Termometr cyfrowy z wyświetlaczem!

Witajcie!
Po długiej przerwie, wypełnionej zapachem cyny i chmielonego piwa, czas napisać o tym co u mnie i co w moim browarze. A właściwie, to tylko o moim browarze, bo u mnie nic :D Dzisiejsza notka będzie długa, bo dużo nowego w sprzęcie, a są to : lodówka do pilsów, chłodnica miedziana i termometr własnej roboty. Zacznijmy od tego najciekawszego, czyli termometru!

Koszt budowy termometru to około 15zł, tutaj główną rolę odgrywa cena mikrokontrolera i czujnika temperatury. Ja pozostałe elementy miałem w domu, bo oporniki itp to podstawowe podzespoły elektroniczne, w sklepie za nie zapłacicie 5gr za sztukę ;)
Budowa wymaga trochę pracy i koncentracji, nie jest to bardzo trudne, to była pierwsza płytka jaką wykonałem, i pierwszy tak rozbudowany projekt, który wymaga programowania itd. Fajne jest to, że możemy wylutować procesor i umieścić go w innym ciekawym projekcie, a później po prostu go włożyć do termometru ;) 

To jest bohater mojego dzisiejszego posta, może niezbyt wyjściowy ubiór, ale działa jak należy ;) Pozdrawiam Termometra Jerzego i Kingę :D

 Więc zaczynajmy, co nam będzie potrzebne do zbudowania naszego termometru? Oto spis elementów:

8x 330R
6x 3,3k
2x 33pF
1x 1uF
1x 220uF
1x Rezonator Kwarcowy 12MHz
1x AT89C2051 (lub ATTiny2313)
3x BC557B
1x DS18B20
1x AT5636BG-B Pb-free (TOT-5362BG-B) Wyświetlacz potrójny
Opcjonalnie:
papier kredowy
laminat
wytrawiacz
obudowa
przewód do czujnika DS18B20

Jeżeli w układzie będzie zastosowany mikrokontroler ATTiny2313 zamiast AT89C2051, nie należy montować kondensatora C3, a kondensatory C4 i C5 powinny mieć wartość 22pF. Więcej informacji na temat samych schematów itp, znajdziecie na stronie autora.

Ja użyłem kontrolera ATTiny2313, ja zamiast kondensatora C3 użyłem rezystora 4.7k, nie wiem jak działa bez jego użycia, pewnie też dobrze;)

Zacznijmy od przygotowania płytki drukowane, bo tego układu raczej nie złożymy na pająka, tak jak zrobiłem z pierwszą wersją termometru do komputera. Potrzebny nam do tego papier kredowy, na którym drukujemy schemat, laminat, który wycinamy na wymiar płytki. Kiedy już wydrukowaliśmy drukarką LASEROWĄ nasz schemat, przykładamy go do wyciętej i wyszlifowanej (drobnym papierem ściernym) płytki laminatu, i za pomocą żelazka mocno dociskamy, uważając aby papier się nie przesunął. Polecam między żelazko a schemat podłożyć kawałek papieru kredowego, aby toner nie zabrudził żelazka. Ok, po około minucie, papier zrobi się brązowy i mocno przylgnie do płytki.

Polecam wywiercić mały otwór montażowy w płytce, przyda się przy wytrawianiu.

Przykładamy nasz schemat do płytki, stroną zadrukowaną oczywiście do miedzi ;)

Po prasowaniu

 Dajemy chwilę, aby płytka wystygła i wrzucamy ją do pojemniczka z wodą i odrobiną płynu do naczyń, bo chwili zdejmujemy cały papier. Po dokładnym oczyszczeniu papieru, sprawdzamy czy nie ma go między ścieżkami. Jeżeli papier jest między ścieżkami, lub toner się rozpłaszczył i ścieżki się skleiły, rozdzielamy to nożykiem, jeżeli gdzieś brakuje kawałka ścieżki - brak uzupełniamy markerem.

Papier odmięka.

Płytka po czyszczeniu, zamontowana na SZTYWNYM druciku w PLASTIKOWEJ osłonce!!

Możemy teraz przystąpić do wytrawiania. Potrzebny nam będzie do tego słoik i garnek, warto też założyć rękawice i okulary ochronne, ponieważ wytrawiacz jest bardzo żrący. Podgrzewamy wodę w garnku do 50stopni, wstawiamy do niego słoik z wytrawiaczem a do niego wkładamy płytkę zamontowaną na drucie, ważne jest aby była w pozycji jak najbardziej pionowej i oczywiście cała zanurzona.

Najpopularniejszy środek do wytrawiania.

