Tweet
Zamieszczam opis urządzenia, jakie zmontowałem, aby:
- dać upust zamiłowaniu do majsterkowania
- dać upust zamiłowaniu do majsterkowania
- dać upust zamiłowaniu do majsterkowania
- ułatwić sobie domowe warzenie piwa
Budowie urządzenia przyświecała idea maksymalnego jego wykorzystania. Można w nim prowadzić:
- zacieranie
- filtrację brzeczki, wysładzanie (raczej nie będzie wykorzystane, patrz opis dalej)
- gotowanie brzeczki
-chłodzenie brzeczki, obciąg znad osadów gorących
Zbiornik:
Wykonany ze stali kwasoodpornej, opłaszczowany. Pojemność 37l. Ogrzewany 3 sekcyjną grzałką elektryczną o mocy około 4kW. Płaskie grube dno zbiornika umożliwia także tańsze ogrzewanie gazem na kuchence (gotowanie brzeczki) lub grzanie kombinowane (prąd + gaz). Pokrywa zbiornika jest dzielona i zdejmowana.
Zbiornik wyposażono w dwufunkcyjny płaszcz:
- stanowi on izolację termiczną podczas zacierania słodu i gotowania brzeczki (oszczędność energii). Po /opcjonalnym/ odpompowaniu powietrza skuteczność izolacji jeszcze wzrasta.
- podczas chłodzenia brzeczki przez płaszcz cyrkuluje woda, mieszadło pracujące na wolnych obrotach zapewnia dobrą wymianę ciepła brzeczka/woda chłodząca poprzez ściankę zbiornika.
Dwa zawory: dużej średnicy spustowy (np. gęstwa do dekokcji, popłuczyny itp.) oraz mały do wypływu przefiltrowanej brzeczki. W planie próby z ogrzewaniem zbiornika za pomocą bezpośredniego wtrysku pary – wówczas przez rurkę małego zaworu do zacieru wprowadzana będzie para z wytwornicy.
Mieszadło: Wirnik wykonany z aluminiowego wentylatora. Silnik z reduktorem 1:10 - wykorzystałem stare (lata 70-te) mieszadło laboratoryjne. Zapewniono płynną regulację elektroniczną w zakresie 0-300 obr/min. Ograniczono górny zakres (1400obr/min + duże mieszadło + gęsty zacier = katastrofa). Po pierwszych próbach grzejący się silnik silnik (zaprojektowany do pracy w krótkim okresie) wyposażono w wentylator zapewniający jego chłodzenie.
Napęd zamontowano na wałku przytwierdzonym do pokrywy zbiornika. Dzięki temu możliwa jest regulacja poziomu mieszadła i jego łatwy demontaż. Zawirowanie brzeczki po gotowaniu i wychłodzeniu przed obciągiem umożliwia wytworzenie stożka osadów gorących (jak w kadziach whirlpool) i łatwiejsze ich oddzielenie.
Wkład filtracyjny: kwasoodporna plecionka, ułożenie na dnie w sposób dający korzystny gradient przepływu brzeczki przez młóto. Wkład montowany na czas zacierania słodu i filtracji brzeczki, demontowany przed gotowaniem brzeczki. Zastosowanie wkładu jest opcjonalne. Z punktu widzenia czasu trwania warki, korzystniejsze jest prowadzenie filtracji w osobnym zbiorniku. Poza tym łatwiej jest spuścić do zbiornika filtracyjnego zacier niż wygarniać młóto z urządzenia.
Układ sterujący:
Zbudowany na bazie mikroprocesora ATMEL AT90S8515 (8kB pamięci programu). Aby zbudować sterownik musiałem włożyć sporo wysiłku. Nie jestem elektronikiem i nie miałem najmniejszego pojęcia o działaniu i budowie podobnych układów. Zdopingowany zostałem zaporową dla mnie ceną przemysłowych sterowników „z półki” – ponad 1000PLN. Zastosowanie popularnych czujników temperatury np. Pt100 to następne kilkaset PLN. Potrzebowałem około miesiąca i sporo nie przespanych nocek na zapoznanie się z teorią i zbudowanie sterownika. Piszę to jako zachętę dla niezdecydowanych – odrobina niezbędnej wiedzy i samozaparcia przy dzisiejszym uproszczeniu układów, pozwolą zrealizować podobne aplikacje.
