Komora fermentacyjna ze sterownikiem

[szczawiosław]

Witam, jest to mój pierwszy post i przy okazji temat.

Chciałem opisać swoją styropianowa komorę fermentacyjną z możliwością sterowania temperaturą.

Sama komora została zbudowana z 10cm styropianu, wg projektu z tego tematu. Na wstępie przygotowałem prosty model 3D aby sprawdzić czy wymiary mi się zgrają i zmieści się fermentor.

 

 

Aby móc kontrolować dokładnie temperaturę wewnątrz postanowiłem użyć dwóch ogniw Peltiera, każde po 15A (faktyczna sprawność przy aktywnym  chłodzeniu które zastosowałem jest na poziomie ~65%). W pierwszej kolejności także przygotowałem model 3D aby móc go w sensowny sposób umieścić. Ostatecznie został on zamocowany w pokrywie, musiałem wykonać skosy wokół radiatorów aby zapewnić dobry przepływ powietrza w celu chłodzenia ogniw oraz wymiany temperatury w komorze.

 

 

Ogniwami steruje za pomocą mostków H, dzięki temu jest w stanie poprzez regulowanie PWMa i zmianę polaryzacji wpływać na ich pracę oraz regulować moc chłodzenia/grzania. Częściowo złożony element chłodzący prezentował się następująco. Dodatkowo od strony komory są zamontowane dwa wentylatory w celu poprawy cyrkulacji powietrza.

 

 

We wstępnych testach temperatura strony zimnej spadała do - 20^oC (średnio wierzę w odczyty z pirometru, ale radiator pokrył się lodem więc temperatura ujemna była na pewno).

Przycinanie styropianu na wymiary było dosyć kłopotliwe, ale ostatecznie się udało używając dużego noża kuchennego (nie miał ochoty budować urządzenia do cięcia z wykorzystaniem drutu oporowego). Do klejenia kawałków styropianu używałem kleju polimerowego oraz plastikowych kołków aby trochę wzmocnić połączenie i ułatwić montaż. Aby poprawić izolację komorę od środka wykleiłem ekranem zagrzejnikowym (z zewnątrz również, aby uniknąć kruszenia i obsypywania styropianu).

 

 

Wykonałem także dwie pokrywy (pełną, oraz miejscem na układ chłodzenia), na zdjęciu widać wklejony "grzebień" na którym opiera się duży radiator i do którego jest on przykręcony. Z wierzchu radiator także okleiłem ekranem zagrzejnikowym aby odizolować dwa radiatory.

 

 

Sercem sterownika jest ESP32 w wersji Lolin32 Lite, do sterowania wentylatorami służą dwa przekaźniki, dwa mostki (na poniższym schemacie jest jeden podwójny, ja używam dwóch pojedynczych) kontrolują ogniwa Peltiera. Odczyt temperatury w komorze wykonywany jest za pomocą trzech termometrów DS18B20 z nadanymi różnymi wagami odczytów (jeden przy ściance komory, drugi przyklejony do fermentora, trzecim jest iSpindel) i na podstawie średnie warzonej ustalana jest temperatura wewnątrz. Dwa dodatkowe termometry znajdują się przy jednym z ogniw oraz przy mostkach (w celu zapewnienia zabezpieczenia termicznego). Do zasilania używam 300W zasilacza ATX z dwoma niezależnymi liniami 12V po 16A każda.

 

 

A złożony sterownik wygląda tak:

 

 

Sterownik razem z zasilaczem zamknięty jest w pudełku, a całość przyklejona jest do pokrywy komory.

 

 

Sterowanie wszystkim odbywa się za pomocą aplikacji stworzonej w Virtuino. Na ekranie wyświetlam uśrednioną temperaturę, zawartość cukru w brzeczce, pokrętło służy do ustawiania temperatury wewnątrz. Poniżej wyświetlany jest stan pracy ogniw (pokazuje wypełnianie PWM), temperatura z każdego termometru oddzielnie. Na samym dole pokazuje poziom naładowania akumulatora w iSpindlu, temperaturę wewnątrz sterownika oraz ogniw Peltiera.

