Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Arduino Контролируемая система охлаждения / нагрева для брожения пива

TEC охлажденный пивной ферментер

Контроль температуры во время ферментации является ключевым фактором для идеального домашнего варки, и он обязателен, если вы хотите варить как профессионал. Существует множество методов, которые используются для управления классическим холодильником или нагревательным элементом, и множество реализаций автоматизации - этот проект начался как модификация классического холодильника, добавив терморегулятор в зону ферментации и, в конечном итоге, дополнительный нагревательный элемент.

Идея состоит в том, чтобы использовать эффект Пельтье - и термоэлектрический охладитель (ТЕС) - который является основным функциональным компонентом во многих приложениях охлаждения, поскольку есть много преимуществ для контроля температуры небольшого количества пива (небольшой объем) через электронное устройство, а не с использованием классического механического компрессора.

Прежде всего, вы можете модулировать мощность, вместо этого имея резкое управление вкл / выкл, так что вы можете достичь большей точности и стабильности с помощью алгоритма PID / PWM, а также снизить энергопотребление, когда пиво достигает стабильного заданного значения (как брожение будет производить небольшое количество тепла). Другим ключевым фактором является то, что вы можете вернуть отопление и охлаждение таким образом, чтобы вы могли компенсировать температуру в вашей комнате летом и зимой - нет необходимости координировать два разных процесса: элементы ввода / вывода и ТЕС «все в одном»

И, наконец, еще одно существенное преимущество заключается в том, что в нем нет механических частей, поэтому вы можете разработать очень компактную и малошумную систему для домашней обстановки.

Я сделал много предыдущих реализаций (не на основе Arduino), как с обменом воздуха с воздухом, создающим камеру ферментации, так и с обменом воздух-вода, рециркулирующим холодную / горячую воду с чиллером внутри ферментера для охлаждения жидкости.

TEC охлаждаемая камера брожения

Сейчас я портирую решение на систему управления на базе Arduino и пытаюсь настроить базовый код ядра для температуры, контролирующей ПИД-регулирование, и защитного кожуха электродвигателя с широтно-импульсной модуляцией для управления ТЕС.

Контроллер Arduino PID-PWM-HBrdige TEC

Блок-схема показывает мое решение. Arduino считывает температуру с цифрового датчика (серия Dallas oneWire DS18B20) и алгоритма ПИД, вырабатывающего ШИМ-сигнал с переменным рабочим циклом. ПИД обеспечивает «направление» управления - либо для нагрева, либо для охлаждения - в то время как сигнал и направление ШИМ отправляются на силовое устройство H-моста, которое (драйвер двигателя постоянного тока), которое управляет ячейками. Скорость вентилятора также регулируется в зависимости от мощности элементов.

На этом этапе я настроил среду для лабораторных испытаний с одной ячейкой Петтье, 2 теплообменниками и 2 вентиляторами, чтобы разработать и отладить алгоритм управления и служебную логику.

Тестовая установка Arduino TEC

Одна сторона системы с нагревательным / охлаждающим элементом и вентилятором была вставлена ​​в коробку из полистирола для мороженого, чтобы имитировать камеру брожения.

Камера брожения TEC

Мне удалось достичь хорошей стабильности с этой настройкой воздух / воздух, как показано на приведенном ниже графике, полученном с использованием значения серийной печати для Arduino PID.

Выход управления ПИД

Следующим шагом является масштабирование решения для теплообменника воздух-вода и добавление всего меню взаимодействия с конечным пользователем.

Поделиться

Оставить комментарий