Czujnikiem temperatury jest układ DS18B20 firmy Dallas/Maxim. Zapewnia on dokładność pomiaru +/- 0,5C w zakresie –10C do +85C. Egzemplarz czujnika zamontowany w układzie sprawdziłem w kilku punktach dla zakresu 30-90C względem legalizowanego termometru rtęciowego. W całym badanym zakresie odchyłka nie przekroczyła +/- 0,3C. Zdecydowałem się na dokładność odczytu 1C.
Funkcje sterownika:
Zacieranie:
- programowane 5 kroków (przerw) Temperatura – Czas z dokładnością do 1C – 1min. Wymuszenie prawidłowości nastaw: nie jest możliwe zaprogramowanie przerwy w temperaturze niższej niż poprzednia.
- regulacja oddawanej mocy w zakresie 0-100% mocy grzałki
- automatyczna regulacja narastania temperatury w czasie (1oC/min lub inna) poprzez bieżącą korektę oddawanej mocy. W ten sposób zapewniony jest wymagany przyrost temperatury niezależnie od wielkości warki (pojemności cieplnej układu) i warunków zewnętrznych (np. rosnąca dT zacier/otoczenie)
- dźwiękowa sygnalizacja zakończenia przerw oraz końca procesu zacierania
- na bieżąco wyświetlane informacje: czas trwania przerwy/nastawiony czas, krok procesu, aktualna temperatura/wielkość zadana, oddawana moc, tempo narastania temperatury
Gotowanie:
- programowany co 10min czas gotowania w zakresie 10-90min
- programowane alarmy dźwiękowe przypominające o dawce chmielu (4 dawki), po upłynięciu zaprogramowanego czasu należy dodać przygotowaną porcję chmielu i skasować alarm dźwiękowy
- dźwiękowa sygnalizacja zakończenia procesu zacierania
- na bieżąco wyświetlane informacje: minuta gotowania, oddawana moc, czas zadozowania następnej dawki chmielu
Sterowanie grzałką:
Przyjęty sposób regulacji mocy wymaga częstego załączania/wyłączania grzałki.
Z tego względu zrezygnowano z zastosowania tradycyjnych styczników mechanicznych (wypalanie styków, wprowadzanie zakłóceń do sieci).
Zastosowano układ elektroniczny. Ponieważ gotowe moduły SSR są stosunkowo drogie, zbudowałem prosty układ samodzielnie. Zastosowano optotriak MOC 3043 wraz z triakiem BTA41. Załączanie grzałki odbywa się przy przejściu napięcia przez „zero”, stąd nie wprowadza się zakłóceń do sieci. Dopuszczalne spore obciążenie układu (ok. 40A) wymusiło zastosowanie radiatora wewnątrz obudowy. Chłodzenie radiatora zapewnione jest przez wentylator wtłaczający powietrze do wewnątrz.
W planach:
- rozłączne umocowanie śrutownika PORKRET na pokrywie zbiornika. Napęd za pomocą silnika mieszadła + koła pasowe umożliwi sprawne śrutowanie słodu bezpośrednio do zbiornika
- zaprogramowanie automatycznej regulacji poziomu wody nad złożem filtracyjnym w zbiorniku filtracyjnym podczas wysładzania. (Gdy woda opada poniżej poziomu warstwy filtracyjnej, cząstki młóta- pozbawione działania siły wyporu – zbijają się utrudniając filtrację.) W zamyśle prowadzenie wymuszonej nadciśnieniem filtracji w zbiorniku zamkniętym.
