Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperaturregelung für einen Gärschrank


von hungry.knight (Gast)


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Hallo liebe Forengemeinde,

zum Brotbacken benötige ich einen Gärschrank, in welchem der Teig z.B. 
8Stunden bei 25°C gärt, dann 5Std. bei 35°C und dann xStd bei y°C.

Hierfür benötige ich eine Steuerung, welche sowohl die Temperatur als 
auch die Zeit regelt.
Geheizt werden soll über eine oder mehrere Glühbirnen, deren Wärme 
mittels Netzteillüfter im Gärschrank verteilt werden soll.

Meine Kentnisse im Mikrocontroller-Bereich sind noch fast nicht 
vorhanden, ich lese mich aber zur Zeit in die Materie ein und habe ein 
paar Leute die mir helfen können/müssen.

Meine Recherche hat mich Richtung AVR-NET-IO oder AVR Butterfly 
gebracht.
An diesen ein Temperatursensor und ein PWM-Controller.

Ist dies der richtige Ansatz oder gibt es hier sinnvollere Möglichkeiten 
dies möglichst einfach und vor allem kostengünstig umzusetzen?

Vielen Dank für die Hilfe

Chris

von Udo S. (urschmitt)


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Als Plattform für schnellen Einstieg evt. Arduino.

Wofür brauchst du Ethernet? Serielle Schnittstelle ist einfacher zu 
programmieren.
Ansonsten brauchst du nicht mal einen PWM Controller. Du misst im 
Sekundenintervall und schaltest die Lampe mit einer Hysterese von 0,5 
oder 1 Grad ein und aus.
Das kannst du am besten mit einem Relais oder einem Halbleiterrelais 
(Solid state relais) machen.

von MaWin (Gast)


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Warum selber bauen wenn es das fertig gibt ?
http://www.gerhardt.de/Produkte/Aufschluss/Block_Aufschlusseinheiten+KJELDATHERM/Externe+Regler+TR+und+TZ.html
Gibt's sicher irgendwo billiger, Töpferöfen werden auch so gesteuert.
Nur den Preis der billigen chinesischen PID-Regler in der Bucht für 17 
EUR werden sie nicht erreichen.

von hungry.knight (Gast)


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Hallo Udo,
danke für die schnelle Antwort. Ethernet wird nicht unbedingt benötigt. 
Der Butterfly AVR verfügt meines Wissens auch nur über eine serielle 
Schnittstelle.
Das mit den Solid State Relais klignt gut. Bei gewöhnlichen Relais sind 
meine Bedenken, dass diese durch das häufige Schalten recht schnell 
verschleißen.
Dann schau ich mir jetzt mal die Arduinos an.

Gruß
Chris

von Karl H. (kbuchegg)


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hungry.knight schrieb:

> Das mit den Solid State Relais klignt gut. Bei gewöhnlichen Relais sind
> meine Bedenken, dass diese durch das häufige Schalten recht schnell
> verschleißen.

Kommt drauf an, was du unter "häufig" verstehst. Relais werden schon 
lange gebaut und die Hersteller hab da schon einiges an Know-How

> Dann schau ich mir jetzt mal die Arduinos an.

Vergiss nicht auf das "lästige" Zubehör.

* Netzteil
* Möglichkeit zur Anzeige (sprich LCD)
* Eingabemöglichkeit. Du wirst wenigstens 3 Taster brauchen oder
  (eleganter) einen Drehencoder.
* Temperaturfühler. Da würde ich einen DS1820 vorschlagen.
  Kein Ärger mit Abgleich und für den Arduino gibts da sicherlich
  fertigen Code dafür.

von Udo S. (urschmitt)


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hungry.knight schrieb:
> Das mit den Solid State Relais klignt gut.

230V ist lebensgefährlich
Alternativ geht auch eine 12V Halogen Lampe mit einem Trafo davor. Davon 
kann man sich dann auch die 5V (3,3V) für den µC basteln.
Dann kommt man für den Leistungsschalter mit einem N Kanal Mosfet auch 
noch preiswerter davon
Siehe hier: Standardbauelemente

von dgps (Gast)


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hungry.knight schrieb:
> als
> auch die Zeit regelt

die Zeit regeln ist nicht möglich ;)
Musst dazu nur ein Temperaturprofil erstellen, dass dein 
Temperaturregler "abfährt".
Dazu evt eine Real Time Clock(RTC) als Zeitbasis. Der uC könnte bei 
solchen Zeitdauer etwas schief laufen (mehrere Sekunden, was allerdings 
bei Stundenzyklen auch egal wäre^^)

von Udo S. (urschmitt)


