Jak (można) zrobić sterownik fermentacji BrewPiless

[bigos89]

Drogi czytelniku!

 

W niniejszym artykule chciałbym opisać Ci, jak w domowym zaciszu wykonać sterownik do fermentacji, oparty na oprogramowaniu BrewPiless. Jeszcze kilka tygodni temu nie miałem zielonego pojęcia o elektronice, a powstały sterownik został wykonany z pomocą wielu osób, między innymi użytkownikom tego Forum, dlatego proszę Cię, potraktuj ten artykuł bardziej jako dziennik lub relację z ciekawego projektu niż zalecenia i instrukcje. Jeśli jednak informacje tu zawarte okażą się dla Ciebie przydatne i pomocne - bardzo się cieszę. Wybacz mi, jeżeli użyte słownictwo nie będzie dostatecznie fachowe i coś poprzekręcam.

 

O tym czym jest BrewPiless i jak go zainstalować nie będę pisał na łamach tego postu, a skupię się na budowie samego sterownika.

Dla zainteresowanych przydatne linki:

 

http://vito.tw/?p=460 -  strona autora BrewPiless - Vito Tai'a oraz opis instalacji

https://github.com/vitotai/BrewPiLess - kod źródłowy programu

 

 

1. Wemos D1 Mini

 

 

Sercem sterownika jest Wemos D1 Mini z wbudowanym modemem WIFI, oparty na kontrolerze ESP8266. Posiada złącze USB przez które wgrałem oprogramowanie wg. poniższej instrukcji:

 

https://thehoppyvalley.com/install-brewpiless-on-esp8266-or-esp32-with-windows/

 

Nie napotkałem żadnych problemów, cała procedura przebiegła bardzo pomyślnie.

Na powyższym zdjęciu widoczne są goldpiny które wlutowałem w płytkę Wemosa. Niektórzy forumowicze namawiali mnie aby zrezygnować z przewodów na wtyczki i wszystko lutować. Jako niedoświadczony lutmistrz-elektronik zdecydowałem się na wtyczki z obawy przed lutowaniem oraz z pozostawienia sobie możliwości szybkiego podłączania i odłączania kolejnych przewodów w przypadku pomyłek czy awarii. Póki co wtyczki trzymają się ciasno i stabilnie i nie napotkałem na razie żadnych problemów. Być może z czasem to polutuję.

Aby płytka nie wisiała w powietrzu, wydrukowałem dla niej podstawkę, którą następnie przykleiłem klejem na gorąco do dna obudowy. Link do projektu: https://www.thingiverse.com/thing:1848391

 

2. Przekaźniki

 

Kolejnym elementem sterownika są przekaźniki. Do budowy Sterownika użyłem dwóch przekaźników 5V, pod które podłączyłem 2 gniazda zasilające, pod które zostaną podłączone: lodówka jako element chłodzący oraz mata grzewcza lub cokolwiek innego jako element podnoszący temperaturę. W wielu źródłach podkreśla się, że musi to być przekaźnik sterowany stanem niskim. Nie ma to zupełnie znaczenia, gdyż można to zdefiniować w konfiguracji programu. Jeśli chcesz, aby Twój sterownik obsługiwał tylko lodówkę, zastosuj pojedynczy przekaźnik.

 

źródło: https://nettigo.pl/products/modul-przekaznika-2-kanaly-5v-wybor-sygnalu-sterujacego

 

W dalszej części artykułu przedstawiony będzie schemat podłączenia przekaźnika. Kolorem niebieskim (IN1) przestawiony jest sygnał przyporządkowany do lodówki, a kolorem różowym (In2) przełącznik podgrzewania temperatury w komorze. Sposób podłączenia wyjść przekaźników nie wymaga chyba szczegółowego opisu.

