Domača pivovarna

Razmah rokodelskih »craft« piv je prinesel za številne povsem nov hobi – varjenje piva doma. Vsak novi nadobudni pivovar je po nekaj zvarjenih pivih, učenju na napakah in izpopolnjevanju postopka prišel do podobnega sklepa – za dobro pivo bo treba nadzorovati temperaturo fermentacije. Na trgu je na voljo kar nekaj komercialnih sistemov, toda številnim izmed nas je po omarah ostalo kup opreme od silnega preteklega IoT entuziazma in čemu jih ne bi uporabili za pravi projekt. Raspberry, Arduino, nekaj temperaturnih tipal in kanec dobre volje in imamo vse, kar imajo veliki. In še veliko več.

Gradimo torej pameten sistem, ki bo natančno upravljal temperaturo fermentirajočega se piva. Od njega torej pričakujemo grafe, arhiv, terminski načrt temperatur, vse seveda dostopno prek spletnega vmesnika. Vsi spodaj predstavljeni sistemi to zmorejo brez težav, malenkostno se razlikujejo pri potrebni strojni opremi. Ker bo ta predstavljala glavnino dela, začnimo tu.

Strojna oprema

Osnova bo fermentacijska komora, najbolje star hladilnik, katerega termostat bomo nadomestili z našim sistemom. Za vsako komoro bomo potrebovali vsaj eno temperaturno tipalo DS18B20 (OneWire). V optimalnem primeru uporabimo tri – enega za temperaturo piva, drugo za temperaturo v hladilniku in tretjega za temperaturo sobe. Lahko sicer uporabimo katerega iz raznih Raspberry/Arduino kompletov, kljub temu bi priporočal novega, vodoodpornega, z dvema metroma ali več kabla. Drugi del strojne opreme je dvokanalni rele, ki bo prižigal in ugašal hladilnik in grelec. Ni treba kupovati novih relejev (na primer Solid State), bodite pazljivi edino, da zmore upravljati tokove do 10 A pri 220 V. Poleg tega bomo potrebovali še Arduina (še lažje bo s Prototyping shieldom) in seveda žičke za povezovanje.

Sedaj pa k programski opremi, ki jo bomo namestili na svež Raspbian.

BrewPi (www.brewpi.com)

Starosta vseh temperaturnih krmilnikov, prvi in za marsikoga še vedno najboljši sistem. Zares gre za kombinacijo – tipala in releje upravlja na Arduinu temelječ krmilnik, Raspberry skrbi za napredne funkcije – spletni vmesnik, grafe, arhiv … Preizkušena kombinacija, a na žalost ne (več) najprijaznejša do domačih navdušencev. BrewPi ekipa prodaja lasten krmilnik (utemeljen na Sparku) in pred dvema letoma so nehali aktivno podpirati razvoj različic z Arduinom, ki jih naredimo sami. Še vedno so sicer aktivni na forumu in pomagajo po najboljših močeh, a spremembe in novosti so namenjene (odličnemu in dragemu) BrewPi Sparku 3.

Številnih navdušencev to ni ustavilo, kajti BrewPi z Arduinom zelo dobro kljubuje letom. Za namestitev sledimo običajnim navodilom, edino na zadnjem koraku s parametrom -- ask izberemo »legacy« vejo:

git clone github.com/BrewPi/brewpi-tools.git ~/brewpi-tools

sudo ~/brewpi-tools/install.sh

sudo ~/brewpi-tools/updater.py --ask

Med namestitvijo boste naleteli na izziv - php5 je konec decembra prejšnjega leta nehal dobivati varnostne popravke in ni več na voljo v Raspbian Strech repozitorijih. V /etc/apt/sources.list dodajte vrstico

deb mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ jessie main contrib non-free rpi

in tako omogočite pakete iz prejšnje različice (Raspbian Jessie). Namestitev bo stekla, razumljivo na lastno odgovornost.