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Interessant würde es werden, wenn du die Temperatur danach regeln 
würdest wie weit dein Teig schon aufgegangen ist.
:-)

Übrigens die Idee mit Arduino war nur eine Möglichkeit für einen 
schnellen Einstieg.
Mit einem Steckbrett, oder einem Einstiegsboard und dem Tutorial hier 
gehts genauso gut.

von Oops (Gast)


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Der Butterfly ist Schrott. Er hat zuwenig Memory, und die LCD 
Schnittstelle will man nicht uebernehmen, da sie handgestrickt ist.
Nimm einen Arduino.

Die gluehlampen sind auch Schrott mit Pulspacket steuerung. Denn dann 
werden die Lampen immer ein- & ausgeschaltet, was massiv an deren 
Lebensdauer zehrt. Nimm die Heizung eines Foehns. Den Foehn sollte man 
nicht Pulspacket modulieren. Das macht der Notor nicht lange. Zudem ist 
der Foehnmotor nicht fuer Dauerlauf gedacht, dh den Motor auf dauerlauf 
zu stellen und die Heizung ein-aus zuschalten wird auch nicht gehen. 
Aber eine Foehnheizung vor einem dauerlaufenden Industrieluefter sollte 
passen.

von hungry.knight (Gast)


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Uha,
so eine kurze Zeit seit ich hier gepostet habe und schon so viele 
Antworten. Jetzt versuch ich mal hier auf  alle Beiträge einzugehen.

Udo Schmitt schrieb:
> 230V ist lebensgefährlich
Also 230V hatte ich eh nicht vor zu verwenden, sondern wollte alles über 
ein altes Computernetzteil laufen lassen. Also sowohl den Controller 
ansteuern als auch die Halogenlampen.

Das lästige Zubehör zum Arduino suche ich mir gerade mal spaßeshalber 
zusammen und kalkuliere die Kosten hierfür durch. Auch les ich mich 
gerade schlau bezüglich den Vor- und Nachteilen zum UNO und zum 
Leonardo.

Bezüglich der Real Time Clock(RTC) wäre eine Abweichung von ein paar 
Sekunden oder sogar ein paar Minuten für meine Verwendungszwecke völlig 
unproblematisch.

Udo Schmitt schrieb:
> Mit einem Steckbrett, oder einem Einstiegsboard und dem Tutorial hier
> gehts genauso gut.

Meinst du damit das hier beschriebene Board: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Absolute_Beginner-AVR_Steckbrettprojekte

Grüße

Chris

von Karl H. (kbuchegg)


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hungry.knight schrieb:
> Uha,
> so eine kurze Zeit seit ich hier gepostet habe und schon so viele
> Antworten. Jetzt versuch ich mal hier auf  alle Beiträge einzugehen.
>
> Udo Schmitt schrieb:
>> 230V ist lebensgefährlich
> Also 230V hatte ich eh nicht vor zu verwenden, sondern wollte alles über
> ein altes Computernetzteil laufen lassen. Also sowohl den Controller
> ansteuern als auch die Halogenlampen.

Das ist die schlechteste Idee von allen!
Ein PC-Netzteil willst du nicht wirklich einsetzen, denn das ist in der 
Lage viel zu viel Strom zu liefern. Das grillt im Fehlerfall deinen 
Arduino ohne auch nur im Ansatz warm zu werden. Für den Arduino ist ein 
passendes Steckernetzteil (zb. ausgeschlachtet aus einem Gerät, welches 
ansonsten weggeworfen wird) angebrachter.

> Das lästige Zubehör zum Arduino suche ich mir gerade mal spaßeshalber
> zusammen und kalkuliere die Kosten hierfür durch. Auch les ich mich
> gerade schlau bezüglich den Vor- und Nachteilen zum UNO und zum
> Leonardo.

Soviel vorweg.
Deine Aufgabenstellung kann jeder Nasenpopel-AVR mit links erledigen und 
nebenher noch Kaffeetrinken und eine Partie Schach spielen.

> Bezüglich der Real Time Clock(RTC) wäre eine Abweichung von ein paar
> Sekunden oder sogar ein paar Minuten für meine Verwendungszwecke völlig
> unproblematisch.

