это лучше чем перегрев :)
Коробка собрана и залита пробная программа.
Вся система. Снизу БП, сверху система управления с торчащим из нее датчиком. Питание на нагреватель подается белым кабелем папа-мама.
Белый шнур дает 220В на нагреватель, питание электроники осуществляется отдельно через черный шнур (в нем 12В+5В+GND). Провод в белом вводе - датчик температуры.
USB порт для удобства выведен наружу.
Черный кабельный ввод - для подключения нагревателя.
Блок управления врезанный в корпус от стиральной машинки.
IT'S ALIVE!!!

Код:

В начале кода есть кое-какие полезные подстройки, такие как:

  • #define DEBUG - режим отладки. Я включал его во время разработки программы, потом выключал. При нем включается вывод многих  событий в Serial, например нажатия кнопок, переключения режимов. Обычно когда код готов и все оборудование работает, я эту строку комментирую. 
  • #define PLOT - режим построения графика температуры. Значения температуры выводятся в Serial real-time для построения графика. Незаменимо для настройки PID алгоритма, потом можно и отключить.
  • Режимы DEBUG и PLOT несовместимы друг с другом, потому что выводят в один и тот же порт разную инфу. Построение графика при DEBUG работать не будет.
  • #define USE_EEPROM - советую раскомментировать после настройки PID алгоритма, тогда все параметры будут сохраняться/загружаться в постоянную память.

const int WindowSize = 5000; - размер "окна" в течение которого происходит 1 цикл включение-выключение реле (здесь 5с). Что-то вроде периода медленного ШИМ сигнала.

const double maxKp = 10000;
const double maxKi = 5000;
const double maxKd = 1000; - пределы подстройки коэффициентов пользователем. Взял их от балды, но вдруг кому-то понадобится больше.

Библиотеки, нужные для компиляции кода, можно установить прямо из Arduino IDE.

Теперь сам КОД:



Когда код залит и работает, получим самодельный PID регулятор:


Настройка


Сначала настройка была частью этой статьи, но потом инфы стало слишком много и я >вынес все в отдельную статью< с графиками и рассказом о том, как я настраивал алгоритм. Для тех кому, как и мне, не достаточно сухой теории.

Опционально

Для того чтобы варить в этой емкости пиво обычным методом можно добавить ситечко над нагревательным элементом для того чтобы к нему ничего не пригорало (или можно заморочиться и установить фальшдно например). Для варки в мешке это не требуется, т.к. весь солод и хмель при варке находятся в мешке. Для крепления ситечка я использовал защелку как на чемоданах, купленную в магазине крепежа.

Здесь защелка сварена с ситечком - плохое решение, будет ржаветь. Надо сделать несварное соединение на болтах.

Также для фильтрации сусла надо установить фильтрующую систему и кран для слива сусла. Для этого в любом хозяйственном магазине покупаем следующуий набор (все размеры 1/2"):
  • Гибкая подводка 1м
  • Сгон
  • 2 гайки
  • 2 металлические шайбы
  • 2 резиновые прокладки
  • Гибкая подводка 30см
  • Резиновая прокладка
  • Кран



Длинная подводка и будет фильтром. Отрезаем гайку на одном конце подводки, а на другом конце очень острым и тонким ножом прорезаем резиновый шланг сквозь металлическую оплетку. Остается только вырвать шланг и у нас в руках остается фильтр - металлическая оплетка с гайкой на конце. Другой конец надо закрыть, я просто закрутил его болтиком и шайбами.

Готовый фильтр из оплетки.
Бак с фильтром - вид снаружи. К гибкой подводке привинчивается кран.
Бак с фильтром - вид изнутри. Также хорошо видно сито над нагревателем.

Варим

Про саму варку в мешке читайте в следующем посте:

TBD

Comments