 

3. Zasilacz

 

Do zasilania układu użyłem zasilacza 5V, wymontowanego z ładowarki do smartfona. Dokumentacja BrewPilessa, zaleca użycie zasilacza co najmniej 1.5A. W moim sterowniku, Wemos zasilany jest bezpośrednio przez gniazdo mini USB. Podpowiadano mi, że można po prostu wpiąć ładowarkę w kostkę elektryczną bez wybebeszania jej wnętrza. Zdecydowałem jednak wyciągnąć zasilacz z obudowy i osadzić go w wydrukowanej podstawie. Podczas pierwszej próby, przylutowane przewody wyrwały delikatne ścieżki z płytki. Musiałem znaleźć inną ładowarkę, lecz ta była o 1mm szersza od poprzedniej i nie pasowała do wydrukowanej podstawy. Musiałem delikatnie zeszlifować pilnikiem krawędzie płytki, aby wykorzystać podstawkę. Tą również wkleiłem klejem na gorąco. Do wejścia zasilacza wlutowałem przewody z miedzianej plecionki zamiast sztywnego drutu.

 

Wydrukowana obudowa

 

 Zasilacz z ładowarki smartfona w obudowie

 

 

4. Obudowa

 

 

Wszystkie elementy sterownika schowałem w obudowie uniwersalnej Z15 o wymiarach 257mmx148mmx89mm. Początkowo byłem trochę zażenowany, że zamówiłem tak wielką obudowę dla tak małych podzespołów. Ostatecznie uważam, że ta obudowa jest w sam raz, a użycie mniejszej przysporzyło by mi, jako osobie początkującej w elektronice, wiele kłopotów. Obudowa Z15 pozwoliła mi na wygodną i swobodną pracę przy montażu elementów sterownika.

 

 

Na tylnej ściance umieściłem kolejno:

1) gniazdo zasilania 250V z bezpiecznikiem i wyłącznikiem, na kabel zasilający do PC

2) 2 złącza skręcane 3 pinowe, do podłączenia sond temperatury

3) 2 gniazda elektryczne

 

Do wycięcia otworów gniazd elektrycznych i gniazda zasilania użyłem multitoola z nałożoną mini tarczą, która świetnia poradziła sobie z cięciem plastiku. Otwory pod złącza skręcane wykonałem wiertłami płaskimi 16mm. Znalazłem w markecie budowlanym najmniejsze gniazda elektryczne i postarałem się, aby otwory w obudowie sterownika nie były zbyt luźne. Udało mi się osadzić gniazda dość ciasno, dzięki czemu nie widać brzydkich krawędzi na styku z gniazdami. To z czego nie jestem dumny to sposób przymocowania gniazd do ścianki obudowy. Nie chciałem przykręcać ich na przelot z powodów estetycznych. Zauważywszy, że gniazda osadzone są ciasno i stabilnie, zabezpieczyłem ich posadowienie klejem na gorąco. Wierzę, że mogłem zrobić to bardziej profesjonalnie, lecz takie rozwiązanie wydaje się zadowalające i wystarczające. Zobaczymy. 

 

 

 

Podczas montażu gniazd, pamiętaj, że wtyczka lodówki najprawdopodobniej jest wtyczką kontową. Ustaw je w obudowie tak, aby wpięta wtyczka lodówki w żaden sposób nie przeszkadzała podczas używania sterownika. Być może obrócę gniazdo przeznaczone pod lodówkę o 90st w bok, aby przewód wyprowadzony był w bok. Można również gniazda wbudować w górną część obudowy, co wydaję się bardzo rozsądne i umożliwiłoby to zastosowanie mniejszej obudowy, lecz dla mnie byłoby to chyba trudniejsze w montażu.

 

Na froncie obudowy umieściłem przyciski o średnicy 16mm i wyświetlacz LCD. Aby wyświetlacz nie wystawał z obudowy, wydrukowałem tulejki dystansowe, które zostały wklejone klejem na gorąco do obudowy, a do nich przykręcony wyświetlacz.

 

Front wyświetlacza z tulejkami dystansującymi

 

Tył wyświetlacza z widocznym konwerterem I2C

 

rz

Na zdjęciu ekran włożony na sucho, przed montażem na dystansach.

 

Dopiero po wycięciu, uświadomiłem sobie, że niepotrzebnie wyciąłem tak duży otwór. Mogłem przygotować otwór tak, aby obudowa ekranu "oparła się" na ściance obudowy Z15. Dodrukowałem prostą ramkę, która skutecznie przysłoniła nierówne krawędzie otworu obudowy, dodając całości walorów estetycznych.