- automatyczna regulacja prędkości mieszadła – szybkie obroty dla narastania temperatury, wolne obroty w trakcie przerw
- Dodanie opcji CHŁODZENIE AUTOMATYCZNE. Zainstalowanie dodatkowego czujnika temperatury na wejściu wody chłodzącej plus zamontowanie elektrozaworu. Po osiągnięciu zaprogramowanej różnicy temperatur chłodzona brzeczka - woda chłodząca, woda zostanie odcięta a chłodzenie zakończone zawirowaniem brzeczki.
- wyposażenie urządzenia w kanał wyciągowy oparów ( z wentylatorem) na zewnątrz mieszkania. Nie wszyscy domownicy przepadają za „gęstą wilgotną atmosferą”, jaką funduję im podczas warzenia.
Będę wdzięczny za sugestie dotyczące dalszych możliwych usprawnień.
Mam nadzieję, że zamieszczony opis będący efektem moich przemyśleń ułatwi zainteresowanym budowę podobnych urządzeń. Sukcesywnie wrzucę też parę fotek celem ułatwienia zrozumienia idei konstrukcji. W tym odcinku – budowa urządzenia i zacieranie.
ZACIERANIE
Jak wspomniałem na forum pierwsze próby zacierania wypadły niepomyślnie. Gęsty zacier przypalał się na grzałkach i brzeczka o posmaku spalenizny nadawała się jedynie do wylania. Po zmianie podłączenia sekcji grzałek i zwiększeniu stosunku woda:słód do 3,5:1 przeprowadzono udaną próbę dla zaprogramowanego wzrostu temperatury 0,7oC/min. Zacieru 23kg.
Następna próba 1oC/min. Nie zaobserwowano śladów przypalenia, smak brzeczki po filtracji OK. Zastosowany bezpieczny stosunek woda:słód ogranicza brzeczkę przednią do około 18Blg. Na okazję warzenia mocniejszych piw zastosuję grzanie przez bezpośredni wtrysk pary. Jako że kondensuje ona w zacierze w 100oC, nie ma możliwości powstania przypaleń a stosunek woda:słód limitowany będzie jedynie przez moc mieszadła.
- dać upust zamiłowaniu do majsterkowania
- dać upust zamiłowaniu do majsterkowania
- dać upust zamiłowaniu do majsterkowania
- ułatwić sobie domowe warzenie piwa
Budowie urządzenia przyświecała idea maksymalnego jego wykorzystania. Można w nim prowadzić:
- zacieranie
- filtrację brzeczki, wysładzanie (raczej nie będzie wykorzystane, patrz opis dalej)
- gotowanie brzeczki
-chłodzenie brzeczki, obciąg znad osadów gorących
Zbiornik:
Wykonany ze stali kwasoodpornej, opłaszczowany. Pojemność 37l. Ogrzewany 3 sekcyjną grzałką elektryczną o mocy około 4kW. Płaskie grube dno zbiornika umożliwia także tańsze ogrzewanie gazem na kuchence (gotowanie brzeczki) lub grzanie kombinowane (prąd + gaz). Pokrywa zbiornika jest dzielona i zdejmowana.
Zbiornik wyposażono w dwufunkcyjny płaszcz:
- stanowi on izolację termiczną podczas zacierania słodu i gotowania brzeczki (oszczędność energii). Po /opcjonalnym/ odpompowaniu powietrza skuteczność izolacji jeszcze wzrasta.
- podczas chłodzenia brzeczki przez płaszcz cyrkuluje woda, mieszadło pracujące na wolnych obrotach zapewnia dobrą wymianę ciepła brzeczka/woda chłodząca poprzez ściankę zbiornika.
Dwa zawory: dużej średnicy spustowy (np. gęstwa do dekokcji, popłuczyny itp.) oraz mały do wypływu przefiltrowanej brzeczki. W planie próby z ogrzewaniem zbiornika za pomocą bezpośredniego wtrysku pary – wówczas przez rurkę małego zaworu do zacieru wprowadzana będzie para z wytwornicy.