Sam proces trawienia miedzi w tym środku trwa około 30 minut. Warto co 10 minut poruszać płytką.

Ok, kiedy zostały same ścieżki  i nie ma śladów miedzi, możemy wyjąć płytkę, dokładnie umyć ją płynem do mycia naczyń. Za pomocą zmywacza zmywamy toner, który jest na ścieżkach, a naszym oczom ukazuje się wytrawiona płytka.

Wytrawiona płytka przed zmyciem tonera.

Płytka gotowa do wiercenia.

Pod wpływem trawienia wytrawiacz staje się błękitny. Możemy go sobie trzymać w słoiku ale nie wolno go zamykać, wydzielający się gaz rozsadziłby słoik!!

Teraz trzeba wywiercić dziury, aby nasze elementy mogły zostać zamocowane na płytce. Używamy do tego bardzo małego wiertła i najlepiej wiertarki stołowej, lub prostej mini wiertarki do płytek PCB (jak zrobić do znalezienia w google). Ja posłużyłem się wiertłem 1mm, a i tak mogłoby być mniejsze, niestety 0.6mm wiertło nie chciało się trzymać w wiertarce, było za małe. Ok, po wierceniu płytka wygląda tak:

W trakcie wiercenia.

Po wierceniu i przeszlifowaniu drobnym papierem ściernym.

Zanim zaczniemy lutować musimy zrobić coś, co mnie akurat doprowadziło do nerwicy i budowy nowej płytki, gdyż do tej się nie przyłożyłem na tym etapie. Musimy pokryć płytkę w kalafonii. W tym celu w bardzo małej ilości mocnego alkoholu rozpuszczamy kawałek kalafonii i nanosimy pędzelkiem na płytkę od strony ścieżek. Następnie zostawiamy na 24h do wyschnięcia, lub suszymy suszarką przez 5 minut, płytka stanie się wyraźniej brązowa, z racji użytej kalafonii.

Rozpuszczam kalafonię

Szybkie suszenie :D

Ok, możemy zacząć główną zabawę, czyli lutowanie. Ja wyżej wymienioną płytkę musiałem poprawić, tzn zrobić od nowa. Zbyt mała ilość kalafonii spowodowała zimne luty i odpryski ścieżek, z racji tego, że układ jest zasilany 5v, więc przy okazji dorobiłem minizasilacz. Więc tak, tutaj jest zdjęcie elementów do lutowania, zaczynajmy!

Wszystkie elementy do pierwotnej płytki, która była w pełni funkcjonalna i sprawna ;)

Ok, samo lutowanie jest w miarę proste, chociaż mi się trochę zeszło, na stronce mirleya, jest schemat montażowy, który pokazuje rozmieszczenie elementów, czasami jednak musiałem się podpierać schematem ideowym, dlaczego? W Lublinie nie mogłem dostać wyświetlacza potrójnego, do którego przystosowany jest schemat.. Musiałem więc złączyć 3 pojedyncze wyświetlacze. Aby całość działała, łączy się każdy segment a, b itd, z każdego wyświetlacza i 3 kable wpina się dopiero w miejsce pinu na płytce, cóż, trochę z tym roboty było, użyłem do tego taśmy z dysku HDD.
 Poza tym nie miałem większych problemów, po złożeniu całości przyszedł czas na programowanie mikrokontrolera.

Gotowy układ.

łączenie wyświetlaczy taśmą HDD, KATORGA!

Tak na pewno nie powinno wyglądać lutowanie ;) Później to poprawiłem, zdjęcie niżej.

Układ z drugiej perspektywy.

Ok, aby zaprogramować układ, posłużyłem się najprostszym programatorem stk200. Właśnie z racji prostego programowania, użyłem procesora attiny2313, do jego budowy potrzebne jest tylko gniazdo LPT,czyli takie, do jakiego podpinamy drukarkę. Jak się do tego zabrać?
Programowanie polega na tym, żeby podpiąć odpowiednie piny naszego procesora z termometru do komputera. Oryginalnie programatora składa się z płytki, gdzie są zamontowane oporniki, a za nimi jest podstawka, do której wkładamy procesor, ja to zrobiłem trochę inaczej.
Oporniki, których trzeba użyć do programatora, są już w termometrze, podpiąłem więc odpowiednie piny z wtyczki LPT (znowu taśma hdd) do oporników na płytce, które prowadziły do odpowiednich pinów podstawki. Ważne, aby lutować z wyjętym procesorem. Kiedy jest niezaprogramowany, na wyświetlaczu nic się nie pojawi.

