Hoe plaats je een foto op dit forum, klik hier voor nadere uitleg.

Steun het forum. Koop via deze links: Nederlandstalige bierboeken, Engelstalige bierboeken, een bierig artikel of een ander artikel van Bol.com

Auteur Topic: Wegen met Loadcel in het brouwproces  (gelezen 333 keer)

0 leden en 1 gast bekijken dit topic.

Offline ExPeteriment

  • Vol lid
  • ***
  • Berichten: 121
  • Land: nl
  • Hobbybrouwen.nl is mijn informatiebron
Wegen met Loadcel in het brouwproces
« Gepost op: 08-01-2018 21:10 u »
Intro

In diverse stappen van het brouwproces is het gewicht een belangrijke maatstaf. Er kleven nadelen aan het toepassen van keuken en personenweegschalen bij het brouwproces. Ze gaan uit terwijl je ermee bezig bent, leveren altijd gewichtseenheden af, moeten steeds gekalibreerd worden, onvoldoende nauwkeurig, belasting schermt display snel af etc. Op zich logisch, ze zijn niet voor het brouwproces ontworpen. In digitale weegschalen zitten loadcellen. Ik heb voor loadcellen een bepaalde opstelling bedacht,  daarachter eigen programmatuur gezet om te onderzoeken of ik die in kan zetten bij:
1.   Maischen, volgen hoeveel je toevoegt en aftapt;
2.   Koken, nagaan hoeveel er verdampt is,
3.   Vergisten, verloopt SG weergeven,
4.   Daarnaast handig bij tappen, zodat je altijd kunt zien hoeveel glazen er nog in de keg zitten.

In dit topic toon ik via experimenten aan dat loadcellen met een juiste opstelling en programmatuur hier een rol kunnen spelen. Op de vier gebieden volgen aparte topics, anders wordt deze te groot en gaan de specifieke toepassingen door elkaar lopen.

Eisenpakket:
Mijn eisen aan de weegschakeling voor het bierbrouwen:
1-   Aan blijven, niet steeds uitgaan;
2-   Niet steeds moeten kalibreren door last eraf te halen en weer terug te zetten, desondanks weinig verloop van de meetresultaten,
3-   Het display mag niet door de last afgedekt worden;
4-   Nauwkeurig, kleine variaties in relatief grote lasten weergeven (vb bij koken en vergisten);
5-   Lichte en zware lasten aankunnen;
6-   Weergave in zelf te bepalen eenheden (liters, kiloís, SG, aantal resterende glazen, verdampt stoom),
7-   Gegevens moeten geŽxporteerd kunnen worden.
8-   Moet stand alone kunnen werken, dus zonder aansluiting PC/laptop.
9-   Compact, goedkoop, eenvoudig te bouwen

Personen en keuken weegschalen voldoen niet aan alle eisen, maar die zijn dan ook niet voor bierbrouwen ontwikkeld.

De Loadcel:
Het type loadcel dat ik toepas (zie onder) moet aan 1 kant aan de ondergrond vastgeschroefd worden, de andere kant moet los zijn van de ondergrond, daarop komt de belasting. De loadcellen werken op basis van weerstanden die veranderen onder invloed van druk en trekkrachten. De veranderingen zijn minimaal, daarom zijn ze in een brugschakeling opgenomen en zit er een nauwkeurige AD convertor (GX711) achter. Daar komen dan digitale signalen uit, waar je een PC/controller op kunt aansluiten.

Ik heb 3stuks van 10 kg varianten aangeschaft, er zijn lichtere en zwaardere. Om de kosten hoef je het niet te laten:

In huis tuin en keukenweegschalen zitten ze ook, maar dan andere vorm, hierbij een open geschroefde personenweegschaal met op de hoekpunten loadcellen:


Uitlezen met Arduino.
In mijn opstelling lees ik de getallen uit met een Arduino. In de gevoeligste stand komen er getallen van 7 cijfers uit. Het viel me op dat deze getallen vanaf het 3e cijfer nogal fluctueerden. Door een goede aarding en door ze te middelen verminderde het fluctueren sterk.  Middeling over veel individuele metingen gaat wel ten koste van snelheid, maar ja, een vergisting is traag, dus dat geeft dan niet. Bij maischen en tappen wil je snellere respons, maar dan is de nauwkeurigheid minder van belang, dan voldoet een mindere weegschaalnauwkeurigheid.

