FrigoFerm - Camara de Fermentação

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titus
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FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » quinta out 09, 2014 21:55

Boas pessoal,

Já existe aqui um tópico do excelente trabalho do Gimleu, de uma câmara de fermentação.
Esta semana concluímos a nossa, que não envolveu tanto trabalho de carpinteiro. :wink:

Basicamente foi modificar um frigorifico para ser controlado por micro-controlador (Arduino neste caso), com o Raspberry Pi como data-logger e servidor web.
Para a parte de software e controlo recorremos ao BrewPi desenvolvido por um finalista de engenharia electroténica (http://www.brewpi.com/), que integra um algoritmo de controlo de temperatura preditivo, controlando o funcionamento do compressor de refrigeração e de um aquecedor para elevação de temperatura quando necessário.

A modificação do nosso modelo de frigorifico foi bastante simples, bastando parcos conhecimentos de electrotecnia, resumindo-se muito a tentar arranjar maneira de fazer passar cabos (sondas e alimentação do aquecedor) para o interior do frigorifico sem danificar as paredes (e eventuais tubagens de refrigeração). No nosso caso, usamos os cabos que vão para a lâmpada interior e o furo de drenagem de condensados.

Já fizemos um teste com um fermentador tradicional com 20 litros de água e devo dizer que estamos espantados com os resultados. O teste envolveu um perfil de fermentação de Ales com uma temperatura constante de 21 ºC para arranque de fermentação, a qual é suavemente reduzida para 19 ºC e mantida nesse patamar até ao fim da fermentação.
Tanto durante a descida de 21 ºC para 19 ºC, como no patamar constante a 19 ºC, a variação máxima de temperatura entre o valor medido no interior do liquido e o valor calculo foi de apenas 0.15 ºC! :shock: A parte de software que faz o controlo está excelente.

Com este menino vamos tentar fazer uma Doppelbock e aproveitar que temos a mão na massa e tentar a sorte numa Eisbock! :D

Seguem alguma fotos do produto acabado. Fiquem à vontade para comentários e questões!

Aspecto Exterior
geral_small.jpg
Aspecto exterior
geral_small.jpg (26.62 KiB) Visto 5614 vezes


Aspecto interior com duas prateleiras com espaço para 2 fermentadores (se bem que tem de ser o mesmo tipo de cerveja)
interior1_small.jpg
interior1_small.jpg (26.26 KiB) Visto 5614 vezes


Interior com um fermentador na parte inferior, com borbulhador. No caso de 2 fermentadores, terão de ser utilizados tubos para o CO2 e não borbulhadores por causa de espaço. A sonda de temperatura do fermentador está inserida numa bainha de aço inox, para medir a temperatura no interior do liquido.
No fundo vê-se o aquecedor e a ventoinha que força a circulação de ar, para uniformizar o mais rápido possível a temperatura interior durante os períodos de arrefecimento e aquecimento.
interior2_small.jpg
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FrigoFerm - Fotos

Mensagempor titus » quinta out 09, 2014 21:57

Seguem mais fotos:

Vista lateral do controlador, com passagem de cabos.
controlador_small.jpg
controlador_small.jpg (29.65 KiB) Visto 5613 vezes


Aproveitamento da caixa de alojamento do termostato para colocação de fichas de conexão das sondas de temperatura.
sondas_small.jpg
sondas_small.jpg (24.7 KiB) Visto 5613 vezes


Aspecto da parte posterior com calhas para cabos.
tras_small.jpg
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FrigoFerm - Fotos 2

Mensagempor titus » quinta out 09, 2014 22:00

Finalmente o aspecto na parte do compressor. Vêm-se os relés "sólidos" escondidos que controlam o compressor e o aquecedor, bem como alimentação do Pi+Arduino, ventoinha bem como circuito de controlo da mesma.
tras2_small.jpg
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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor goaman » quinta out 09, 2014 22:09

Trabalho muito profissional! Parabens!!


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » quinta out 09, 2014 23:42

Obrigado!

Abraço


Gimleu
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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor Gimleu » sexta out 10, 2014 7:22

Excelente!