 

 

Front sterownika z zamocowaną ramką maskującą oraz przyciskami.

 

 

5. Wyświetlacz i przyciski

 

Wyposażenie sterownika w ekran i przyciski sterujące jest opcjonalne, gdyż zarządzanie BrewPilessem może odbywać się całkowicie z poziomu przeglądarki internetowej. Wydało mi się to kolejnym ciekawym elementem projektu, dlatego zdecydowałem się na ich montaż. Zastosowany ekran LCD zasilany jest napięciem 5V i pozwala na wyświetlanie 4 linii po 20 znaków, a komunikuję się dzięki podłączonemu konwerterowi I2C. Linki do produktów poniżej:

https://abc-rc.pl/pl/products/wyswietlacz-lcd-4x20-niebieski-ze-sterownikiem-kompatybilnym-z-hd44780-qc2004a-6311.html - wyświetlacz LCD

https://abc-rc.pl/pl/products/konwerter-i2c-do-wyswietlacza-lcd-hd44780-6192.html - konwerter

 

BrewPiless obsługuje również wyświetlacze SSD1306 OLED o wymiarach 128x64 oraz przycisk obrotowy zamiast zastosowanych przeze mnie osobnych przycisków.

 Wyświetlacz podłączyłem dzięki informacjom zawartym w tym artykule:

http://uczymy.edu.pl/wp/blog/2017/01/08/wemos-d1-podlaczenie-wyswietlacza-lcd/

 

Tak, jak opisane jest to w powyższej instrukcji, zakupiłem konwerter napięcia. Ten okazał się wadliwy lub został przeze mnie uszkodzony podczas lutowania. Podłączyłem ekran bezpośrednio pod wyjście zasilające 5V z Wemosa. Działa. Na schemacie poniżej, ekran podłączony jest pod napięcie 3.3V, lecz użyty wyświetlacz zasilany jest napięciem 5V lub zastosowany być powinien wspominany konwerter 3.3V/5V. Moja wiedza w tej kwestii jest niepewna, dlatego będę wdzięczny za komentarze i podpowiedzi. Początkowo przez nieuwagę podłączyłem wyświetlacz bezpośrednio pod 3.3V i też działał. Gdyby po podłączeniu ekran nie wyświetlał żadnych danych, z tyłu konwertera I2C znajduj się potencjometr do regulacji kontrastu. 

 

Przyciski należy podłączyć wg następującego schematu:

1) Przycisk "UP" - pin D2

2) Przycisk "DOWN" - pin D3

 

Sygnały sterowania przyciskami załączane są stanem niskim, dlatego podłączamy je do masy GND. Jednoczesne wciśnięcie przycisków działa jak "enter".

 

Schemat podłączenia Wemos D1 Mini. Źródło: http://vito.tw/?p=460

 

 

 

 

6. Czujniki temperatury

 

Krótko o czujnikach temperatury. Do pomiaru temperatury należy użyć czujników o symbolu DS18B20. Na początku nie rozumiałem, dlaczego na schemacie są one zmostkowane kostką elektryczną.

Czujniki działają w interfejsie One Wire. Każda z nich posiada swój unikalny numer seryjny, dzięki któremu Wemos potrafi je zidentyfikować. Należy pamiętać o wpięciu resystora 4.7k między przewodem sygnałowym a zasilającym.

 

W celu umożliwienia sobie demontażu czujek bądź szybkiej ich wymiany, zastosowałem złącza zakręcane Gx-16 3 Pinowe. Następnym razem poszukałbym złącz o mniejszej średnicy, gdyż zacisk przewodu, zapobiegający wyrwaniu przewodu z wtyczki jest zbyt duży dla przewodu czujki temperatury i nie spełnia swojego zadania. W chwili obecnej zmuszony jestem zastosować pewnego rodzaju wypełnienie, aby opaska zacisnęła się porządnie na przewodzie.