Naslednji korak je sestava strojnega dela. Na Arduino priklopimo releje in tipala (poiščite v spletu: brewpi arduino schematic) in ga prek duri sprogramiramo. Pravi firmware najdete tule (verjetno uporabljate različico Arduino revA): github.com/BrewPi/firmware/releases/tag/0.2.10

Krmilnik moramo še nastaviti, se pravi določiti namembnost vsakega izmed relejev in temperaturnih tipal. Vse to se bo zapisalo nazaj na Arduino, če ga priklopimo na novi BrewPi (ali Fermentrack), smo si en velik korak že prihranili.

Od tu naprej bo šlo zlahka – portal je kljub letom primernemu dizajnu pregleden in enostaven, hkrati pa najnatančnejši izmed vseh sistemov. Za optimalno delovanje potrebuje tri temperature – v fermentorju (ki je med aktivno fermentacijo lahko za 5 stopinj višja od okolice), znotraj komore in temperaturo sobe. Ob pomoči njih samoučeč algoritem optimizira rabo hladilnika. Seveda lahko vse nastavitve spremenite na roko, za kar ni nikakršne potrebe.

Fermentrack (www.fermentrack.com)

Lepota odprtokodnih projektov je, da niso odvisni samo od enega razvijalca in ene ekipe. Tako je iz BrewPija nastal Fermentrack. Vsa logika pod površjem je ostala enaka (uporablja isti Arduino krmilnik), na novo so spisali uporabniški vmesnik in dodali zanimive nove funkcionalnosti.

Namestimo ga, kot nam narekuje dokumentacija:

curl -L install.fermentrack.com | sudo bash

Naslednji korak je (če tega nismo naredili že prej) je priprava krmilnika. Stojni del je popolnoma enak kot prej, programski bo šel še lažje – samo sledimo navodilom na portalu, izberemo pravo različico firmwara s seznama in začnimo. Na tem mestu bomo opazili že prvo novost – za krmilnik lahko uporabimo ESP8266 (npr. D1 Mini), z Raspberryjem povezan prek wi-fija. Kljub skušnjavi toplo priporočam, da ostanete pri enostavnem in preizkušenemu Arduinu, D1 Mini vas lahko (preverjeno) spravi ob živce. Podobno kot pri BrewPi-ju krmilnik sedaj dodamo v portal in nastavimo temperaturna tipala in releje.

Fermentrack gre BrewPi v koraku s časom. Podpira več komor (domače pivovarstvo je resno zasvojljiv hobi), tipala za raven sladkorja, že omenjene brezžično povezane krmilnike … Uporabniški vmesnik sicer ni najbolj posrečen, uspelo jm je dodati tudi nekaj hroščev, toda novosti odtehtajo pomanjkljivosti.

CraftBeerPi (www.craftbeerpi.com)

CraftBeerPi je nastal vzporedno z BrewPijem in z njim ne deli sorodstvenih vezi. Zmožnosti sistema so zelo podobne s konkurentoma, edino sam algoritem, ki skrbi za hlajenje, je nenavdušujoče poenostavljen. Na drugi strani nas bodo razveselile tako številne razširitve kot tudi uradna iOS aplikacija.

Priporočil bi, da namestite različico 3.0, uradno je v stanju bete, kljub temu deluje brez težav. Če želite namestiti uradno stabilno različico, zgolj odstranite obe številki 3 pri spodnjih navodilih za namestitev:

git clone github.com/Manuel83/craftbeerpi3

cd /home/pi/craftbeerpi3

sudo ./install.sh

Tokrat ne bomo potrebovali vmesnega krmilnika. Releje in tipala priklopimo neposredno na Raspberry. Dokumentacija je sicer spisana za 2.2, a se boste znašli tudi z njo.