Het programma voor het uitleesdeel met de HX711 driver is heel compact. Het uitlezen van het gemiddelde gebeurt met slecht 1 commando:
  RuwNieuw = scale.read_average (1000);  // nieuwe ruwe waarde wordt bepaald door loadcel uit 1000 te laten middelen.
Dat getal is kleiner te nemen, of als variabele toe te passen. Ik zal mijn programma van Nederlands kommentaar voorzien en aan dit topic hangen. Is minder dan een A4.

Het programma schrijft de getallen naar de seriŽle bus. Ik laat de gemiddelde getallen verder door de Arduino ongemoeid. Als ze eerst naar kiloís zouden worden omgezet en dan later weer naar iets anders (vb liters, SG, aantal glazen), dan zou ik de nauwkeurigheid om zeep helpen.

Voor de experimenten heb ik er een lcd display en een sd kaart module eraan toegevoegd. Hierdoor kan ik er stand alone mee werken en heb de getallen ook later op een PC tot mín beschikking om de data bijvoorbeeld in Excel te analyseren.

De proef-opstelling: Arduino in kastje met LCD display, SD module erop, AD convertor blijft dicht bij loadcel. RVS blad is geaard. In aarding/afscherming kan het nog verbeteren.

Grotere gewichten, wat nu?.
Mijn loadcellen zijn tot 10 kg bedoeld, maar in mijn hobbybrouwerij (brouwerij DaalderWaard) heb ik met grotere gewichten te maken. De filterkuip weegt met inhoud tot ca 20 kg, kookketel (ik gebruik nog steeds de Daalderop) loopt wel op tot  80 kg. Vergisten doe ik in 1 of meerdere 19 l kegs, ook al snel 20 kg per stuk (keg + 15 l brouwsel). Tappen uit 11,5 l kegs, dus ook > 10 kg.

Ik breng de gewichten omlaag met het hefboomprincipe. Hierbij als de opstelling voor de filteremmer:



Door het staafje dichter naar het middelpunt te plaatsen, neemt het gewichtsdeel op de loadcel rechtsonder af. Het staafje is dus het kantel/draaipunt, ook al draait er merkbaar niets. De load cel is van stijf materiaal gemaakt (aluminium als ik me niet vergis).

Daarop een plateau:

Daarop de te meten emmer, ketel, kuib, evt keg, of wat dan ook.


Ernaast staat het meethulpmiddel (David), daarmee doseerde ik 10 ml om te kijken of dit invloed had op de emmer van 23 liter (Goliath).

Voor Daalderop ketel heb ik een andere opstelling. De ketel staat op een stevig plateau met een balk als kantelpunt. De load cel zit verticaal tegen de muur gemonteerd, de ketel met isolatie leunt er tegenaan zodanig dat het plateau aan weerskanten van het balkje vrij van de grond hangt. Met een bagage weger meet ik met wel gewicht de ketel tegen de loadcel leunt, door de balk te verschuiven zorg ik dat dit onder 10 kg is. Meer hierover in het loadcel kook topic. Ik overweeg hier een 50 kg exemplaar toe te passen, maar die heb ik nu niet. Dan kun je denk ik wel tot 200 kg gaan. Als je op gas kook zet je de pit gewoon op het plateau erbij.