 Wyżej pokazany jest schemat, ja nie używałem żadnych wtyczek, prosto z wtyczki przewód do opornika, a z opornika do procesora, całość zaprogramowałem za pomocą bascom'a. Jak programować i ustawić fusebity jest na stronie autora, w skrócie, trzeba zmienić taktowanie procesora z racji zastosowania kwarcu 12mhz.

Jako zasilanie do testów i programowania, polecam podpiąć kabel usb, z którego wybieramy 2 z 4 przewodów, plus i minus, i tym zasilamy nasz układ. Jeżeli podpięliśmy inne zasilanie, to korzystamy z niego w trakcie programowania, nie podłączamy kolejnego!

Jaka była moja radość, kiedy w trakcie programowania wyświetlacz zaczął świecić! Kamień spadł mi z serca, ale oczywiście miałem błędy w podłączeniu wyświetlacza więc musiałem od razu iść i poprawiać zimne luty na badziewnej płytce..

Działa! Ale nie o taki termometr mi chodziło..

No właśnie, gdzie znajdę baterię 5v? Przecież chcę aby termometr był mobilny. Buduję więc prosty minizasilacz, który kosztuje 1zł, jeżeli nie masz takich podstawowych elementów. Elementy:
1x 47uF Elektrolit
1x 100uF Elektrolit
1x Stabilizator 78XX

Schemat i wzór płytki gotowej do wydruku znalazłem w Internecie.

Dzięki takiemu stabilizatorowi, mogę układ zasilać baterią 9v i nic się nie spali.

Budowa minizasilacza i włącznik do termometru.

Całość wyszła ładnie, jednak po 2 dniach zdecydowałem, że zbuduję nową płytkę, która będzie ładniejsza, estetyczniejsza i będzie miała wbudowany minizasilacz. Wyciąłem więc większy kawałek laminatu, wyprasowałem obok siebie schemat minizasilacza i całego termometru, i zasilanie OUT z zasilacza markerem podprowadziłem do zasilania termometru, dzięki temu mam jedną płytkę ;)

Ostateczna wersja płytki, zamontowana w obudowie.

Luty dzięki kalafonii tym razem wyszły lepsze, bez zwarć i dużo szybciej.

Zapomniałem wspomnieć. Od strony druku należy wlutować rezystor 4,7k podciągający magistralę 1-Wire (nóźka 9 układu U2) do plusa zasilania.
Czujnik montujemy na przewodzie, ja użyłem skrętki, a następnie izolujemy czujnik, ja użyłem rurek termokurczliwych, znanych z poprzedniego projektu.

Zostało umieścić wszystko w obudowie. Ja posłużyłem się do tego jakimś pudełeczkiem z plastiku, które było ciężkie w obróbce, bo gięło się jakby miało zaraz złamać, dlatego wyszło jak wyszło. Ze starego kalkulatora wymontowałem kawałek szybki, aby nawet w słoneczny dzień wyświetlacz był przejrzysty. Całość ''zasmarkałem'' klejem na gorąco a na przód nakleiłem karteczkę, głównie aby zasłonić fałdy kleju. Oto efekt końcowy!

Termometr ciągle testowany, wszystko działa jak należy, jutro chyba pierwsza warka z jego udziałem, tym razem celuję w 50l AIPY :D

Poza tym, do mojego Pilsa wg tej receptury(42L):

19.04 - warzenie Pilsa II


słód pilzneński 8,5kg
słód monachijski 0,5kg
słód wiedeński 0,5kg

Chmiele

Chmiel Hallertau Tradition - 110g
Chmiel Saaz- 80g

Musiałem zbudować lodówkę, bo ostatnio fermentacja w 12stopniach dała mocno kwiatowy posmak, więc zbiłem temperaturę do 9stopni, za pomocą styropianu i butelek z wodą. Co 24 godziny wymieniam 6 1.5L butelek, temperatura się utrzymuje na stałym poziomie. Mam jednak obawy, że to piwko będzie miało infekcję.. Czas je zlewać na cichą.

Tym dysponowałem.