Meine Meinung:
Vergiss die RTC. Bringt nur Komplexität für nichts.
So eine Uhr mit dem ohnehin auf dem System vorhandenen Quarz geht für 
deine Zwecke ausreichend genau. Es ist kein Problem, das ganze 
softwaremässig so abzugleichen, dass du in 24 Stunden nicht mehr als ein 
paar Sekunden Abweichung hast. Und mit jedem neuen Backzyklus beginnt 
deine Abweichung von den Sollzeiten sowieso wieder bei 0.

von Mikel M. (mikelm)


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Oops schrieb:
> Der Butterfly ist Schrott. Er hat zuwenig Memory,
ach ja? für die Steuerung reicht nen ATTiny13, wenn zur Statusanzeige 
2-6 Leds reichen.
 Für die Gärzeiten reicht der eingabaute RC. Hier braucht man keine 
Sekundengenaue Zeiten. Abweichnungen von 1-2 Minuten machen da nichts 
aus und so ungenau läuft er auch nicht.
 (Ich würde für Einzelprojekte natürlich trotzdem nen etwas größeren 
nehmen wenn man keine Erfahrung hat, denn die paar Cent die die 
Mehrkosten sollten egal sein.)

von hungry.knight (Gast)


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Meine vorläufige Einkaufsliste sieht nun folgendermaßen aus:
-In der Bucht gibts einen Arduino Uno Nachbau mit LCD Display und 6 
Tasten für 18€.
- eine Lochrasterplatine und ein paar Kabel
- Temperaturfühler DS1820
- 2 Kanal 5V  Relais Modul
- Steckernetzteil (In Bastelkiste vorhanden)

Grob zusammengerechnet bin ich damit bei knapp unter 30€ und das ganze 
liegt noch im Budget.
Habe ich hier noch etwas essentielles vergessen oder ist die Liste 
soweit vollständig?

Wenn ja, dann heißt es bestellen, warten und auf in den Kampf.
Ich bin gespannt, wie weit ich komme, bevor ich hier wieder um Rat 
fragen muss :)

von Karl H. (kbuchegg)


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In paar LED noch.
Man will ja auch was haben, was man von der Ferne sieht :-)
Ausserdem:
Unterschätze nicht, den Weg, der vor dir liegt. Da werden dir die LED 
als Anzeigeinstrumente noch nützlich sein. Denn jetzt geht der 
schwierige Teil erst los :-)

von hungry.knight (Gast)


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Ich bin echt begeistert von der Hilfsbereitschaft hier.

Ein paar LED's hab ich noch auf den Einkaufszettel geschrieben.

Ich lese mich gerade schon ein wenig in das AVR Tutorium ein und 
versuche mich schon einmal mit der Materie vertraut zu machen. Ich 
befürchte auch, dass das noch ein steiniger Weg mit einigen Hindernissen 
sein wird, aber mit der Hilfe hier durchs Forum und einem befreundeten 
Informatiker sollte es auch irgendwie machbar sein.

von Udo S. (urschmitt)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> In paar LED noch.

Und Vorwiderstände dazu.
Nimm Low Current Leds (mit 2mA) und dazu passend 2,2 KOhm oder 3,3 KOhm 
Widerstände als Vorwiderstände.

von Karl H. (kbuchegg)


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hungry.knight schrieb:

> Ich lese mich gerade schon ein wenig in das AVR Tutorium ein

Gut.
Aber ganz ehrlich?

Sieh dich lieber nach Arduino Tutorien um, wenn du bis Ostern was in der 
Hand haben willst. In deinem Fall seh ich keinen Grund, die fertigen 
Arduino-Libs nicht zu verwenden und das spart dir dann doch einiges an 
Kopfzerbrechen und Aufwand. Gleichzeitig bleibt für dich noch genug zu 
tun übrig.
Sooo spannend ist die Ansteuerung eines DS1820 dann auch wieder nicht 
und letzten Endes bist du ja nur am Temperatur-Wert interessiert, der da 
rauskommt. Du kümmerst dich am PC ja auch nicht um die Feinheiten, 
welche Bytes auf der Festplatte wo gespeichert sind, und was man dem 
Controller dafür für Commandos wie zu schicken hat.

von Gerd E. (robberknight)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> * Temperaturfühler. Da würde ich einen DS1820 vorschlagen.
>   Kein Ärger mit Abgleich und für den Arduino gibts da sicherlich
>   fertigen Code dafür.