Het experiment.
Een experiment was met bovenstaande opstelling. Ik startte het in de avond met ca 8,5 liter water.  Na verloop van tijd gooide ik er gedoseerd wat Davidjes in en ook een keer een liter. Daarna liet ik het de nacht staan. In de ochtend weer eea toevoegen. Wat ik erbij gooide noteerde ik nauwgezet. Uiteindelijk zette ik de kraan van de emmer open. Daarna SD kaar PC in, getallen in Excel gezet en er grafieken van geplot. Ik kon precies mij toegevoegde hoeveelheden nagaan, de nacht was de waarde stabiel gebleven. Hieronder een representatieve greep uit wat resultaten:







Conclusie: Beschreven oplossing voldoet aan de gestelde eisen en lijkt toepasbaar op de genoemde 4 fases in het proces is op basis van de experimenten. Let op opstelling (aarding, juiste hefboominstelling) en de Arduino niet teveel laten rekenen (daar ligt niet zijn kracht). In de aparte topics laat ik specifiek daarop gerichte experimenten zien. Want we moeten het eerst nog zien voor we het geloven.

Verder ga ik de opstelling als die uit de experimenteerfase is mogelijk nog uitbreiden met tft display (grafiek meteen daarop), bluetooth, klokmodule, geluidsignaal, etc om hem nog zelfstandige zijn werk te laten doen. Ik overweeg het ook met de bestaande temperatuur regeling te integreren. Maar ja, tijd besteden aan brouwen houdt toch prioriteit.

Wordt vervolgd.

Peter

Heb je iets nodig dat je bij Bol.com wil kopen? Zoek het op met de onderstaande advertentie en bestel. Pas het zoekwoord aan. Je kunt zoeken in de volledige catalogus van Bol. Door de spullen van Bol te kopen via onderstaande advertentie steun je het forum en het kost je niets extra. Voor de bierliefhebber hebben ze overigens meer spullen dan je zou verwachten. Zoek maar eens.


Offline Jacques

  • Hoofdbeheerder
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 29.127
  • Land: nl
  • Brouw ze, roer ze en Proost!
    • Hobbybrouwen.nl
Re: Wegen met Loadcel in het brouwproces
« Reactie #1 Gepost op: 11-01-2018 22:43 u »
Interessant project. Vooral door het continu kunnen volgen van de vergisting door weging.

Offline seed7

  • Beheerder
  • Super lid
  • *****
  • Berichten: 3.812
  • Land: nl
    • Moaneschien
Re: Wegen met Loadcel in het brouwproces
« Reactie #2 Gepost op: 12-01-2018 00:06 u »
Mooi.

Ingo

Offline ExPeteriment

  • Vol lid
  • ***
  • Berichten: 121
  • Land: nl
  • Hobbybrouwen.nl is mijn informatiebron
Re: Wegen met Loadcel in het brouwproces: vergistingsmeting
« Reactie #3 Gepost op: 13-01-2018 12:21 u »
Ter voorbereiding op de echte vergistingsmeting meting heb ik een experiment gedaan met twee emmers water met daartussen een aangezogen dun slangetje. De opstelling (laptop stond daar maar heel even hoor):


Nadat de niveaus via het slangetje in balans waren, heb ik in de rechter emmer (die zonder loadcel) een liter water gegooid (in kg gemeten op weegschaal). Eerst stroomde het water relatief snel door het slangetje, maar dat ging steeds langzamer naarmate de niveaus dichter bij elkaar kwamen. In dit geval duurde het meer dan een nacht. Ik heb de gegevens van de sd kaart in Excel ingelezen, dit leverde geheel volgens verwachting de volgende kromme:



Op de  y-as staan de ruwe getallen uit de loadcel. Ik weet dan dat dit verschil staat voor een halve kilo (er is een halve liter overgestroomd om de niveaus weer gelijk te krijgen). Dat zou ik bij de as kunnen zetten. Op de x-as staat het aantal metingen, er worden er ca 3 per minuut gedaan, dus ca 14 uur meetperiode, ik zou ook uren langs deze  as kunnen zetten.

Dit biedt perspectief voor de echte vergistingsmeting.

Tags: