Контроллер домашней сыроварни своими руками.

Различные емкости и специальные ванны, термометры, рН-метры, нагреватели/охладители, ножи для нарезания сгустка, сырные ткани, формы для прессования, прессы, контрольные и регулирующие устройства и пр.

Сообщения: 35
Зарегистрирован: 19 фев 2015 16:13
Откуда: Москва

Сообщение laser » 04 янв 2019 01:51

Контроллер домашней сыроварни своими руками.

В продолжение темы viewtopic.php?f=32&t=3303.
После того, как была изготовлена сыроварня, пришло время заняться контроллером. На форуме эта тема не раз обсуждалась, некоторые идеи были взяты отсюда. Так как законченного контроллера, который бы меня устроил по всем параметрам, я не нашел, пришлось изобретать самому. Хотелось, чтобы он был прост в управлении и выполнял все поставленные задачи. Ни в коем случае ни на что не претендую, просто хочу поделиться, что в итоге получилось.
Реализованы четыре автоматических программы.
1) Пастеризация. Можно задавать любые временные и температурные режимы пастеризации с последующим охлаждением до заданной температуры.
2) Быстрый нагрев до «заданной» температуры с последующим удержанием «заданной» температуры. Удобно использовать для приготовления сыров типа адыгейский.
3) Медленный нагрев до заданной температуры за заданный интервал времени (так же с последующим удержанием достигнутой температуры). Всего два параметра, конечная температура и время. При необходимости, температуру и время можно быстро скорректировать и запустить программу повторно. Какое же это счастье..
4) Режим удержания текущей температуры водяной рубашки. Тоже очень удобный режим..
Для каждой программы существует кнопка быстрого старта. При необходимости, параметры можно изменить через меню. После окончания промежуточного этапа программы или завершения программы полностью, выдается звуковой сигнал. В ходе выполнения программы текущий этап отображается на дисплее.

Реализован секундомер и часы реального времени. Очень удобно, когда все в одном месте.

Дополнительно реализован «таймер окончания выдержки сгустка с учетом мультипликатора».
При внесении фермента в молоко, запускаем секундомер. На экране отображается время, прошедшее с момента внесения фермента. После того, как точка флокуляции достигнута, запускаем "таймер окончания выдержки". Начинается обратный отсчет времени с учетом мультипликатора. На экране отображается оставшееся время выдержки сгустка до нарезки. По окончании выдержки подается звуковой сигнал. Значение мультипликатора задается в меню. Подобной функции я ни у кого не встречал, может плохо смотрел. Вроде мелочь, но фантастически удобно.

Реализовано управление мешалкой. Возможно изменение скорости мешалки и включение режима реверса с заданным интервалом. Интервал реверса можно оперативно изменять через меню.

Для управления нагревом используется ШИМ регулирование. Предусмотрено 2 канала регулирования с возможностью подключения двух нагревателей до 3500 вт каждый.

Предусмотрен контроль аварийных ситуаций. В случае перегрева проточного нагревателя или отсутствия напряжения на циркуляционном насосе выдается звуковой сигнал и прекращается дальнейший нагрев до устранения неисправности.

Текущее время, температура водяной рубашки и температура молока отображаются постоянно, остальные параметры по мере необходимости.

Контроллер реализован на плате ATMega 2560, для вывода информации используется четырех строчный дисплей.
Ну и внешний вид..
контроллер 1-1.jpg
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Администратор
Сообщения: 5782
Зарегистрирован: 19 янв 2014 22:14

Сообщение cheesehead » 04 янв 2019 08:35

Re: Контроллер домашней сыроварни своими руками.

Отличный набор функций. Большего и желать не надо!
Я совершенный профан в теме, но по опыту знаю, что в хороших сыродельных ваннах автоматически (по заранее заданной программе) регулируется разница температур рубашки и продукта в зависимости от приближения продукта к целевой (заданной) температуре. Только такие ванны не дают большой инерции при нагреве/охлаждении. В таких ваннах превышение (снижение) температуры продукта от заданной не превышает 0,5 - 1 градус. Вы как-то продумывали этот вопрос?

Сообщения: 35
Зарегистрирован: 19 фев 2015 16:13
Откуда: Москва

Сообщение laser » 04 янв 2019 23:14

Re: Контроллер домашней сыроварни своими руками.

