CraftBeerPi – Hardware: Sensores de temperatura y SSR

Comenzamos con el primero de los artículos del hardware de CraftBeerPi (CPB en adelante en el artículo). En este caso, vamos a ver como añadir sondas de temperaturas para controlar los diferentes procesos, como es el control de la temperatura del macerado y el hervidor, y los SSR para conectar elementos de 230v como va has ser en nuestro el Hervidor y otro SSR Auxiliar para manejar nuestro sistema de palas del macerado del que ya hablamos en su día [link!]. Las conexiones de los enchufes las realizaremos con unos interruptores para pasar de modo manual a automático por si en algún momento queremos prescindir de la CPB para utilizarlos, y que a su vez nos servirán de Backup si se estropea la RaspberryPi en mitad de una elaboración.

Cualquier elemento de 230v que quieras añadir a la instalación el proceso seria el mismo, como puede ser una bomba de recirculado, aunque nosotros utilizamos una bomba de 12v y así explicamos la conexión de elementos de 12v.

¿Que necesitamos como básico para empezar con CraftBeerPi3 o CaftBeerPi 4?

– Una caja extanca o continente en el que quieras mecanizar tu compacto CBP. [Amazon]

– 1 RasbberryPi (Recomendable a partir de la 3B). Zero W[Amazon] [eBay]3B [Aliexpress] [eBay] 4 [Aliexpress]

– 1 Tarjeta de memoria microSD. de al menos 16 GB. [eBay] [Aliexpress]

Realizar la instalación del CBP como vemos en el articulo de instalación [link!]

– 2 sondas de temperatura DS1820. [eBay] [Aliexpress]

– 1 Resistencia de 4,7kOhm. [eBay] [Aliexpress]

– 2 SSR (Relés de Estado Solido). [eBay] [Aliexpress]

– Disipador de SSR [eBay] [Aliexpress]

– Toma de enchufes [Aliexpress]

Opcionales:

– Interrutor pasar modo manual / automatico. [Aliexpress]

-Elementos de conexionado, cables, bornes… en mi caso ademas un trozo de carril din [eBay] para instalar mejor los disipadores SSR, conectores para las sondas [Aliexpress], una entrada de alimentación [Aliexpress] y entrada de RJ45 [Aliexpress].

– Siguiendo el ejemplo puedes ampliar los elementos o reducirlos según creas necesario para tu instalación.

-Esquema básico de la instalación:

– Esquema con interruptores de corte Manual/Automático:

Las conexiones de los GPIOs puedes utilizar otras, ya que como veremos más adelante en el artículo las configuraremos en el Configurador de CBP.

En nuestra caja estanca, o lo que elijamos para mecanizar nuestros elementos, nos distribuiremos y realizaremos los orificios para mecanizarlos, es importante tener claros todos los elementos que queremos instalar para hacer una distribución correcta.

Mecanizaremos todos los elementos antes de comenzar con el cableado:

– La entrada de alimentación:

– Los conectores de las sondas:

Los interruptores de corte y los Enchufes:

– Los SSR los instaremos sobre un carril DIN, donde instalaremos los disipadores y encima los SSR, aunque también se puede atornillar el disipador directamente a la base.

– Si tenemos más componentes como interruptores, Displays, los podemos dejar mecanizados.

Una vez todo en su sitio, comenzamos el cableado como en el esquema.

Conexiones:

– Sin interruptores de corte manual automático:

Fase 230v – SSR: 1 24/380VAC
Neutro 240v – Toma enchufe.
SSR 2 24/380: Toma enchufe.
SSR 3 + 3-32VDD: GPIO seleccionado (el del esquema o el que queráis usar que luego programaremos en el configurador de CraftBeerPi).
SSR 4 – 3-32VDD: GND Raspberry.

– Con interruptores de corte manual automático:

Fase 230v – SSR: 1 24/380VAC
Fase 230v – Entrada interruptor de Corte 1.
SSR 2 24/380: Entrada interruptor de corte 2.
Neutro 240v – Toma enchufe.
Salida interruptor de corte 1 y 2 (Unidas) – Toma de Enchufe.
SSR 3 + 3-32VDD: GPIO seleccionado (el del esquema o el que queráis usar que luego programaremos en el configurador de CraftBeerPi).
SSR 4 – 3-32VDD: GND Raspberry.

– Sondas de temperatura:
Las sondas se conectan en bus al GPIO4 como vimos en el tutorial de instalación.
Negro: Cualquier GND de las raspberry.
Amarillo ó Verde. GPIO 4
Rojo: 3V3 power de la Raspberry.
Conexión una resistencia de 4,7KOhmios entre la alimentación y el GPIO4.

Revisaremos que tenemos todos los GPIOS conectados correctamente. Los GND de los diferentes componentes los podemos conectar directamente a las conexiones GND de la Raspberry, o sacar de uno un punto de conexión para conectarlos todos, la verdad que es más sencillo así, porque cuantas menos conexiones tengamos en los conectores de la raspberry más fácil será trabajar en ella.

Programación de las conexiones instaladas en CraftBeerPi 3:

Tendremos que dar de alta las sondas, los SSR como Actuadores y configurar

Añadiremos las sondas desde System Hardware Settings:
Seleccionaremos el tipo de Sonda, le pondremos un nombre, en nuestro caso, una como «Sonda Hervidor» que es la que tendremos fija en el hervidor, y otra «Sonda Auxiliar», que es la que utilizaremos para ir moviéndola y ver la temperatura de los diferentes procesos de elaboración (recirculado, enfriado…) seleccionaremos la sonda que vendrá con un serie único que da el bus.

Daremos de alta los SSR para su función:

En este caso un SSR para el hervidor, el otro lo daremos de la misma manera para la funcion que queramos, por ejemplo una bomba.

Añadiremos el Tipo de Actuador, en nuestro caso GPIOsimple, y seleccionaremos el GPIO donde realizamos la conexión fisica del SSR.

Añadiremos el hervidor, para ello en recomendable (si no imprescindible), realizar un calibrado del PID*, que nos funcionara para que se ajuste la temperatura de los diferentes pasos de forma que CBP se encargara de mantener las temperaturas de los pasos o subir y bajar a indicadas con la mínima desviación posible.

PID*: Un controlador PID (controlador proporcional, integral y derivativo) es un mecanismo de control simultáneo por realimentación ampliamente usado en sistemas de control industrial. Este calcula la desviación o error entre un valor medido y un valor deseado.

Podemos realizar el Autotune como veremos en la captura con la bomba o sin ella, si seleccionamos con la bomba, tendremos que realizar el proceso de calibrado con la bomba encendida en todo momento.

Añadiremos como si fuera un hervidor, pero seleccionando «PIDAutotune», seleccionaremos si utilizamos bomba o no y la sonda que hemos configurado para la olla.

En la pantalla principal, seleccionaremos una temperatura objetivo, por ejemplo 66 una temperatura media de uso y llenaremos nuestro hervidor con agua, con la cantidad más aproximada que solamos utilizar.

Y pulsaremos en el icono del «coche/Automático» para arrancar autotune.

Con esto esperaremos a que termine, tarda bastante ya que tiene que ir subiendo la temperatura y calculando las rampas. Al acabar nos dará los datos que tendremos que apuntar:

Y apuntaremos los valores que nos de a la hora de dar de alta nuestro hervidor:

Con esto hemos terminado con la parte te instalación de las sondas y los SSR. Y tenemos el hardware básico para poder empezar ha hacer nuestra primera receta.

Desde el icono que vemos a continuación, podremos acceder al menú de configuración de los pasos de elaboración de la receta, pasos que explicaremos más adelante en otro artículo.