Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

用于啤酒发酵的Arduino控制冷却/加热系统

TEC冷却啤酒发酵罐

发酵过程中的温度控制是完美家庭酿造的关键因素,如果您想像专业人士一样酿造它是强制性的。有许多技术可用于控制经典冰箱或加热元件以及许多自动化实施 - 该项目最初是作为经典的冰箱改装,在发酵范围内添加了一个热调节器,最终是一个互补的加热元件。

我们的想法是利用Peltier效应和热电冷却器(TEC) - 这是许多冷却应用中的主要功能组件,因为控制少量啤酒(小体积)的温度有很多优点通过电子设备而不是使用传统的机械压缩机。

首先,您可以调节功率而不是具有明显的开/关控制,因此当啤酒达到稳定的设定点时,您可以通过PID / PWM算法实现更好的精度和稳定性,并降低功耗(如发酵会产生少量热量)。另一个关键因素是你可以恢复加热和冷却,这样你可以在夏天和冬天补偿你的室温 - 这里不需要协调两个不同的过程e / o元素和TEC“一体化”

最后,另一个内在优势是没有涉及机械部件,因此您可以为家庭环境设计一个非常紧凑和低噪音的系统。

我已经完成了许多以前的实施(非基于Arduino),两者都通过空气 - 空气交换创建发酵室,以及空气 - 水交换再循环冷/热水与发酵罐内的冷却器以冷却流体。

TEC冷却的发酵室

现在我将解决方案移植到基于Arduino的控制系统上,我正在尝试设置PID控制温度和PWM / H桥电机屏蔽的基本核心代码来驱动TEC

Arduino PID-PWM-HBrdige TEC控制器

该框图显示了我的解决方案。 Arduino从数字传感器(Dallas oneWire DS18B20系列)读取温度,PID算法产生具有可变占空比的PWM信号。 PID提供控制的“方向” - 用于加热和冷却 - 同时PWM信号和方向被发送到驱动电池的H桥电源设备(DC电机驱动器)。还根据电池的功率控制风扇速度。

在这个阶段,我建立了一个实验室测试环境,其中包含一个pettier单元,2个加热器交换器和2个风扇,以便开发和调试控制算法和服务逻辑

Arduino TEC测试设置

将具有加热/冷却元件和风扇的系统的一侧插入冰淇淋聚苯乙烯箱中以模拟发酵室。

TEC发酵室

通过这种空气/空气设置,我能够达到良好的稳定性,如下图所示,使用arduino PID的串行打印值获得。

PID控制输出

下一步是将解决方案扩展到空气 - 水热交换器并添加所有最终用户交互菜单。

分享

发表评论