Павел, спасибо за высокую оценку. Да, конечно. Этот вопрос один из самых сложных. Пришлось даже провести небольшое исследование. Задача заключалась в том, чтобы выяснить, на сколько отличается температура водяной рубашки и молока при различных скоростях нагрева. А дальше, заранее зная скорость нагрева, просто регулируем температуру рубашки с учетом этой поправки. Это если упрощенно. Сейчас отклонение от заданной температуры не более 1 градуса. Думаю, что со временем доведу точность до +-0,5 градуса. У меня конструкция сыродельной ванны исключает большую инерцию. Небольшой объем теплоносителя, около 5 литров, постоянная циркуляция теплоносителя и большая площадь теплообмена, т.е. дно и стенки на всю высоту.
А задачи термостабильности и инерции надо решать на этапе проектирования. К сожалению, хорошие сыродельные ванны рассчитаны, как правило, на большой объем. А хотелось небольшую и удобную. Можно сказать, задачу решил.

Администратор
Сообщения: 5782
Зарегистрирован: 19 янв 2014 22:14

Сообщение cheesehead » 05 янв 2019 08:55

Re: Контроллер домашней сыроварни своими руками.

Ну удобством Вы себя точно обеспечили, приятно будет работать :)

Сообщения: 211
Зарегистрирован: 17 фев 2018 11:45
Откуда: Новосибирск

Сообщение PapaKarlo » 05 янв 2019 09:42

Re: Контроллер домашней сыроварни своими руками.

Очень удобная вещь!
Сам все присматриваюсь к готовым сыроваркам и пока есть ощущение в нецелесообразности приобретения этого прибора вместимостью менее 100 литров.
О программах и не говорю - ваше изделие наверное самое удобное и продуманное.
Недавно на выставке изучал на стенде алтайского производителя их изделия.
Очень удобное железо - 7 л рубашка на 50л баке, теплоизоляция рубашки, небольшой уклон дна, удобная откидывающаяся мешалка (не нужно отсоединять перед откидыванием).
А вот в части электроники - все очень примитивно и неудобно. При этом система программирования полностью закрыта и открывать они Ее не собираются, те все свои пожелания в части переделки будут реализовывать они (если будут) и за дополнительную плату.
Буду очень благодарен, если поделитесь всеми деталями создания этого блока. У меня есть идея сделать контроллер на Ардуино, но пока нет определённости по железу. Возможно ваши наработки помогут определиться.

Сообщения: 35
Зарегистрирован: 19 фев 2015 16:13
Откуда: Москва

Сообщение laser » 05 янв 2019 14:20

Re: Контроллер домашней сыроварни своими руками.

Поделиться не проблема. Если есть знания в области радиотехники, электроники и программирования, то вполне возможно сделать подобный контроллер.
Конструктивно он состоит из блока питания 12 вольт/8 ампер, платы Atmega 2560, блока часов реального времени DS1302, четырех-строчного 20-ти символьного дисплея, клавиатуры 4*4, двух твердотельных реле 40 ампер, и самодельного модуля для управления мешалкой, реле и пр. Программа написана именно под это "железо" и если что-то захотите поменять, придется корректировать и программу.
Поскольку при создании контроллера было не совсем ясно, какие функции я захочу добавить в дальнейшем, поэтому выбор пал на Atmega 2560, как самого мощного представителя семейства. Блок часов нужен для отображения реального времени. Вначале его не было, но потом все же решил добавить. Четырех строчного дисплея для отображения необходимой информации оказалось вполне достаточно. Клавиатура 4*4 выбрана опять же ради удобства. Чтобы не было лишних движений (нажатий). На 4 клавиши назначен быстрый запуск программ. Твердотельные реле 40 ампер может и избыточны, но так спокойнее. В первой версии стояли 25 ампер, вполне себе работали. Блок питания используется для питания контроллера и привода мешалки. На мешалке стоит двигатель от ВАЗ-2108 с током холостого хода 2 ампера, и рабочим током около 4-6 ампер. Для управления двигателем используется самодельный контроллер. На нем же расположен зуммер, и элементы развязки. Думаю, при желании, возможно использовать и готовый драйвер двигателя. Мне было проще сделать свой. Программа написана в среде графического программирования FLProg. Это так же обусловлено простотой и удобством. Возможно, что код программы не самый оптимальный, но своим функции она выполняет. Задачи экономить каждую копейку не стояло, но и раздувать бюджет тоже не хотелось. Конечно, сейчас уже появилось некоторое понимание, как и что нужно было делать, и возможно, что-то можно было сделать и по другому. А тот вариант, который получился, меня устраивает на 100%. Тем более, что в любой момент я могу что-то подправить или добавить.

Сообщения: 35
Зарегистрирован: 19 фев 2015 16:13
Откуда: Москва

Сообщение laser » 05 фев 2019 22:42

Re: Контроллер домашней сыроварни своими руками.