Mieszadło: Wirnik wykonany z aluminiowego wentylatora. Silnik z reduktorem 1:10 - wykorzystałem stare (lata 70-te) mieszadło laboratoryjne. Zapewniono płynną regulację elektroniczną w zakresie 0-300 obr/min. Ograniczono górny zakres (1400obr/min + duże mieszadło + gęsty zacier = katastrofa). Po pierwszych próbach grzejący się silnik silnik (zaprojektowany do pracy w krótkim okresie) wyposażono w wentylator zapewniający jego chłodzenie.
Napęd zamontowano na wałku przytwierdzonym do pokrywy zbiornika. Dzięki temu możliwa jest regulacja poziomu mieszadła i jego łatwy demontaż. Zawirowanie brzeczki po gotowaniu i wychłodzeniu przed obciągiem umożliwia wytworzenie stożka osadów gorących (jak w kadziach whirlpool) i łatwiejsze ich oddzielenie.
Wkład filtracyjny: kwasoodporna plecionka, ułożenie na dnie w sposób dający korzystny gradient przepływu brzeczki przez młóto. Wkład montowany na czas zacierania słodu i filtracji brzeczki, demontowany przed gotowaniem brzeczki. Zastosowanie wkładu jest opcjonalne. Z punktu widzenia czasu trwania warki, korzystniejsze jest prowadzenie filtracji w osobnym zbiorniku. Poza tym łatwiej jest spuścić do zbiornika filtracyjnego zacier niż wygarniać młóto z urządzenia.
Układ sterujący:
Zbudowany na bazie mikroprocesora ATMEL AT90S8515 (8kB pamięci programu). Aby zbudować sterownik musiałem włożyć sporo wysiłku. Nie jestem elektronikiem i nie miałem najmniejszego pojęcia o działaniu i budowie podobnych układów. Zdopingowany zostałem zaporową dla mnie ceną przemysłowych sterowników „z półki” – ponad 1000PLN. Zastosowanie popularnych czujników temperatury np. Pt100 to następne kilkaset PLN. Potrzebowałem około miesiąca i sporo nie przespanych nocek na zapoznanie się z teorią i zbudowanie sterownika. Piszę to jako zachętę dla niezdecydowanych – odrobina niezbędnej wiedzy i samozaparcia przy dzisiejszym uproszczeniu układów, pozwolą zrealizować podobne aplikacje.
Czujnikiem temperatury jest układ DS18B20 firmy Dallas/Maxim. Zapewnia on dokładność pomiaru +/- 0,5C w zakresie –10C do +85C. Egzemplarz czujnika zamontowany w układzie sprawdziłem w kilku punktach dla zakresu 30-90C względem legalizowanego termometru rtęciowego. W całym badanym zakresie odchyłka nie przekroczyła +/- 0,3C. Zdecydowałem się na dokładność odczytu 1C.
Funkcje sterownika:
Zacieranie:
- programowane 5 kroków (przerw) Temperatura – Czas z dokładnością do 1C – 1min. Wymuszenie prawidłowości nastaw: nie jest możliwe zaprogramowanie przerwy w temperaturze niższej niż poprzednia.
- regulacja oddawanej mocy w zakresie 0-100% mocy grzałki
- automatyczna regulacja narastania temperatury w czasie (1oC/min lub inna) poprzez bieżącą korektę oddawanej mocy. W ten sposób zapewniony jest wymagany przyrost temperatury niezależnie od wielkości warki (pojemności cieplnej układu) i warunków zewnętrznych (np. rosnąca dT zacier/otoczenie)
- dźwiękowa sygnalizacja zakończenia przerw oraz końca procesu zacierania
- na bieżąco wyświetlane informacje: czas trwania przerwy/nastawiony czas, krok procesu, aktualna temperatura/wielkość zadana, oddawana moc, tempo narastania temperatury
Gotowanie:
- programowany co 10min czas gotowania w zakresie 10-90min
- programowane alarmy dźwiękowe przypominające o dawce chmielu (4 dawki), po upłynięciu zaprogramowanego czasu należy dodać przygotowaną porcję chmielu i skasować alarm dźwiękowy
- dźwiękowa sygnalizacja zakończenia procesu zacierania
- na bieżąco wyświetlane informacje: minuta gotowania, oddawana moc, czas zadozowania następnej dawki chmielu
Sterowanie grzałką:
Przyjęty sposób regulacji mocy wymaga częstego załączania/wyłączania grzałki.