 

 

Kod sterownika został napisany w Arduino. Jest jeszcze trochę błędów i ciągle nad nim pracuje coś zmieniając i poprawiając.

 

Obecnie w komorze fermentuje piwo Świąteczne, przy okazji robiąc testy i po 2 tygodniach mogę stwierdzić że kilka błędów jest, ale całość działa dosyć zadowalająco.

 

Chcę jeszcze dodać do sterownika wyświetlacz LCD oraz kilka przycisków aby nie musieć za każdym razem korzystać ze smartfona aby sprawdzić co się dzieje, albo zmienić ustawienia. Ale to plan na nieokreśloną przyszłość

[buk0]

Wygląda zacnie. Jak przypomnę sobie moje pierwsze pudło styropianowe chłodzone na zamrożone pet-y to czuję się jak jaskiniowiec. Na szczęście już mam lodówkę. Robiłeś jakieś testy, jak nisko jesteś w stanie zejść z temperaturą? Możesz zdradzić szacowany koszt? 

[szczawiosław]

Testy robiłem tylko na butelce 5l wody (nie wyrobiłem się z testami z fermentorem pełnym wody, aby zdążyć ze świątecznym przed Świętami ) to minimalnie zszedłem do ~5^oC w ciągu chyba 2h przy temperaturze otoczenia 23 ^oC. Sporo elementów miałem na składzie, kilka razy zmieniałem koncepcje i kupionych elementów ostatecznie nie użyłem, dodatkowo cały projekt zajął mi ponad 6 miesięcy (brak czasu, chęci, itp.) więc ciężko powiedzieć jak to kosztowo wyglądało, ale pewnie budując od 0 wiedząc dokładnie co się chce zrobić to koszty przedstawiają się następująco (cześć cen z pamięci, a cześć "bo tak sądzę"):

• Styropian - 50zł
• Ekran - 30zł
• Klej - 10zł
• Masa uszczelniająca - 15zł
• Duży radiator - 25zł
• Ogniwa - 2x 15zł
• Radiatory - 2x 30zł
• Mostki H - 2x 10zł
• Przekaźniki - 10zł
• ESP32 - 15zł
• Zasilacz - 50zł
• Kable, złącza, itp. - 50zł

Więc całość w granicach 300-400zł. Mało to opłacalne robiąc od 0, ale sporo elementów miałem i połączyłem dwa hobby w jeden projekt

 

Dodatkowo myślałem o chłodzeniu butelek piwa wewnątrz, ale niestety przez ekran brakuje mi dosłownie tych 3mm aby krata się zmieściła bez uszkodzenia ścianek, bo na wysokość akurat by 2 weszły.

Jeszcze dwa zdjęcia ze wstawionym fermentorem. Na górnej krawędzi komory jest jeszcze naklejona uszczelka okienna, od tak na wszelki wypadek aby lepiej wszystko przylegało, a na dnie cienka deska do krojenia aby ciężar fermentora równomierniej się rozkładał.

 

Edytowane 18 Listopada 2019 przez szczawiosław

[goldi_WRO]

Też sobie niedawno coś takiego zrobiłem tylko z użyciem chłodzenia wodnego od komputera i jednego ogniwa. 

Wieczorem zdjęcia podeślę.. 

 

Przy 21 stopniach w piwnicy w komorze mam teraz 12. Lager Wiedeński sobie pyrka  

[sredstvom]

Skubaneiro... ?

[sredstvom]

Godzinę temu, szczawiosław napisał:

 

Dodatkowo myślałem o chłodzeniu butelek piwa wewnątrz, ale niestety przez ekran brakuje mi dosłownie tych 3mm aby krata się zmieściła bez uszkodzenia ścianek, bo na wysokość akurat by 2 weszły.

 

 

Nie da rady czyms przyszlifowac zewnetrznych scianek kasty po 1,5 mm z kazdej strony?

