Desvendando o BrewPi
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Desvendando o BrewPi
Luis [email protected]
II Concurso Estadual da ACervA-PR - Curitiba, PR - 4 de outubro de 2013
Desvendando o BrewPi
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)
Desvendando o BrewPi
Como se faz o controle de temperatura?
Desvendando o BrewPi
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!
Desvendando o BrewPi
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)
Desvendando o BrewPi
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
Desvendando o BrewPi
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
Desvendando o BrewPi
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
Desvendando o BrewPi
Histerese vs PIDT
empe
ratu
ra (
°C)
Tempo
18
19
17
Desvendando o BrewPi
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
Desvendando o BrewPi
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!
Desvendando o BrewPi
BrewPi
http://www.brewpi.com/
Desvendando o BrewPi
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
Desvendando o BrewPi
BrewPi Shield Rev. C
Desvendando o BrewPi
BrewPi: Estrutura
pyserialvia USB
AF_UNIXsocket +filesystem
HTTPAjax
Desvendando o BrewPi
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!
Desvendando o BrewPi
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
Desvendando o BrewPi
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)
Desvendando o BrewPi
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!
Desvendando o BrewPi
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)
Desvendando o BrewPi
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
Desvendando o BrewPi
Meu BrewPi
Desvendando o BrewPi
Tela Principal
Desvendando o BrewPi
Dispositivos Instalados
Desvendando o BrewPi
PID
Desvendando o BrewPi
PID: Peak Detection
Desvendando o BrewPi
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/