Poleg fermentacije CraftBeerPi podpira tudi proces varjenja (kuhanja) piva, če imamo primerno opremo, in je tako primeren tudi za kakšno manjšo pivovarno. Tu pridemo do težave, ki v skupnosti povzroča precej nejevolje. Koda je sicer dostopna, a prepoveduje komercialno rabo. Roko na srce, nas kot domačega uporabnika to ne bo motilo, pušča edino grenak priokus za projekt, ki samega sebe oglašuje kot odprtokodnega.

Ko potegnemo črto, gre za precej kompaktno rešitev – lep dizajn, enostavnost in precej razširitev. Avtorji že pridno delajo na različici 4.0, skupnost je zelo aktivna s pisanjem razširitev, zaenkrat ima projekt lepo prihodnost.

Kaj torej izbrati?

Če verjamete, da je original najboljši (in imate sistem zavarovan pred nepridipravi), potem bo BrewPi zagotovo pravi. Še vedno deluje izvrstno, avtorjev »rezervni« sistem nespremenjen teče že skoraj 2 leti. Manjka edino uradna dokumentacija in bo treba sem ter tja pobrskati po spletnih forumih.

Vsi drugi boste izbirali med Fermentrackom in CraftBeerPijem. Če vas ne moti vmesni Arduino, ste zastrigli z ušesi pri brezžični povezavi z ESP8266 in hkrati želite najbolj natančen sistem, potem izberite Fermentrack. Če želite čim enostavnejšega, začnite s CraftBeerPijem. Vsekakor se vam splača preizkusiti vse tri, strojno so si namreč zelo podobni in boste enostavno preklopili z enega na drugega. Za vsemi stoji kup navdušencev, ki so in bodo na forumih rešili vsako mogočo težavo, tako da brez strahu. Klik na releju in prižig hladilnika bo prinesel nazaj isti nasmeh kot prva utripajoča LED lučka na Arduinu pred leti. In ko boste s kavča pregledali graf gibanja temperatur in jo malenkostno popravili, ker jo pač lahko, bo sreča ob uporabi nepopisna.

Pa veselo pivovarjenje!

Kaj torej potrebujemo?

- Raspberry Pi, vsaj različica 2 Model B,

- kartica SD velikosti vsaj 8 GB,

- usmernik, priporočeno Raspberry Pi Universal Power Supply,

- Arduino Uno in USB kabel zanj,

- temperaturno tipalo DS18B20 (priporočeno tri),

- 4,7k ohmski upor

- dvokanalni rele, ki zmore upravljati 10A tokove (npr. SainSmart),

- drobni material: žičke za povezovanje, BreadBoard, Arduino Prototyping Shield …,

- hladilnik, dovolj velik za naš fermentor.

Dodatna oprema

- Računalniški ventilator,

- grelni element (IR žarnica, kalorifer),

- D1 mini namesto Arduina,

- Raspberry zaslon

Nasveti iz prakse

• Glede na vrsto piva, letni čas in prostor se lahko zgodi, da bomo morali komoro tudi greti. Najbolje, da že v štartu vgradite grelni element in računalniški ventilator za kroženje zraka.

• Zgradite si dva kompleta relejev in tipal, če imate dve »malini«, še toliko bolje. En bo produkcijski, na drugem lahko preizkušate novosti in dodajate funkcionalnosti.

• Tipala DS18B20 delujejo precej natančneje, če so pravilno ozemljena (ne zgolj »ground« iz Arduina ali Raspberryja)

• Vaš sistem naj bo zaščiten vsaj s prenapetostno zaščito in/ali s svojim FID stikalom. Previdnost ne škodi.

• CraftBeerPi 3 privzeto omogoča zgolj Solid State releje, ki se prižigajo ravno nasprotno (na »high« namesto na »low«). Enostavna razširitev bo rešila zagato.

• Krmilnik Arduino po namestitvi potrebuje nekaj minut, preden bo viden v portalu, ne obupajte takoj.

• Ekipa BrewPi težavo s PHPjem rešuje prek Dockerja, s precej truda jo lahko uporabite tudi za našo različico.