Zutatendosierer (Bier und Käse)

In den Modi Bier («Пиво») und Käseherstellung («Сыроварение») müssen während des Programmablaufs Zutaten zugegeben werden: beim Bier Hopfen (meist 2-4 Mal pro Kochen), beim Käse Starterkultur, Enzym, Calciumchlorid, Salz und Gewürze. Samovar kann das selbst erledigen oder Sie im richtigen Moment daran erinnern. Unten finden Sie vier eingebaute Wege, einen Dosierer umzusetzen – vom einfachsten bis zum flexibelsten –, jeweils mit dem nötigen Zubehör und der Einstellung im Programm, danach einen Überblick über Eigenbauten von Brauern aus aller Welt und wie man sie an Samovar anschließt.

Allgemeines zu den Programmen finden Sie in den Abschnitten Maischprogramm und Programm zur Käseherstellung; die Erweiterungsplatine ist auf der Seite I2CStepper beschrieben, die Skripte im Abschnitt Lua.

 

Es wird keine Hardware benötigt. Im richtigen Moment lässt Samovar den Summer ertönen, zeigt eine Meldung auf dem Display und in der Weboberfläche an und sendet eine Push-Benachrichtigung an die mobile App und die Website. Die Zutat geben Sie selbst zu.

Vorteile: Es muss nichts gebaut werden. Nachteile: Sie müssen in der Nähe sein; beim Bier hängt der genaue Zeitpunkt von Ihnen ab.

 

Das ist der eingebaute automatische Dosierer für trockene Zutaten im Bier-Modus. Zusammen mit der Meldung „Hopfen zugeben!“ dreht Samovar den Hauptschrittmotor (der in anderen Modi die Abnahmepumpe antreibt) um genau 1/20 Umdrehung (18°). Auf der Motorwelle sitzt eine Scheibe mit Fächern, darunter eine feste Platte mit einem einzigen Loch über der Brennblase. Nach jeder Drehung steht das nächste Fach über dem Loch, und sein Inhalt fällt in die Würze.

Was Sie brauchen. Einen NEMA17-Schrittmotor (am Pumpenanschluss von Samovar angeschlossen, kein eigener Treiber und keine Einstellungen nötig), eine Scheibe aus lebensmittelechtem Kunststoff oder Edelstahl mit 150-200 mm Durchmesser und 20 Fächern im Kreis (oder weniger, siehe unten), eine Bodenplatte mit einem Loch und einen Deckel, damit der Dampf der kochenden Würze den Hopfen nicht feucht macht. Die Scheibe lässt sich bequem im 3D-Drucker herstellen. Der Hopfen wird in Drehrichtung in die Fächer gefüllt, beginnend mit dem Fach neben der Auswurföffnung.

Einstellung im Programm. Nichts Zusätzliches: Jede „B“-Zeile ist eine Gabe. Der Schritt erfolgt am Ende der Zeile, daher fällt die erste Portion (zum Beispiel „Hopfen bei 60 Minuten“) am Ende der ersten „B“-Zeile, die man kurz machen kann, etwa 1 Minute. Der Mikroschrittmodus des Treibers muss wie bei der Pumpe 1/16 sein.

Wenn es nicht 20 Fächer sind. Der Winkel eines Schritts ist in der Firmware in der Funktion HopStepperStep() (Datei beer.h) festgelegt: TargetStepps = 360 / 1.8 * 16 / 20, wobei 20 die Anzahl der Fächer auf dem vollen Kreis ist. Für eine Scheibe mit 10 Fächern ersetzen Sie 20 durch 10 und flashen Samovar neu. Statt einer Scheibe können Sie eine Trommel mit Längsfächern auf einer waagerechten Welle bauen; die Berechnung ist dieselbe.

Vorteile: vollautomatisches Brauen, keine Elektronik über die Standardausstattung hinaus. Nachteile: nur trockene Zutaten; im Käse-Modus wird dieser Schritt nicht ausgeführt (dort ist der Motor mit der Pumpe belegt).