Ein digitaler Fühler ist auf jeden Fall die richtige Wahl hierfür. Ich 
würde mir an Deiner Stelle aber auch den TSIC306 anschauen. Der ist 
wesentlich genauer und kostet nicht so viel mehr.

Die Genauigkeit brauchst Du z.B. wenn Du Sauerteig dreistufig führen 
möchtest.

Im Sommer oder für manche Rezepte macht es auch Sinn nicht nur zu 
heizen, sondern auch kühlen zu können. Beides könntest Du über ein 
Peltier-Element machen. Die sind in der Ansteuerung natürlich 
aufwendiger als ne Glühbirne, aber schau sie Dir trotzdem mal an.

von Küchenmensch (Gast)


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dgps schrieb:
> Dazu evt eine Real Time Clock(RTC) als Zeitbasis. Der uC könnte bei
> solchen Zeitdauer etwas schief laufen (mehrere Sekunden, was allerdings
> bei Stundenzyklen auch egal wäre^^)

Eine RTC braucht man nur für die absolute Zeit. Die Genauigkeit kann 
beim Brotbrüten nun wirklich nicht das Argument sein - das ist Küche.
Und für Genauigkeitsfetischisten, die die Eier nicht nach Gefühl kochen, 
gibt es noch
Beitrag "Die genaue Sekunde / RTC"

von Praktiker (Gast)


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Hallo,

es wurde ja schon viel gesagt.
Ich würde auch den Arduino empfehlen - ist in den Grundlagen wirklich 
leicht zu erlernen (C- ähnliche Programmiersprache und sehr gute 
Unterstützung besonders für Einsteiger im  Netz vorhanden).

Das größte Problem wird aber die Regelung sein - weniger der technische 
Aufbau sondern das Verständniss der verschiedenen Regelgrößen und deren 
gegenseitiger beeinflussung - selbst gute Erklärungen welche sich 
gezielt an Hobbyanwender ohne beruflichen Hintergrund wenden sind sehr 
schwer verdaulich - und besonders Temperaturregelungen haben es in sich 
(wie schnell soll die Temperatur erreicht werden - wie stark darf sie 
schwanken- wie stark dürfen überschwinger sein, wie wird auf störungen 
reagiert usw.) das alles ist leider alles andere als trivial zu 
berechnen und in der Praxis auszulegen.

Trotzdem : Versuch macht klug :-)

Praktiker

von troll (Gast)


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hungry.knight schrieb:
> - 2 Kanal 5V  Relais Modul
Wenn damit 230V geschaltet werden soll (und das soll wohl so wie ich die 
Sache verstehe) müssen Relais und Modul speziell dafür geeignet sein! 
Stichworte Isolationsabstände und so.

von Oppliger (Gast)


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Hallo guten Abend

Ein wenig spät, die Antwort für den Gärschrank. Ich habe einen selbst 
gebaut.

Ein defekter Kühlschrank vom Händler, möglichst schon ohne Kühlmittel.

Ein Temperaturregler für Terrarien mit bis zu 4 Schaltzyklen mit 
unterschiedlichen
Temperaturen.

Eine Terrarienheizung 80 Watt (Heizkabel)

Das Heizkabel unten im Kühlschrank mit Silikonkleber auf der untersten 
Glasplatte verlegen, mit dem Temperaturregler verbinden.

Fertig ist der perfekte Gärschrank für eine 3 Stufengärung, oder andere 
Gärverfahren.

Kosten ca. Euro 80.- für Heizkabel und Steuerung.

Funktioniert perfekt wie bei den Profis.

Ich habe einen 100 Liter Kühlschrank umgebaut.

von jojo (Gast)


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bei ner Heizung sollte man auch auf die Sicherheit achten. Was passiert 
wenn z.B. der Controller abstürzt? Ein Monostabieles Relais und eine 
Sicherung in die Versorgungsleitung der Heizung solltest du mindestens 
Verwenden/Bauen. Nicht, dass es am Ende noch brennt. Was passiert wenn 
das Relais hängt? Vielleicht besser zwei Relais hintereinander...

Dein Vorhaben ist ein klassischer Fall von Kybernetik. Spannendes Thema.
> Interessant würde es werden, wenn du die Temperatur danach regeln
> würdest wie weit dein Teig schon aufgegangen ist.
> :-)


Für Zeit verwendet man beim Arduino millis()
Wie schon erwähnt brauchst du eine Hysterese
Und Arrays, die abgefahren werden, irgendwie mit Zeit und Temperatur und 
umgedreht.

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