Sistema de calefacción / enfriamiento controlado por Arduino para la fermentación de cerveza - 💡 Fix My Ideas

Sistema de calefacción / enfriamiento controlado por Arduino para la fermentación de cerveza

Sistema de calefacción / enfriamiento controlado por Arduino para la fermentación de cerveza


Autor: Ethan Holmes, 2019

Fermentador de cerveza enfriado TEC

El control de la temperatura durante la fermentación es un factor clave para la preparación casera perfecta, y es obligatorio si desea elaborar cerveza como un profesional. Existen muchas técnicas que se utilizan para controlar el refrigerador clásico o el elemento de calefacción y muchas implementaciones de automatización. Este proyecto comenzó como una modificación clásica del refrigerador, agregando un termo regulador en el rango de fermentación y, finalmente, un elemento de calentamiento complementario.

La idea es aprovechar el efecto Peltier y un enfriador termoeléctrico (TEC), que es el componente funcional principal en muchas aplicaciones de enfriamiento, ya que hay muchas ventajas para controlar la temperatura de una pequeña cantidad de cerveza (volumen pequeño) a través de un dispositivo electrónico en lugar de utilizar un compresor mecánico clásico.

En primer lugar, puede modular la potencia en lugar de tener un fuerte control de encendido / apagado, de modo que puede lograr una mejor precisión y estabilidad a través de un algoritmo PID / PWM, así como reducir el consumo de energía, cuando la cerveza alcanza el punto de ajuste estable (como La fermentación producirá una pequeña cantidad de calor). El otro factor clave es que puede revertir la calefacción y el enfriamiento para que pueda compensar la temperatura de su habitación en verano y en invierno. No es necesario coordinar dos procesos diferentes: los elementos e / o y el TEC son "todos en uno"

Finalmente, la otra ventaja intrínseca es que no hay partes mecánicas involucradas, por lo que puede diseñar un sistema muy compacto y de bajo nivel de ruido para el entorno doméstico.

He hecho muchas implementaciones previas (no basadas en Arduino), tanto con el intercambio de aire a aire como para crear una cámara de fermentación, y el intercambio de aire y agua recirculando agua fría / caliente con un enfriador dentro del fermentador para enfriar el fluido.

Cámara de fermentación enfriada por TEC

Ahora estoy transfiriendo la solución a un sistema de control basado en Arduino y estoy tratando de configurar el código básico para la temperatura de control de PID y la protección del motor de puente PWM / H para impulsar el TEC

Controlador Arduino PID-PWM-HBrdige TEC

El diagrama de bloques muestra mi solución. Arduino leyó la temperatura del sensor digital (serie Dallas oneWire DS18B20) y el algoritmo PID que produce una señal PWM con ciclo de trabajo variable. El PID proporciona la "dirección" del control, ya sea para calefacción y refrigeración, mientras que la señal y la dirección de PWM se envían a un dispositivo de alimentación en puente H que (controlador de motor de CC) impulsa las celdas. Una velocidad del ventilador también se controla en consecuencia a la potencia de las células.

En esta etapa, instalé un entorno de prueba de laboratorio con una sola célula pettier, 2 intercambiadores de calefacción y 2 ventiladores para desarrollar y depurar el algoritmo de control y la lógica de servicio.

Arduino TEC test test up up

Un lado del sistema con elemento de calentamiento / enfriamiento y ventilador se ha insertado en una caja de poliestireno para helados para simular la cámara de fermentación.

Cámara de fermentación TEC

Pude lograr una buena estabilidad con esta configuración de aire / aire como se muestra en el siguiente gráfico obtenido con el valor de impresión en serie del PID de arduino.

Salida de control PID

El siguiente paso es escalar la solución al intercambiador de calor aire-agua y agregar todo el menú de interacción del usuario final.



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