To udało mi się złożyć ;)

Ok, kolejne piwko, które uwarzyłem to drugi Koelsch. 
24.04 - warzenie kolescha II
Skład taki jak przy pierwszym, tym razem jednak użyłem chmielu Saaz zamiast Lubelskiego. Piwo jest przyjemniejsze w smaku, mimo, że dopiero zlewam je na cichą. Fajnie było, bo zebrałem się, żeby wymienić butlę z gazem i piwo warzyłem w piwnicy, na taborecie gazowym. Całość poszła duuuuużo szybciej, niż miało to miejsce na kuchence gazowej w kuchni. Wygodniej też jest stawiać garnek z 30 litrami brzeczki na taborecie o wysokości 20 centymetrów, niż na kuchence gazowej 1.20m... Poza tym, dostałem kawałek starej chłodniczki, która zamknięta była w puszkę ze stali. Rozciąłem puszkę i ukazała się moim oczom mała wężownica z miedzi. Skręcona była może z 1.5metra rurki, rozciągnąłem spiralę i wyciągnąłem rurki, aby były na zewnątrz gara, dzięki temu otrzymałem małą chłodnicę, która schładza 27 litrów brzeczki, do 20 stopni, przy minimalnym przepływie wody w jakieś 30-40 minut. W porównaniu do 5 godzin w śniegu to raczej spora różnica.. Poniżej fotki chłodnicy i nowego stanowiska roboczego.

Praca na taborecie gazowym idzie w mgnieniu oka, 15L do wrzątku w 25 minut :oo

Chłodzenie, poprowadziłem wąż ogrodowy z kranika od pralki, która aktualnie była uszkodzona, generalnie nie będzie z tym problemu w przyszłości. Chłodnica i węże nie mają kontaktu z brzeczką.

Woda podlewa ogród :) Wylatywała zimna, sam nie wiem jak to wpływa na wydajność, ale chłodziło dobrze.

Chłodnica po akcji,ubrudzona w chmielinach.. Aby ją odkazić włożyłem na 15 minut do chmielenia.

To byłoby na tyle, poza tym, w moim kalendarium browarnika były jeszcze 2 ważne daty:

22.04 - kapslowanie Koelscha I
25.04 - kapslowanie pale ale.

Do usłyszenia wkrótce!
Maciek

Termometr elektroniczny + butelkowanie Stouta + cicha Koelsch.

Siemacie!
Jakaś przerwa w pisaniu nastąpiła, bo produkcja piwa wygląda wciąż tak samo, a zresztą teraz jest przerwa w warzeniu. Czuć sesję na polibudzie, zbliża się wielkimi krokami, żeby tylko dać rade z fizyki i grafiki to będę bardzo szczęśliwy, jeszcze bardziej jak to obleję nad wodą z wędką ;)

W moim Browarze Aptecznym miałem problem z temperaturami, problem polega na tym, że termometr elektroniczny, który jest dokładny, szybki i wygodny w użyciu - nie jest mój.. Nie chcąc go dłużej przetrzymywać postanowiłem sam skonstruować termometr, który będzie bardzo dokładny, tani, w miarę prosty w budowie. Wybór padł na popularny układ pomiarowy DS9097. Całość układu jest podpinana do komputera poprzez gniazdo COM ( RS232), dlatego nie potrzebuje zewnętrznego zasilania. Ok, zacznijmy od schematu :

Schemat układu ds9097.

Układ składa się z następujących elementów:

• 1x DallasSemiconductor DS1820 temperature sensor (został użyty DS 18B20)
• 2x dioda schottky 1N5818 (lub odpowiedniki - BAT85)
• 1x dioda zenera 6.2V 1N5234 (lub odpowiednik)
• 1x dioda zenera 3.9V 1N5228 (lub odpowiednik)
• 1x złącze RS232C żeńskie + obudowa
• 1x rezystor 1,5KOhm

 Większość elementów mogłem znaleźć w domu, bo są dosyć podstawowe i popularne (poza samym DS18B20) jednak dla zobrazowania inwestycji, wszystko kupiłem w sklepie. Całość wyniosła mnie uwaga - 6zł! 

Mając schemat, możemy przystąpić do lutowania, całość jest dosyć prosta w budowie, należy wiedzieć co to anoda i katoda i nie zrobić zwarcia. Niektóre elementy połączyłem ze sobą przed lutowaniem, aby zajęły mniej miejsca i zmieściły się w obudowie. W efekcie tego otrzymałem takiego 'pająka' : 

Lutowanie rozpocząłem od anody diody D1 wsuniętej w 5 pin DB9. Jej katoda została włożona do 4 pinu, razem z katodami diod D2 i D3 skróconymi do ok. 10mm od obudowy. Anody wygiąłem tak, by końcówka weszła do 2 pinu gniazdka. Końcówkę rezystora R1 i anody diody D4 skróciłem do 5mm, wsunąłem w pin 3 i zalutowałem. Pozostałą nóżkę okręciłem wokół anod diod D2, D3 i zespoliłem kropelką cyny. To miejsce stanowi masę dla układu U1 DS18b20 i należy tam przylutować jedną żyłę przewodu. Druga musi łączyć się z pinem 4 gniazdka, czyli z katodami D1, D2, D3.  Opis może wydawać się zagmatwany, więc warto spojrzeć na poniższe zdjęcie:
 

Już na podstawie samych zdjęć możecie sobie taki termometr skonstruować, wyraźnie widać, do którego gniazda ma przyjść katoda a do którego anoda. Przylutowane kable prowadzą do czujnika temperatury DS18B20. Wejścia w gnieździe są numerowane, więc nie ma problemu z ich identyfikacją. 