[Kaniutek]

Ciekaw jestem, ile rzeczywiscie pradu będą te ogniwa zużywały do chłodzenia przez caly ojres fermentacji. Jesteś w stanie to jakos zmierzyć?

[burczas]

No Ładnie jednak można. A, się zastanawiałem czy zastosować do takiego pojemnika chłodzenie z beermaxx?? jest tam wyświetlacz temp. i jakiś sterownik. chyba też podoła. Liczę się z tym że nie będzie jak w lodówce ale te kilkanaście stopni chyba złapie??

[szczawiosław]

@sredstvom nie myślałem o tym, mam chyba trzy wersje transporterów, a sprawdzałem tylko jeden bo akurat stał na wierzchu.

@Kaniutek też jestem ciekaw dlatego podłączyłem watomierz, ale jeszcze nie sprawdzałem odczytów.

@burczas nie miałem okazji testować (ale sprawdzę jak fermentacja się skończy) przy pełnym fermentorze o ile mniej jest w stanie osiągnąć od otoczenia.

[burczas]

11 minut temu, szczawiosław napisał:

przy pełnym fermentorze o ile mniej jest w stanie osiągnąć od otoczenia.

W  beermax schładzałem 5 litrową beczkę do 12 °C. ciekawe jak się spisze w komorze ?? Beer Max jest obecnie uszkodzony tzn. tylko elektronika jest ok. 

[szczawiosław]

Tak jak pisałem wcześniej, butelkę 5l wody schłodziłem do ~5^oC w ciągu chyba 2h przy temperaturze otoczenia 23 ^oC. Woda na początku miała ~15^oC.

[burczas]

4 godziny temu, szczawiosław napisał:

ale niestety przez ekran brakuje mi dosłownie tych 3mm aby krata się zmieściła bez uszkodzenia ścianek, bo na wysokość akurat by 2 weszły.

Dobrze czytac i uczyć się na czyichś błędach, Dzięki za pomysł wykorzystania też do chłodzenia piwa w skrzynkach ;-D leci +

[anatom]

 

W dniu 18.11.2019 o 13:19, szczawiosław napisał:

niestety przez ekran brakuje mi dosłownie tych 3mm aby krata się zmieściła bez uszkodzenia ścianek, bo na wysokość akurat by 2 weszły.

Ja budowałem tak żeby było na 2 fermentory i mieści mi się 9 skrzynek - 3 x 3 skrzynki. Od jakiegoś czasu fermentuję w lodówce, a pudło zostało na leżakowanie, ewentualnie kegi.

 

No ale Twój wygląda tak jakby można nim na księżyc polecieć  Świetna robota. 

[goldi_WRO]

Załączam obiecane zdjęcia mojej konstrukcji którą też ostatnio skończyłem  

 

Moja opiera się na chłodzeniu wodnym do komputera którego nie używałem, blok odbiera zimno z paltiera i chłodzi wode w układzie, a wiatraki wydmuchują zimno z chłodnicy do komory. 

Minus tej konstrukcji jest taki że woda w układzie ma dość dużą pojemność cieplną(?) i trzeba chwilę czekać aż zejdzie do odpowiedniej temperatury, ale jak już zejdzie i lodówka ma za zadanie utrzymywanie temperatury to pompka już rzadko się włącza. 

 

Na fermentorze leży pas grzewczy. Przy lagerze w temperaturze 12* raczej się nie włącza więc tak sobie leży tylko  

 

Edytowane 20 Listopada 2019 przez goldi_WRO

[szczawiosław]

@goldi_WRO fajny patent Ja myślałem aby na podobnej zasadzie zrobić chłodnice zanurzeniowa i jako czynnik wykorzystać jakiś glikol/glicerynę albo coś podobnego, ale na razie nie mam na to czasu. A myślałeś o odwracaniu polaryzacji ogniwa tak aby nie korzystać z pasa i całość zrobić na tym jednym ogniwie?