Fermentador:

# RISpect 833

Engarrafada
# Marzen / Oktorberfest
# Belgian Dark Strong Ale
# DoppelBock
# RISpect Russian Imperial Stout
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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor Norby » sexta out 10, 2014 9:16

Excelente!

(só de pensar que eu já tenho quase as malinhas á porta, só com os fermentadores... :) )


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor goaman » sábado out 11, 2014 6:11

Já agora umas perguntas para animar o tópico!

- Existe algum beneficio entre utilizar esse sistema de controlo de temperatura, ou outro como o stc1000??
- O frigorífico era novo?
- O sensor que entra no fermentador está mesmo dentro do liquido certo?
- Que tipo de aquecedor e ventoinha utilizaram?


Obrigado!!


titus
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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » sábado out 11, 2014 17:43

Boas!

- Existe algum beneficio entre utilizar esse sistema de controlo de temperatura, ou outro como o stc1000??


Não faço ideia. Penso que o stc1000 sejam os módulos de controlo de temperatura integrados, muito utilizados em vários dispositivos.
A meu ver, o BrewPi parece ser muito versátil pois:

- Foi programado especificamente para fazer cerveja usando frigoríficos
- Mede a temperatura no interior do frigorifico
- Mede a temperatura no líquido
- Com base nestas medições, liga e desliga o compressor e aquecedor com base num algoritmo preditivo, para se obter o mínimo de variações de temperatura no liquido.
- Permite definir perfis de fermentação (dia - temperatura), automatizando totalmente o processo
- Permite usar o frigorifico normalmente, escolhendo a temperatura no interior
- Permite usar o frigorifico em modo de temperatura de liquido fixa

- O frigorífico era novo?


Não conseguimos encontrar em segunda mão com o espaço deste. Alem de que a oferta de frigos em 2ª mão na nossa zona era muito reduzida...
O ideal é arranjar um em segunda mão pois fica muito mais barato. Também pode ser aplicado a uma arca congeladora horizontal e vertical (estas normalmente têm melhor isolamento).

- O sensor que entra no fermentador está mesmo dentro do liquido certo?


Sim, o autor do BrewPi aconselhou vivamente a que a medição do liquido seja feita no seu interior, para se obter melhores resultados. A bainha em inox tem 25 cm de comprimento, pelo que a medição é feita mais ou menos no meio da massa líquida.
Optamos por colocar a bainha na tampa e não na parede do fermentador. Primeiro, pq é mais fácil furar a tampa e porque também é mais fácil de a substituir.

- Que tipo de aquecedor e ventoinha utilizaram?


O aquecedor com aquela configuração foi comprado no ebay, no reino unido. É compacto, de 60w, IP44 e pelos vistos usados em estufas e canis. Não conseguimos encontrar parecido cá em PT.
Pode ser utilizado outro qualquer, por exemplo, para terrários de repteis. É preciso ter em atenção que se formam condensações no interior do frigorifico, pelo que é conveniente que tenha alguma protecção.
A ventoinha é uma típica de PC, de 12 cm. Está ligada a um transístor TIP120 (se bem que acho que pode ser um qualquer NPN, que aguente a corrente), e este ao BrewPi. Quando o compressor e o aquecedor são activados, a ventoinha é ligada também, para uniformizar a temperatura no interior da câmara.

Uma abraço!


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor goaman » sábado out 11, 2014 18:09

Boa! Obrigado pelo detalhe!

Eu sei que mais cedo ou mais tarde vou ter que me meter em algo deste género.... mas não me vejo com o mínimo de conhecimentos técnicos para fazer este tipo de instalação como fizeram.
Tens noção do valor aproximado investido no total?

Parabéns, e obrigado pela partilha!

"The rising tide raises all ships!" :):)


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » sábado out 11, 2014 20:02

Ora essa! A ideia do tópico é mesmo encorajar a bricolage cervejeira. :wink:

Quanto aos conhecimentos, nos não somos electrotécnicos ou electricistas. Hoje em dia bastam duas coisas: Google e YouTube! :lol:
Com um bocadinho de pesquisa e leitura, conseguem-se os conhecimentos básicos de electrotecnia e informática para fazer algo deste género.