Źródło: https://abc-rc.pl/pl/products/zlacze-przemyslowe-zakrecane-gx16-3-pin-wtyk-z-gniazdem-15298.html

 

 

 

Zdjęcie poniżej przedstawia wnętrze sterownika. Kolory przewodów podłączony do Wemosa w żaden sposób nie odnoszą się do schematów. Zastosowałem takie jakie miałem dostępne.

 

Wnętrze sterownika

 

Tulejki dystansowe, podstawa zasilacza, ramka maskująca zaprojektowane w programie Sketchup

 

Drukowanie elementów sterownika

 

Edytowane 2 Lutego 2022 przez bigos89

[Krzyżak]

Gniazda elektryczne trzeba było dać tablicowe.

[skybert]

Ciekawy projekt. Dzięki za podzielenie się.

 

31 minut temu, Krzyżak napisał:

Gniazda elektryczne trzeba było dać tablicowe.

A ty @Krzyżakzrób coś sam i pokaż swoje lepsze gniazda, międlić jęzorem każdy potrafi. Czemu wy ludzie musicie zawsze krytykować. Zastosował takie jakie chciał. 

[Krzyżak]

Napisałem tylko, że gniazda tablicowe byłby bardziej na miejscu. To nie krytyka, tylko rada.

 

Edytowane 1 Lutego 2022 przez Krzyżak

[skybert]

12 minut temu, Krzyżak napisał:

@skybertczep się swojej starej.

Za późno to wyedytowałeś. Szkoda strzępić języka.

[elroy]

Proszę o kulturę wypowiedzi i proszę pamiętać też, że historia wpisów jest widoczna dla administracji.

[monodem]

Dzięki za wspaniały tutorial. Brawo. Podziwiam i zazdroszczę chęci wykonania.

[szczawiosław]

9 godzin temu, Krzyżak napisał:

Gniazda elektryczne trzeba było dać tablicowe.

Możesz wyjaśnić, uzasadnić, uświadomić w czym gniazdka tablicowe były by lepsze? Fajniej/profesjonalniej wyglądają? Większy fejm na dzielni? Czy po prostu lubisz niebieski? A może odpowiednie było by natynkowe z IP54?

@bigos89Szacun na dzielni już masz
Nie boisz się że gniazda nawet na wcisk i potraktowane klejem na gorąco mogą ci się zapaść przy wkładaniu wtyczki?
Jakie konkretnie złącza do czujników? W sensie jakiś link, czy coś

Edytowane 2 Lutego 2022 przez szczawiosław

[Robert87]

Ja tez uważam że gniazda mogłyby być tablicowe. I tak, z IP. Choćby dlatego że są przykręcane do obudowy a nie łapane na klej na gorąco. Tutorial fajny, szanuję takie sprawy. Jak będziesz miał czas, zamień te pomarańczowe kostki na coś lepszego. Trochę to uporządkować i jest gitarka

Wysłane z mojego RMX3081 przy użyciu Tapatalka

[Krzyżak]

43 minuty temu, szczawiosław napisał:

Możesz wyjaśnić, uzasadnić, uświadomić w czym gniazdka tablicowe były by lepsze? Fajniej/profesjonalniej wyglądają? Większy fejm na dzielni? Czy po prostu lubisz niebieski?

 

Posiadają osłonę torów prądowych, posiadają uszczelkę gumową, całość obudowy wykonana jest materiałów nieprzewodzący, posiadają klapy zabezpieczające.

To daje im wysoki IP oraz separowalność galwaniczną co zwiększa bezpieczeństwo i niezawodność całego układu.  W dobrych szkołach o tym uczą.

[jarkus]

I to ma sens, nie rozumiem po co te złośliwości?
A opis projektu bardzo ciekawy i pomocny. Oby takich więcej się pojawiało.

Wysłane z mojego BLA-L09 przy użyciu Tapatalka

[Nazwa użytkownika]

.. a ja to bym w ogóle to zrobił inaczej , albo nie zrobił.

 

Dobra robota bigos89.

[Adamiko]

Dla mnie ekstra robota jak na kogos bez doświadczenia. Chlopak postaral się i wyszlo mu dzialajace prawidłowo urządzenie. Wiadomo ze coś mozna zrobic lepiej- jak wprawi się  zrobi lepsze albo poprawi wersje obecna. 