@Kaniutek sprawdziłem pobór prądu. Wychodzi że przy utrzymywaniu temperatury niższej o 2-3^oC od otoczenia zapotrzebowanie nie przekracza 30W. Jak wcześniej testowałem to maksymalny pobór był w okolicy 205W więc nie jest źle. Pewnie zwykła lodówka lepiej by się sprawdziła, ale zwykłej lodówki sam nie złoże

Zależało mi na jak najmniejszych wahaniach temperatury. Teraz układ załącza się przy odchyleniu o 0,25^oC od zadanej, a wyłącza przy różnicy 0,05^oC. W tym zakresie jest jeszcze płynna regulacja mocy tak aby układ nie działał 0/1, a dostosowywał moc do potrzeb. W planach mam zrobienie PIDa, ale to pewnie zadanie na kolejne 6 miesięcy

Edytowane 21 Listopada 2019 przez szczawiosław

[Kaniutek]

@szczawiosław jeśli założyć, ze zwykła lodówka zużywa w ciagu roku ok. 252 kWh, a w roku jest 8760 godzin, to średnio na godzinę około 29 W. Ale to jest lodówka z zamrażarką i utrzymująca znacznie niższą temperaturę niż 2-3 stopnie poniżej otoczenia. Czy masz urządzenie i ewentualnie mógłbyś dla zaspokojenia ciekawości zmierzyć całkowity pobór prądu w całym okresie fermentacji w tej lodówce?

Edytowane 21 Listopada 2019 przez Kaniutek

[szczawiosław]

Na razie mam zmierzone dla 13 dni, łączne zużycie w tym okresie wyszło 8,622kWh.

[Konstoi]

Wybaczcie że wtrące swoje 3 grosze ale myśle że mam porównanie:

Użwyam starej witryny chłodniczej ( Przeszklone drzwi) akurat na 2 fermentory.

Przy uruchomieniu się i zbijaniu pobiera od 230W ( pierwsze 3-5s) do stabilnych 110W przez kilka minut.

W ciągu mojej ostatniej nieobecności czyli 15 dni witryna pobrała 3,92kWh. Temperatura na sterowniku ustawiona na 19 stopni,  a mieszkaniu mam około 23 stopnie. 

 

[x1d]

Żeby mieć porównanie trzeba mierzyć przynajmniej przy podobnej temperaturze zadanej.

[szczawiosław]

Od początku wiedziałem że najwydajniejsze taka konstrukcja nie będzie, nie taki był cel. Dużo zależy od sposobu odprowadzania ciepła, a to zawsze jest największym problemem niestety. Może kiedyś uda mi się coś innego wymyślić, np. lepsze radiatory, lepsza pasta, chłodzenie cieczą z wykorzystaniem wymiennika, opcji jest dużo ale w pewnym momencie koszty zaczynają rosnąc nieproporcjonalnie do efektów.

[Kaniutek]

1 godzinę temu, szczawiosław napisał:

w pewnym momencie koszty zaczynają rosnąc nieproporcjonalnie do efektów.

A używaną lodówkę kompresorową można kupić juz za 150 pln

[szczawiosław]

Wiem, ale wtedy nie mogę powiedzieć że zrobiłem to tymi "ręcyma"

[Konstoi]

Zgadzam się! 

I dużym minusem lodówki jest to że zawsze zajmuje dużo wiecej miejsca niz tak naprawde jest potrzebne. 

[anteks]

Ja mam taką, można nawet wymrażać

https://www.mediaexpert.pl/lodowki/lodowka-mpm-94-cj-34s,id-774039

[Kaniutek]

21 godzin temu, Konstoi napisał:

dużym minusem lodówki jest to że zawsze zajmuje dużo wiecej miejsca niz tak naprawde jest potrzebne.

Moge sie zgodzić chęcią zrobienia czegoś samemu, nawet, jesli wychodzi to w końcowym rozrachunku drożej. Ale z tym, ze "zawsze więcej miejsca niż potrzebne", to się jednak nie zgodzę.

 

Nie mniej, ciekaw jestem ile lodowka na Peltierach zużyje s rzeczywistości prądu, przez całą fermentację.