Quanto aos custos, posso dizer que não foi muito barato mas com um frigorifico ou arca em segunda mão (ou que já se tenha parado), reduz-se em muito os custos.
Nós decidimos avançar para uma coisa deste tipo pela versatilidade do BrewPi e porque os ultimos 4 lotes fermentaram a 26 ºC devido ao calor... :P Ou seja, sabores super frutados com algum diacetil.
Assim consegue-se fazer cerveja em qualquer altura do ano e de qualquer estilo, especialmente lagers.

Os valores foram mais ou menos estes:

Kit do BrewPi: 200,00 EUR (c/portes da Holanda)
Inclui:
- Caixa em acrilico para arduino e display LCD
- Caixa em acrilico para o Raspberry pi B+
- Raspberry pi B+ c/ cartão microSD com o NOOBS
- Shield BrewPi para Arduino
- 3x pares de fichas macho e femea para sondas de temperatura
- 2x relés sólidos de 10A
- 3x sondas de temperatura OneWire cabladas, estanques e capazes de suportar altas temperaturas
- Display LCD
- Transformador de alimentação de 2A

Outros:
- Arduino UNO: 20,00 EUR
- Bainha INOX de 250 mm de comprimento para sondas de temperatura: 14,5 EUR
- Frigorifico Becken, classe A: 230,00 EUR
- Aquecedor tubular de 60W, IP44: 35,00 EUR
- Ventoinha PC 120 mm: 5,00 EUR
- Transformador 12V p/ ventoinha: 7,00 EUR
- Circuito controlo p/ ventoinha: cerca 3,00 EUR
- Adaptador WiFi USB: já tínhamos um parado
- Calha para cabos autocolante da Legrand: 2,00 EUR

Total: 517,00 EUR

São ainda necessários cabos eléctricos genéricos e um cabo USB, que podem ser reaproveitamentos de alguns que já hajam por casa. Foi o que fizemos.
As prateleiras em pinho nórdico já não sei quanto foi. :p Compramos umas ripas no AKI. Optamos por refazer as prateleiras pq o frigorifico vinha com prateleiras em acrílico completamente fechadas.
Alem de não aguentarem com um fermentador de 20L em cima, desta forma consegue-se um melhor movimento do ar.

Há algumas coisas em que se pode cortar nos custos, que é o caso do frigorifico. Se arranjarem em 2ª mão, pode ficar a metade do preço ou menos até.
Assim, o maior investimento é no kit do BrewPi, que também depende se querem o kit completo ou só as caixas e o shield para o arduino, etc.

Qualquer ajuda é só perguntar!

Abraço.


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor goaman » sábado out 11, 2014 20:21

Mais uma vez parabéns!
Excelente trabalho, com uma explicação a condizer!!


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » sábado out 11, 2014 21:13

Obrigado!
Quem precisar de ajuda é só dizer.

Abraço.


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor seriuskiller » segunda out 13, 2014 22:10

Como é feito o controlo do compressor? Tipo PWM?


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » terça out 14, 2014 0:41

Como é feito o controlo do compressor? Tipo PWM?

Não me parece que haja implementação de PWM no controlo do compressor. Ele é controlado por um algoritmo on/off preditivo e com PID.

O autor explica muito bem a implementação deste conceito aqui:

http://www.elcojacobs.com/controlling-fridge-and-beer-temperature-with-a-predictive-onoff-algorithm-and-pid/


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor nogueiraf » quinta out 16, 2014 10:27

Bem grande projeto!!!
penso que não necessitavam do raspberry pi para dataloger conseguiam fazer isso com um módulo de cartões sd diretamente no arduino e poderiam liga-lo a um pc para webserver (embora fosse possível fazer o mesmo no arduino, mas com limitações)
No brewpi foi fornecido o código fonte?


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » quinta out 16, 2014 21:09

Boas Filipe!

Não sei se a programação do Arduino ocupa a memoria toda... Por acaso nem reparei pq o interface web do BrewPi programa o Arduino automaticamente.
Por alguma razão o autor decidiu em dividir as duas coisas. Ou memoria ou capacidade de computação.