Do końca przewodu dolutowałem czujnik DS18b20 – połączone nóżki 1 i 3 do żyły przylutowanej do pinu 2 gniazdka, środkową nóżkę do żyły połączonej z pinem 4.

Testowe luty, w celu sprawdzenia czy układ w ogóle będzie działał.

 10 razy sprawdziłem, czy wszystko jest polutowane jak trzeba, żeby nie uwalić komputera. Sprawdziłem - działa! Pokazuje taką samą temperaturę jak termometr używany do zacierania, jest chyba nawet dokładniejszy, bo nie przekłamuje o 0.5stopnia tak jak tamten i szybciej zmienia się na nim temperatura. Wszystko śmiga w programie maxitermo (niestety na stacjonarnym komputerze, do laptopa będę musiał zrobić przelotkę na usb, w sumie to już taką mam:)).

Test 1: bez palca.

Test 2: obmacuję czujnik ciepłymi palcami.

Całość w wersji testowej wyglądała tak:

Do celów badawczych typu termometr pokojowy, taki układ wystarczy, ja jednak go wkładam do gorącej cieczy, trzeba wiec go zaizolować najlepiej jak się da.

W celu izolacji użyłem rurek termokurczliwych i lakieru do paznokci. Najpierw pomalowałem nóżki czujnika lakierem, na nie nałożyłem małe koszulki termokurczliwe i zalutowałem, następnie podgrzałem, a lakier się wręcz wylał z rurek i utworzył masę izolującą. Następnie nasunąłem koszulkę na czujnik i przewody już zaizolowane,podgrzałem(wtedy się zaciska) i zawinąłem ''ślimaka'' z zapasu, aby woda się nie dostała od góry. Na koniec założyłem dużą rurkę termokurczliwą aby usztywnić i uszczelnić sam przewód.

A właśnie, przewód jakiego użyłem do kontaktu czujnik - komputer to przewód sieciowy, z którego użyłem tylko dwóch żył. Długość takiego przewodu to maks 30metrów a na nim niezliczona ilość takich czujników, możemy monitorować temperaturę w całym domu :)

Ok, więc tak to wygląda po złożeniu i zaizolowaniu:

Cały pająk dopasowany do obudowy. Niektóre elementy jak widać skróciłem, jest to zalecane, jeżeli chcemy wszystko zmieścić w obudowie do takiej wtyczki.

Kapilara wykonana z rurek termokurczliwych i całość złożona do kupy:)

Na końcu czarnej rurki widać czujnik, bałem się, że przez izolacje będzie przekłamywał, działa jak należy :)

Czas na testy, zagotowałem wodę, włożyłem mój termometr i ten, którego używałem do wcześniejszych warek i zacząłem testować. Woda spadła do 50stopni, mój termometr pokazywał wynik szybciej niż taki ze sklepu. Szczelny jest w 100%, żadnych zwarć, spięć i nic z tych rzeczy. Jednym słowem polecam!
Ja mam w planach przerobić pająka na płytkę i zamontować na niej prosty układ 2 wyświetlaczy jednocyfrowych(po 1zł sztuka) i jakieś zasilanie na bateryjkę. Układ dalej pozostanie tani i prosty, a będzie już niezależny od komputera. Jednym słowem POLECAM!

Poza tym, w moim browarze ciągle coś się dzieje. Wczoraj zabutelkowałem stouta, wyszło mi 19.5L płynu, część zlałem do butelek przezroczystych, do szybkiego spożycia dla tych, którym się należy:) Przy okazji zwolnił się balon do cichej fermentacji, więc przelałem koelsch'a, ja pierdziu, tak klarownego piwa po burzliwej jeszcze nie widziałem! A w smaku? PYSZNY! Tym bardziej, że to moja receptura, sam modyfikowałem i dobierałem składniki, eksperyment się powiódł. Piwko delikatne i myślę, że kobietom może zasmakować. Zobaczymy, na testy jeszcze za wcześnie.

Więc podsumowując: 13.04.2013r: Butelkowanie Stouta i przelew na cichą Koelscha po 7dniach fermentacji burzliwej.

Pzdr