Security vs Cloud blog | Все запили отмеченные как 'Beer'

Security vs Cloud blog

Здесь найдете заметки по безопасности, облакам и предпринимательству

Beer IoT - часть 4. определение плотности сусла


Ключевая задача IoT - научиться снимать те или иные показатели системы. С прямыми измерениями температуры, влажности и пр. проблем нет. Самая интересная проблема возникает при необходимости снять показатели c каких-то параметров, для которых нет существующих датчиков, подходящих по условиям эксплуатации или просто определяющих нужные нам показатели.
И здесь возникает самая интересная задача - придумать как с помощью косвенных измерений получить нужное нам значение.
Один из таких параметров - плотность сусла
Существует несколько традиционных способов измерения плотности сусла:
- С помощью ареометра

Здесь принцип действия основан на известном со школы законе Архимеда. масса вытестенной жидкости должна быть равна массе погруженного в нее тела, а значит в зависимости от плотности глубина погружения будет различна.

По идее такой поплавок можно было бы использовать для автоматического определения плотности, но для этого необходимо достаточно точно считывать значение уровня погружения плюс температуру. Фактически нужно разработать какие-то проводящие контакты-риски на внешней стороне ареометра, а также поместить в него передатчик. Не слишком удобно.

Есть альтренативный варинат.
- с помощью рефрактометра
Image result for ареометр пиво

Принцип действия рефрактометра основан на приломлении света в зависимости от оптической плотности среды. Прибор калибруется на дистилированную воду (плотность 0) и при добавлении на площадку слоя сусла, мы по отклонению можем понять его плотность.
Нам этот принцип показался более заманчивым для бесконтактного измерения плотности и мы стали пробовать собрать следующую схему. 
Приделать к сусловарочному баку вертикальную смотровую стеклянную трубку из нижней части бака к верхней. Обеспечить циркуляцию сусла по ней.
При этом просвечивать ее узконаправленным лучем и по отклонению луча определять плотность сусла.
При ручной работе этот принцип работать начал и технически его можно было бы использовать.
Для определения отклонения луча можно использовать ПЗС-матрицу.


В такой конфигурации мы попробовали вручную измерять отклонение луча на линейке и оказалось что для этого требуется весьма точное оборудование. Небольшие свиги уже заметно меняли показатели. 
Более того, на похожих принципах построены интерферометры и собрать достаточно точный прибор в домашних условиях - не тривиальная задача.

На некоторое время мы отложили эксперименты но внезапно наткнулись на еще одну замечательную идею - можно использовать закон архимеда не только по прямому измерению уровня. Можно ведь измерять разность между плавучастями двух связанных поплавков! Следовательно измерять угол отклонения между этими поправками без прямого контакта с суслом. Более того, в такое устройство можно поместить ESP8266 и получить WiFi-измеритель плотности, плавающий в кипящем котле! :)

Beer IoT - часть 3. Процесс варики сусла и управление помпами.

Продолжим автоматизацию процесса приготовления Пива.
Для начала мы разоьрались с процессом затирания в (первой и 2 части) и теперь можем управлять этим процессов в баке-заторнике.
что еще интересно автоматизировать в нашем процессе? Во-первых это перекачивание и фильтрация сусла из заторника во варочник. Во-вторых это кипячение самого сусла до нужной нам плотности (здесь история с автоматизацией весьма интересна).
Мы делаем схему HERMs и тут надо перекачать сусло и MLT (заторник) в KTL(варочник):

Тут нам потребуются управление клапанами, а также насосами. Управлять мы будем через все те же блоки реле. Сейчас едут 2 блока по 8 элементов и нам его хватит. Налнем с насосов. Мы взяли TE091-SZ - Они не дорогие и могут использоваться в пищевой промышленности. Также  у них есть большой плюс - их довольно легко мыть, просто открутив колбу.



Итак, управление насосами довольно простое. Чтобы проверить их работу нужно запитать их через 12 вольт через реле ну и запустить тестовый проект по их управлению:
PumpManage.zip (74,3KB) (C# пример для проверки насосов)

Самое интересное здесь, это логика их работы. Нам нужно отключать насосы вовремя. В принципе они нормально работают "на сухую", поэтому мы можем просто рассчитать время их включения в зависимости от производительности, А можем использовать дополнительный датчик: 


Это простая труба с турбинкой. Соответственно пока идет поток получаем наведенный ей ЭДС и мы можем на PIN'е мониторить уровень. как только уровень LOW - жидкость кончилась. Это сделаем следующий раз.
Теперь про плотность.
После того, как мы все перекачали в варочник, крайне важно, чтобы мы прокипятили все наше дело и выпарили необходимое количество воды, дабы достичь запланированной плотности сусла. Для измерения плотности сусла используют либо аэрометр либо спектрометр. Есть только одна проблема - автоматизированные спектрометры или аэрометры стоят как половина нашей домашней пивоварни, поэтому надо искать решение.
В качестве варианта, мы можем сделать следующее - реализовать собственный аэрометр во внешней смотровой трубке котла, в котором он будет плавать. Нам нужно знать текущий уровень жидкости и текущую глубину погружения аэрометра. Зная эти параметры, мы сможем выстроить его работу. Осталось найти датчики. Этим займемся в следующей части :) А пока приступим к сборке трехкотловой HERMs-пивоварни.