Em relação ao source code, acho que podes deitar a mão ao repositório do GitHub aqui:

https://github.com/BrewPi/

Abraço!


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor nogueiraf » sábado out 18, 2014 11:04

titus Escreveu:Boas Filipe!

Não sei se a programação do Arduino ocupa a memoria toda... Por acaso nem reparei pq o interface web do BrewPi programa o Arduino automaticamente.
Por alguma razão o autor decidiu em dividir as duas coisas. Ou memoria ou capacidade de computação.

Em relação ao source code, acho que podes deitar a mão ao repositório do GitHub aqui:

https://github.com/BrewPi/

Abraço!


Obrigado


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » domingo out 19, 2014 23:48

Para fermentação inaugural, o nosso FrigoFerm está carregado com 2 lotes de ales desde ontem, a fermentar a uns confortáveis 19 ºC.

Até ao momento e se as leituras estiverem certas, a temperatura medida pela sonda que está na bainha mergulhada no liquido tem apresentado uma variação de +- 0.06 ºC... :shock:
Ou seja, a cerveja tem estado a fermentar entre 18.95 ºC e 19.06 ºC, o que dá uma diferença total de 0.11 ºC. O compressor tem sido activado em intervalos de cerca de 1 hora, com uma duração máxima de 14 minutos de funcionamento.

Até ao momento parece que está com um desempenho fenomenal. Vamos a ver como se porta com as lagers, especialmente durante o "lagering"... :P

Abraço


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor seriuskiller » sexta out 24, 2014 14:41

titus Escreveu:
Como é feito o controlo do compressor? Tipo PWM?

Não me parece que haja implementação de PWM no controlo do compressor. Ele é controlado por um algoritmo on/off preditivo e com PID.

O autor explica muito bem a implementação deste conceito aqui:

http://www.elcojacobs.com/controlling-fridge-and-beer-temperature-with-a-predictive-onoff-algorithm-and-pid/


Deu para perceber a ideia, mas depois é necessário ter de ajustar os valores do PID para o frigorífico em causa.


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » sexta out 24, 2014 18:55

Até ao momento temos usado os parâmetros por defeito com bons resultados. Apenas foi ajustada uma constante para o BrewPi ignorar variações estupidamente reduzidas na temperatura medida do liquido (cerca de 0.06 ºC).


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor jpissarro » quinta dez 11, 2014 19:15

Boas,

Antes de mais parabéns pela montagem.

Onde podemos encontrar no mercado a bainha para a sonda de temperatura?

Obrigado


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » domingo dez 14, 2014 23:56

Boas!

A bainha foi comprada na Pinto & Cruz (http://www.pintocruz.pt)
Têm com vários diâmetros e comprimentos, em inox.

Ultimamente o Frigo tem estado a fermentar duas Lagers fez 2 semanas e à coisa de uns 3 dias, o Raspberry pi tem demonstrado um comportamento errático. Perde a ligação à rede Wi-Fi e nem desligando o adaptador e voltando a ligar resolve... Só mesmo com um reboot o que não deixa de ser chato. O que vale é que o algoritmo de controlo funciona directamente no arduino pelo que continua a funcionar mesmo com os encravanços do pi.

Já tentei implantar um script que encontrei na net mas pelos vistos não resolve...

Se alguém tiver algumas dicas sobre o assunto agradecia!


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor nogueiraf » segunda dez 15, 2014 16:21

titus acho que deve contactar o fabricante sobre esse problema, se te venderam a solução completa têm de dar suporte (já viste que mexer em código é surreal) pode eventualmente ser um problema do adaptador em que eles teriam de o substituir


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor jpissarro » terça dez 16, 2014 14:51

Obrigado pela informação titus. Vou dar uma vista de olhos.

Já deste uma volta no forum do BrewPi (http://forum.brewpi.com/) para ver se há queichas semelhantes?

Pode ser uma questão dos drivers do módulo wifi. Já experimentaste uma ligação por rede ethernet? A instabilidade mantêm-se (dá para despistar se é do software, ou do wifi)!

Ainda não me meti com o BrewPi, apesar de estar na lista de ToDo's.


