Desvendando o BrewPi

Desvendando o BrewPi

Luis [email protected]

II Concurso Estadual da ACervA-PR - Curitiba, PR - 4 de outubro de 2013


Controle de Temperatura

“Controle de temperatura é um processo pelo qual a mudança de temperatura de um determinado espaço (e dos objetos dentro dele) é medida ou detectada, e a passagem de energia térmica para dentro ou fora deste espaço é ajustada de forma que uma temperatura média desejada seja obtida.”

(Wikipedia)


Como se faz o controle de temperatura?


Controlador Diferencial

• Controlador de temperatura comum do tipo on-off com um diferencial (histerese)• Liga/desliga quando o valor ultrapassa o diferencial

• Ideal para situações onde um controle preciso não é necessário

• Por exemplo, se programado para 18°C com ±1 grau de histerese a temperatura varia entre 17 e 19°C

• Um único sensor (diodo, resistência)• Enfiado pela borracha da porta

• Normalmente encostado no fermentador com um isolante ou dentro de um poço térmico

• Nunca dentro de um copo com água!


Controlador Diferencial

• Em regiões com temperaturas mais extremas é necessário o uso de ciclo quente/frio• Por exemplo, TIC MT-518Ri com dois estágios

• Para aquecer:• Lâmpada com um papel alumínio (máximo 25-30W)

• Secador de cabelo (pegar escondido) protegido da condensação de dentro da geladeira (exige mais do relé)


Prós e contras

• Prós:• Bom para manter a temperatura dentro de certa faixa

• Prolonga o tempo de vida dos relés (menos ativações)

• Barato, fácil de instalar e configurar• TIC 17RGTi - R$ 90

• TIC MT-518Ri - R$ 180

• Contras:• Não mantém com precisão uma temperatura exata

• Para a configuração de cervejeiros caseiros ele pode passar muito dos limites programados devido ao volume de cerveja e a potência das geladeiras/freezers


Controlador PID• Controlador PID (Proporcional, Integral, Derivativo)

• Hardware quase igual ao controladordiferencial (sensor, relés, etc)

• Usa um processo retroalimentado que se auto-ajusta

• Mede os erros do presente, os erros acumulados no passado e a previsão de erros do futuro baseado na taxa de variação

• Uma soma ponderada desses três fatores é utilizada para ajustar o processo para manter a saída desejada

• Precisa ser calibrado atravésde tentativa e erro


Prós e contras

• Prós:• Muito bom para manter a temperatura de um processo no

valor desejado

• Fica muito próximo dos limites estabelecidos

• Ideal para processos sensíveis a variações de temperatura

• Contras:• Apenas para sistemas com massa relativamente pequena

• Aciona muito mais os relés (desgaste e tempo de vida curto)

• As constantes do algoritmo do PID precisam ser bem calibradas e ajustadas para se ter um bom funcionamento

• Controladores são mais caros que os on-off


Histerese vs PIDT

empe

ratu

ra (

°C)

Tempo

18

19

17


Automação

• Alguns controladores comerciais possuem gerência:• Protocolos e soluções proprietárias

• Sem interoperabilidade

• Software fechado e (normalmente) pago

• Recursos limitados (pouca flexibilidade)

• Históricos e log de temperatura restritos

• Programação limitada

• Em geral, a automação é bem fraca e limitada para os equipamentos mais acessíveis no mercado


O que nós queremos?

• Manter a temperatura de forma precisa

• Acesso remoto (Internet, web, celular)

• Monitoração e instrumentação• Ver e ajustar as temperaturas

• Programar rampas

• Guardar um histórico da fermentação• Gráficos e logs

• Fica bem mais fácil repetir receitas

• Detecção de problemas na fermentação

• Detectar intrusos na geladeira

• Impressionar os amigos!


BrewPi

http://www.brewpi.com/


BrewPi

• Solução feita para homebrewers

• Não é um produto, é uma plataforma colaborativa

• Utiliza hardware de baixo custo, modular e de fácil reposição

• Software livre e de código aberto

• Já vem parametrizado para a configuração de homebrewers:• Lotes de 20-40 litros fermentados em uma geladeira

• Facilmente adaptado para ambientes diferentes

• Não precisa comprar o shield que é vendido no site


BrewPi Shield Rev. C


BrewPi: Estrutura

pyserialvia USB

AF_UNIXsocket +filesystem

HTTPAjax


Hardware: Raspberry Pi

• Raspberry Pi Rev B (US$ 50)

• CPU de 700 MHz

• Linux/Debian em cartão SD

• Cuida da interface web

• Conexão com cabo ou WiFi (precisa deum dongle USB de US$ 5)

• Fonte USB de 1A ou mais para WiFi

• Fácil de instalar, com passo-a-passo online:• http://docs.brewpi.com/

• Conhecimento básico de Linux é necessário!


Hardware: Arduino

• Arduino Uno (US$ 13)

• MicrocontroladorATmega328 de 16MHz

• 32KB de flash, 2KB de SRAM,1KB de EEPROM

• 14 pinos digitais, 6 analógicos

• É o coração do BrewPi e, depois de programado, funciona de forma independente ao Raspberry Pi

• Responsável pela medição da temperatura e pela implementação do algoritmo de PID

• Ativa/desativa os relés


Hardware: Sensores

• Sensores digitais 1-Wire (U$ 2)

• Maxim DS18B20

• À prova d’água (aço inox)

• Não precisam de calibragem, independente do comprimento do cabo

• Barramento 1-Wire permite que vários sensores sejam ligados nas mesmas entradas, cada um com seu endereço

• Requer um único resistor de pull-up de 4.7K para todos os sensores

• BrewPi usa 2 ou 3 (fermentador, geladeira eambiente, que é opcional)


Hardware: Relés

• Fazem o chaveamento da energia para alimentar os dispositivos (geladeira, etc)

• Relés mecânicos são mais baratos (US$ 2,5 com 2 canais), mas duram menos

• Relés de estado sólido de até 5A custam um pouco mais (US$ 25 com 2 canais)

• Relés de estado sólido maiores (10A ou mais) custam menos (apartir de US$ 8 cada), mas não são tão práticos nem pequenos

• Pode ser mais barato simplesmente manter um estoque de relés mecânicos e ir trocando!


Hardware: Exemplo(para brewpi-uno-revC.hex)(para brewpi-uno-revC.hex)

F N

Geladeira

Lâmpada

4.7KΩ

Fermentador

Geladeira

USBRaspberry Pi

7-12V Ext.(opcional)


Hardware: Opcionais

• LCD (20 colunas por 4 linhas, US$ 8-15)

• Botão de controle (Rotary Encoder)

• Shield para o Arduino

• Sensor de porta

• Mais relés• Ventilador

• Iluminação da geladeira


Meu BrewPi


Tela Principal


Dispositivos Instalados


PID


PID: Peak Detection


Em desenvolvimento

• Nova interface para programar rampas, independente do Google Docs

• Suporte a LCD com interface I2C

• Suporte a configuração de múltiplas câmaras de fermentação

• Nova versão no meio/final de outubro

• http://forum.brewpi.com/


Dúvidas?!

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