Переписал алгоритм нагрева и охлаждения.
Теперь контроль и регулирование температуры осуществляется программным ПИД-регулятором. Для более точной регулировки используется информация с датчиков температуры молока и водяной рубашки. Точность установки температуры не превышает 0,5 градуса от заданной. Все настроечные коэффициенты вынесены в меню, что позволяет оперативно настраивать и корректировать работу контроллера. В целом, контроллер получился достаточно универсальным. При желании его можно легко адаптировать под любой тип сыродельных ванн. Для обеспечения заданной точности температуры необходимо предусмотреть циркуляцию теплоносителя внутри водяной рубашки.

Сообщения: 581
Зарегистрирован: 06 апр 2015 00:53
Откуда: Москва

Сообщение Фёдор » 07 фев 2019 00:24

Re: Контроллер домашней сыроварни своими руками.

Круто. Серьёзно, очень много у Вас сделано.
Позвльте задать вопрос, который я не смог решить у себя до конца так. Связан с реализацией режима пастеризации.
В общем случае алгоритм пастеризации выглядит так:
1. Максимально быстрый нагрев на максимальной мощности. Отключать нагрев можно по достижении температуры рубашки водяного нагрева или по температуре молока. Понятно, что есть вероятность выбега температуры после нагрева немного выше заданной из-за перегрева рубашки, но это не великая проблема.
2. Выдерживаем заданное время. Тут всё понятно.
3. Открываем проточную воду на охлаждение и охлаждаем максимально быстро. Вот тут и кроется проблема. У меня соотношерие объёма воды в рубашке к объёму молока примерно 1 к 5. Вода в рубашке при промывке конечно быстро охлаждается и имеется значительная разница между температурой воды и молока. Молоко охлаждается до нужной температуры, до рабочей температуры внесения стартерных культур, и промывка отключается. Но если ситуацией не управлять, то молоко продолжит охлаждаться. Рубашка то вся холодная. Можно раньше отключать промывку, можно включать подогрев рубашки, можно ... не знаю, что ещё. Все мои идеи не оптимальны. Сейчас я просто отключаю промывку рубашки, когда температура молока достигла требуемой плюс Х градусов. Этот самый Х получил экспериментально. Но если делать сыр из половины ванны молока, то значение Х должно быть другим. То есть Х не константа, заранее не задать. Если включать нагрев рубашки после промывки, то это лишние затраты энергии, да и пока рубашка нагреется молоко всё равно охлаждается ниже требуемого значения. Как сделать лучше я не придумал.

Напишите пожалуйста, как у Вас реализован этот алгоритм.

Сообщения: 35
Зарегистрирован: 19 фев 2015 16:13
Откуда: Москва

Сообщение laser » 08 фев 2019 01:00

Re: Контроллер домашней сыроварни своими руками.

Да, вопрос действительно не простой. Но как ни странно, после многочисленных мытарств, нашлось решение, которое оказалось достаточно простым.
В первых реализациях построения контроллера, я отключал нагрев (и охлаждение) при достижении водяной рубашкой определенной температуры, чтобы потом, при достижении равновесного состояния, температура молока выходила на заданное значение. Но при разных условиях все равно была ошибка. Либо небольшой перегрев, либо недогрев . Особенно сильно это проявлялось при охлаждении.
Кто то на форуме, сейчас уже не помню кто, озвучил замечательную идею, что надо измерять интегральную температуру молока и водяной рубашки с весовыми коэффициентами.
Температура целевая = температуре молока * К1 + температура водяной рубашки * К2. К1 и К2 – весовые коэффициенты. Причем К1 + К2 = 1. К1 / К2 = соотношение объема молока и водяной рубашки.
А дальше все просто. Сначала греем систему до целевой температуры (темп. пастеризации). Потом ждем, когда температуры ВР и молока сравняются. Если суммарная температура падает за счет потерь, немного подогреваем. Дальше запускаем таймер. У меня ПИД-регулятор поддерживает температуру во время выдержки. Затем охлаждение. Принцип тот же, только в другую сторону. На управление клапана добавлен небольшой гистерезис по целевой температуре ( темп. охлаждения), чтобы слишком часто не щелкал. Как все остыло, переходит опять в режим удержания температуры. Работает исключительно хорошо, погрешность не более 0,5 градуса. Весовыми коэффициентами можно учитывать объем заполнения ванны молоком. Пока реализовано таким образом. Если что не понятно написал, спрашивайте.
И обязательно сделайте циркуляцию водяной рубашки, если ее нет. Очень помогает.

Сообщения: 581
Зарегистрирован: 06 апр 2015 00:53
Откуда: Москва

Сообщение Фёдор » 08 фев 2019 10:47

Re: Контроллер домашней сыроварни своими руками.

Всё понятно. Спасибо.
Попробую так сделать у себя.

Вернуться в «Оборудование для изготовления сыра»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 4 гостя

Создано на основе phpBB® Forum Software © phpBB Limited
Designed by ST Software.
Русская поддержка phpBB
 

 

Яндекс.Метрика