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » quarta dez 17, 2014 10:10

Bom, já pesquisei na net e pelos vistos o RPI é um pouco instável quando esta a funcionar por períodos longos de tempo... Entre outras coisas, desde problemas com as fichas USB e respectiva alimentação, drivers do bus USB com bugs... Varias coisas.

De momento ainda não experimentei com ligação cablada para ver se é algo relacionado com o wifi pq não tenho ficha RJ45 perto do Frigo... O Brewpi tem implementado um script para obrigar que a ligação wifi esteja sempre activa por isso não é relacionado com perdas de ligação.

Hoje fiz novamente reboot e pelos vistos o RPI não tem encravado pq tem feito o datalogging, pelo que deve ser algo relacionado com os interfaces de rede... Já vasculhei os logs do sistema e das mensagens e não encontro nada de anormal... Linux... :?
Até já ponderei se o router da Meo esteja a fazer alguma coisa ao IP do RPI mas também não encontrei nada de anormal nos logs, alem de este dizer que está activo... Enfim.

Vou correr o script para o RPI procurar por actualizações de drivers pois pode haver algo recente que resolva estes problemas.


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor seriuskiller » quinta jan 22, 2015 20:56

titus Escreveu:Até ao momento temos usado os parâmetros por defeito com bons resultados. Apenas foi ajustada uma constante para o BrewPi ignorar variações estupidamente reduzidas na temperatura medida do liquido (cerca de 0.06 ºC).


AKA filtro de ruído. :D


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor DAlves » terça abr 14, 2015 22:52

Caro Titus

Trabalho muito profissional, parabéns!!!

Estou envolvido em projecto semelhante. Acabei por comprar frigorífico usado no olx tendo gasto 50,00, levei um mês com visitas diárias, até que apareceu um diamante!!! Semana passada comprei no Aliexpress o controlador STC 1000 por 14 dólares...já não vejo a hora de chegar.

Atendendo a que possuí já experiência na montagem de algo semelhante e depois de muito youtube, fico ainda com algumas duvidas, já que experiência em ligações eléctricas é quase de zero.
1º O controlador vai ser ligado ao termóstato que se encontra no interior do frigorifico?
2º Tanto o cabo do controlador STC 1000 e a sonda de temperatura, carecem mesmo de furarmos o frigorífico?
3ºQual a melhor zona para furar?
4º A ideia do aquecedor tubular + ventoinha está espetacular, já que a maior parte da opções no youtube, passam pelas placas aquecedoras para os répteis e ou lâmpadas. Onde comprou o aquecedor?

Cumps
DAlves


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor titus » sábado abr 18, 2015 18:13

Boas DAlves!

Primeiro peço desculpa pela resposta tardia!
Em relação às perguntas:

1. O termostato do frigorifico (normalmente bi-metalico) deve ser removido e substituído pelo controlador. Se o STC1000 conseguir controlar directamente potencias elevadas, basta liga-lo aqui. Senão, é utilizar um SSR de cerca de 40A controlado por ele.
2. Não necessariamente. No nosso caso utilizamos os cabos que vêm pré-instalados: cabos que ligavam ao interruptor da porta, etc. Alem disso, usamos o orifício de drenagem dos condensados para fazer passar o cabo da sonda de temperatura.
3. É preciso ter cuidado na zona a furar. No caso de frigoríficos sem o tradicional radiador, estes possuem tubagens escondidas de gás na própria parede. Um forma de ver onde estas tubagens andam, é colocar o frigorifico a funcionar ate a temperatura interna atingir cerca de 5 ºC ou menos e começar a formar gelo. Nas paredes com gelo, em principio, andarão tubagens de gás. Contudo, poderão existir tubagens nas outras paredes.
4. Os aquecedores tubulares só encontramos no Reino Unido. O ebay.co.uk é um bom sitio pra procurar.

Boa sorte com o projecto!


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Re: FrigoFerm - Camara de Fermentação

Mensagempor DAlves » quinta abr 23, 2015 22:45

Boas Titus

Muito obrigado pela info. Já tou á espera do aquecedor tubular, muito boa ideia!!! Assim que chegue material postarei fotos

Abraço
DAlves



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