@Robert87 jakie masz wątpliwości co do tych kostek ? Dla mnie jeden z pewniejszych sposobów polaczeń w "pracach" domowych 

[Robert87]

Takie, że połączenia śrubowe luzują się, tym bardziej że ma po kilka przewodów w jednym zacisku

Wysłane z mojego RMX3081 przy użyciu Tapatalka

[skybert]

14 godzin temu, Krzyżak napisał:

Posiadają osłonę torów prądowych, posiadają uszczelkę gumową, całość obudowy wykonana jest materiałów nieprzewodzący, posiadają klapy zabezpieczające.

To daje im wysoki IP oraz separowalność galwaniczną co zwiększa bezpieczeństwo i niezawodność całego układu.  W dobrych szkołach o tym uczą.

Pociągnę temat bo to jest interesujące. Ludzie jeszcze łykają i lajkują.

 

1. Osłona tarów prądowych jest również w zwykłych gniazdkach. To gniazdo też może mieć.

2. Sterownik służy do podłączenia lodówki, tak jak do zwykłego gniazdka w ścianie, nie ma potrzeby tam żadnej uszczelki to nie służy do pracy w podwyższonej wilgotności.

3. Zwykłe gniazdka są również z materiałów nieprzewodzących

3. Klapy są tu niepotrzebne bo wtyczki od lodówki i grzałki zawsze będą wtyknięte i  patrz 2. A nawet jak nie, to przeważnie w gniazdkach nie będzie prądu.  

4. Mądre słowo - separowlność galwanicza - po co? Żadna izolacja między 2 układami/blokami tu nie jest potrzebna.

5. Te gniazdka będą tak samo niezawodne jak tablicowe - bez różnicy.

6. Te nauki z dobrych szkół to się tyczą profesjonalnych układów/zastosowań, tam gdzie to jest wymagane, przepisami, bhp itd. Ogólnie zgoda ale nie w tym przypadku.

[Robert87]

Łykają i lajkuja bo mają więcej wyobraźni i odpowiedzialności, prąd zabija - jednak w browarze może się coś rozlać i zachlapać. Sterownik nie jest zamontowany w ścianie - jest mobilny, nie stacjonarny, gniazdo wklejone jest na kleju na gorąco, a tablicowe jest przykręcane do obudowy.

Wysłane z mojego RMX3081 przy użyciu Tapatalka

[skybert]

4 godziny temu, Robert87 napisał:

bo mają więcej wyobraźni

Gratuluję zatem wyobraźni.

 

Po pierwsze, ta obudowa ma zerową odporność na wilgoć a więc samo gniazdko nic nie zmieni. Dodatkowo jest ten nieszczęsny klej o którym ciągle piszesz który coś tam uszczelnia. 

Po drugie - jak byś kiedykolwiek montował takie gniazdko to byś wiedział że przedni panel i tylna część przedzielona jest obudową. Śrubka w środku ściska obie strony. Przypuszczam że klej jest po to że jak odkręcisz przedni panel to gniazdko z tyłu zostanie na miejscu. Nie ma możliwości żeby tylna część gniazdka wpadła do środka przy wkładaniu wtyczki, bo blokuje ją przedni panel który opiera się o obudowę.

 

Ps.

Smuci mnie to, że chamstwo jest dziś nagradzane a krytykanctwo pochwalane.  

[Robert87]

Zakoncze dyskusje z Tobą, nie będę prowadził jałowej dyskusji pod tytułem "jakbyś kiedykolwiek coś zrobił, to byś wiedział" pozdrawiam

Smuci mnie że krytykanctwo jest połączone z wróżbiarstwem, a dobre rady obalane śmiesznymi argumentami.
Wysłane z mojego RMX3081 przy użyciu Tapatalka

[skybert]

Zakończyć dyskusję może administrator, a Ty jak chcesz, możesz już nie zabierać głosu.

