Monday, 31 October 2016

Пивоварня из стиральной машины

Сегодня я покажу как начать варить пиво при наличии большого желания и кучи хлама и отсутствия денег. Именно в такой ситуации я решил переделать старую активаторную стиральную машинку в емкость для варения пива.
После прочтения кучи текстов про пивоварение 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. Покупается в Китае.

Также понадобится что-то чем прикрепить нагреватель к емкости. Я купил для этого тюбик холодной сварки. Не делайте этого! Холодная "сварка" - это всего лишь двухкомпонентная эпоксидная смола и совершенно не пригодна для контакта с пищей. Стоит поискать какой-то клей для пищевой промышленности либо вообще использовать силиконовые/металлические прокладки для соединения. Перед тем как варить пиво, мне тоже придется заменить холодную сварку на нержавейку/резину.
Вырезаем активатор и на его место вставляем нагревательный элемент. Также где-нибудь в емкость врезаем датчик температуры.

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 нужен для варки в мешке (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:

Электроника

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.

Код:


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

#define DEBUG - режим отладки. В нем будет вывод всякой полезной инфы в терминал, в том числе значения температуры для построения графика (незаменимо для настройки PID алгоритма). Обычно когда код готов, я эту строку комментирую.

#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 = 1000;
const double maxKi = 500;
const double maxKd = 100; - пределы подстройки коэффициентов пользователем. Взял их от балды, но вдруг кому-то понадобится больше.



После того как все собрано и запрограммировано, самое время настроить PID алгоритм.

Настройка


Для лучшей работы алгоритма надо подстроить коэффициенты Kp, Ki и Kd под конкретный объект (именно ваш нагреватель, котел и т.д.). Я делал это следующим образом:
  1.  


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.

Почти готовый фильтр из оплетки. После того как я это сфотографировал, я еще вытащил красную и синюю леску.ДРУГОЕ ФОТО
Бак с фильтром - вид снаружи. К гибкой подводке привинчивается кран.
Бак с фильтром - вид изнутри. Также хорошо видно сито над нагревателем.

Про саму варку в мешке читайте в следующем посте:

No comments:

Post a Comment