Z tego względu zrezygnowano z zastosowania tradycyjnych styczników mechanicznych (wypalanie styków, wprowadzanie zakłóceń do sieci).
Zastosowano układ elektroniczny. Ponieważ gotowe moduły SSR są stosunkowo drogie, zbudowałem prosty układ samodzielnie. Zastosowano optotriak MOC 3043 wraz z triakiem BTA41. Załączanie grzałki odbywa się przy przejściu napięcia przez „zero”, stąd nie wprowadza się zakłóceń do sieci. Dopuszczalne spore obciążenie układu (ok. 40A) wymusiło zastosowanie radiatora wewnątrz obudowy. Chłodzenie radiatora zapewnione jest przez wentylator wtłaczający powietrze do wewnątrz.
W planach:
- rozłączne umocowanie śrutownika PORKRET na pokrywie zbiornika. Napęd za pomocą silnika mieszadła + koła pasowe umożliwi sprawne śrutowanie słodu bezpośrednio do zbiornika
- zaprogramowanie automatycznej regulacji poziomu wody nad złożem filtracyjnym w zbiorniku filtracyjnym podczas wysładzania. (Gdy woda opada poniżej poziomu warstwy filtracyjnej, cząstki młóta- pozbawione działania siły wyporu – zbijają się utrudniając filtrację.) W zamyśle prowadzenie wymuszonej nadciśnieniem filtracji w zbiorniku zamkniętym.
- automatyczna regulacja prędkości mieszadła – szybkie obroty dla narastania temperatury, wolne obroty w trakcie przerw
- Dodanie opcji CHŁODZENIE AUTOMATYCZNE. Zainstalowanie dodatkowego czujnika temperatury na wejściu wody chłodzącej plus zamontowanie elektrozaworu. Po osiągnięciu zaprogramowanej różnicy temperatur chłodzona brzeczka - woda chłodząca, woda zostanie odcięta a chłodzenie zakończone zawirowaniem brzeczki.
- wyposażenie urządzenia w kanał wyciągowy oparów ( z wentylatorem) na zewnątrz mieszkania. Nie wszyscy domownicy przepadają za „gęstą wilgotną atmosferą”, jaką funduję im podczas warzenia.
Będę wdzięczny za sugestie dotyczące dalszych możliwych usprawnień.
Mam nadzieję, że zamieszczony opis będący efektem moich przemyśleń ułatwi zainteresowanym budowę podobnych urządzeń. Sukcesywnie wrzucę też parę fotek celem ułatwienia zrozumienia idei konstrukcji. W tym odcinku – budowa urządzenia i zacieranie.
ZACIERANIE
Jak wspomniałem na forum pierwsze próby zacierania wypadły niepomyślnie. Gęsty zacier przypalał się na grzałkach i brzeczka o posmaku spalenizny nadawała się jedynie do wylania. Po zmianie podłączenia sekcji grzałek i zwiększeniu stosunku woda:słód do 3,5:1 przeprowadzono udaną próbę dla zaprogramowanego wzrostu temperatury 0,7oC/min. Zacieru 23kg.
Następna próba 1oC/min. Nie zaobserwowano śladów przypalenia, smak brzeczki po filtracji OK. Zastosowany bezpieczny stosunek woda:słód ogranicza brzeczkę przednią do około 18Blg. Na okazję warzenia mocniejszych piw zastosuję grzanie przez bezpośredni wtrysk pary. Jako że kondensuje ona w zacierze w 100oC, nie ma możliwości powstania przypaleń a stosunek woda:słód limitowany będzie jedynie przez moc mieszadła.
. Układ sterowania grzałkami wykonany opcjonalnie (podobnie jak u mnie) bo fakt zabawa w styczniki i przekaźniki to gra nie warta świeczki.
Comment