 

Nie napisałem że "jakbyś cokolwiek zrobił", napisałem konkretnie o montażu tego gniazdka, bo do sposobu jego montażu się przyczepiłeś. Widać, nie montowałeś...

 

Dobre rady są w cenie, całe forum jest po to żeby pytać i radzić. Rady i sugestie pisane w kulturalny sposób są pożądane ale bez buty z wyjaśnieniem, co, dlaczego itd. Post na 3 kartki a tu ni z gruszki ni z pietruszki "trzeba było dać tablicowe"

 

Pokaż mi jeszcze te śmieszne argumenty. 

I też pozdrawiam.

[Robert87]

Ok, więc nie będę więcej dyskutował z Tobą. Pozdrawiam bez odbioru.

Wysłane z mojego RMX3081 przy użyciu Tapatalka

[Kaniutek]

Uważam, że jak na pierwsze kroki z elektrotechniką, to @bigos89 sobie bardzo fajnie poradził.

Nie podoba mi sie sposób mocowania gniazdek na klej, bo to mechanicznie słabe rozwiązanie. Powierciłbym dziurki i złapał te gniazdka na śrubki do panelu. Nie będzie miało wtedy gorszych parametrów od gniazdek panelowych

Nie widać za dobrze jak te gniazda wyglądają od strony wewnętrznej, ale przypuszczam, po tym co widzę, że mają elementy mocowania przewodów na tyle zaizolowane, żeby nie bac się o ew. zwarcie po stronie AC.

Zaciski śrubowe, czyli popularne kostki sa tu zupełnie na miejscu, zwłaszcza, że operujemy niskimi napięciami i małymi natężeniami prądu stałego. Nie ma więc wielkiego problemu, nawet jeśli przewody sa słabo zarobione, niepolutowane etc. Będzie się trzymać, a na bezpieczeństwo układu nie będzie miało wielkiego wpływu.

Popracowałbym nad uporzadkowaniem przewodów i tych kostek, żeby tak nie wisiały w powietrzu.

 

Ogólnie, należą się brawa za chęć dzielenia sie zdobytymi umiejętnościami!!! Na pewno to pomoże innym w łatwiejszym złożeniu takiego sterownika

 

Edytowane 3 Lutego 2022 przez Kaniutek

[monodem]

Zastanawiam się czy nie wrzucić zdjęcia mojego stc 1000 w opakowaniu po śledziach :-). Montaż zajął mi ok pół godziny więc wyobraźcie sobie jak to wygląda. Wszystko działa, stoi w stodole 2 miesiąc. Mróz - 16 stopni to dla niego pikuś. Gniazdka na zaczepach, brak kleju i działa!

[Robert87]

Ja szanuję oczywiście rękodzieło, fajnie że to zrobił zupełnie sam, sporo się nauczył i chwała za to, ale konstruktywna krytyka to nie jest przestępstwo. Na co dzień skladam sterowniki i różne szafy sterownicze itp i jako ktoś kto się na tym jednak zna chciałem zwrócić uwagę że można coś zrobić lepiej. Także kolego gratuluję sterownika

Wysłane z mojego RMX3081 przy użyciu Tapatalka

[Kaniutek]

2 godziny temu, monodem napisał:

Zastanawiam się czy nie wrzucić zdjęcia mojego stc 1000 w opakowaniu po śledziach :-).

U mnie dużo porzadnych sprzetów działa w obudowach z tzw. "pudełka po lodach". Kiedy nie ma potrzeby patrzeć na estetykę, bierze sie to co pod ręką. Także te "śledzie" w ogóle mnie nie dziwią

[bigos89]

Koledzy!

 

Dziękuję za zainteresowanie wątkiem i wszystkie komentarze. Dajcie spokój, nie ma się na prawdę o co kłócić. Wiecie jak to na forach, łatwo o złą interpretacje i niepotrzebna kłótnia gotowa. Macie rację, że gniazda na klej to złe rozwiązanie i na pewno je poprawie choćby na śrubki. To moje początki z elektroniką, więc wiele można poprawić i oto w tej dyskusji chodzi  Niech to piwne forum będzie miejscem, w którym możemy się dobrze bawić i dzielić doświadczeniami. Chill out!