 

Im Modus Käseherstellung arbeitet der Hauptschrittmotor von Samovar als Dosierpumpe. Eine Programmzeile „D“ (Dosierung) mit der Methode „Lokaler Schrittmotor“ («Локальный шаговый двигатель») fördert das eingestellte Volumen in Millilitern mit der eingestellten Geschwindigkeit in ml/min: zum Beispiel 25 ml Calciumchloridlösung in 1 Minute oder 50 ml verdünntes Enzym in 2 Minuten. Nach Ende der Förderung geht das Programm selbst zur nächsten Zeile; wird das Volumen nicht innerhalb der Zeit „Timeout, Min.“ («Тайм-аут, мин») gefördert, stoppt die Käseherstellung mit einer Meldung.

Was Sie brauchen. Einen Schlauchpumpenkopf für einen NEMA17-Schrittmotor (derselbe wie für die Abnahme bei der Rektifikation) und lebensmittelechten Silikonschlauch. Das Ansaugende des Schlauchs kommt in den Behälter mit der Lösung, das Auslaufende wird oberhalb des Milchspiegels in den Käsekessel geführt. Bereiten Sie die Lösung vorher zu; Starterkultur und Enzym werden in abgekochtem Wasser verdünnt, damit das Volumen groß genug ist, dass die Pumpe es genau fördern kann.

Kalibrierung. Das Volumen wird mit dem Wert „Schrittzahl der Pumpe“ («Количество шагов насоса») (Schritte pro 1 ml) in Schritte umgerechnet. Er wird auf der Registerkarte Einstellungen → Pumpe mit der Schaltfläche „Pumpenkalibrierung“ («Калибровка насоса») ermittelt (siehe Pumpe): Die Pumpe fördert Flüssigkeit in einen Messbehälter, Sie geben das tatsächliche Volumen ein, und Samovar speichert den Koeffizienten. Kalibrieren Sie mit demselben Schlauch und derselben Flüssigkeit, die Sie dosieren werden, und füllen Sie den Schlauch vorher, sonst geht die erste Portion für das Befüllen drauf.

Mehrere Komponenten. Eine Pumpe, eine Lösung. Müssen während eines Suds zwei oder drei verschiedene Lösungen zugegeben werden, setzen Sie zwischen die „D“-Zeilen eine „W“-Zeile „Zutat zugeben“ («Внести добавку») und stecken den Ansaugschlauch (nach dem Spülen) in einen anderen Behälter um, oder verwenden Sie eine zweite Pumpe auf der I2CStepper-Platine (Variante 4).

Vorteile: genaues Volumen und genaue Zeit, keine Handarbeit. Nachteile: nur Flüssigkeiten; eine Komponente pro Pumpe.

 

Die I2CStepper-Platine gibt Samovar einen zweiten Schrittmotor (Adresse 2 – die Pumpe) und vier Relais. Die Firmware dosiert damit nicht von selbst, aber all das steht in einem Lua-Skript zur Verfügung, das von der Programmzeile „L“ gestartet wird: In der Zeile wählen Sie eine .lua-Datei und übergeben ihr Parameter (zum Beispiel eine Relaisnummer und ein Volumen), sodass ein Skript alle Gaben bedient. Das Skript schaltet die Pumpe oder das Relais ein, wartet auf das Ende und ruft setNextProgram() auf, um zur nächsten Zeile zu gehen.

Flüssigkeiten – die I2C-Pumpe. Die Funktion i2cpump_start(rate, volume) fördert volume ml mit rate l/h; die Schritte pro 1 ml stammen aus dem Feld „Schrittzahl der I2C-Pumpe“ («Количество шагов I2C насоса») (Einstellungen → Pumpe), die Kalibrierung erfolgt auf der Seite „I2CStepper“. Ein Beispielskript dose_pump.lua, das das Volumen aus dem ersten Parameter der Zeile (im Programm: Datei dose_pump.lua, Parameter 20) mit 6 l/h zugibt:

-- dose_pump.lua: arg[1] ml Lösung mit der I2CStepper-Pumpe zugeben

if i2cpump_start(6, tonumber(arg[1])) == 1 then

  while i2cpump_get_running() == 1 do delay(500) end

  sendMsg("Lösung zugegeben", 2)

else

  sendMsg("I2CStepper-Pumpe antwortet nicht", 1)

end

setNextProgram()

Trockene Zutaten – Relais und Trichter mit Klappe. Für jede Portion Hopfen (oder Salz, Gewürze) wird über der Brennblase ein kleiner Trichter gebaut, dessen Boden von einer Klappe an einem 12-V-Elektromagneten (Hubmagnet) verschlossen ist. Das Relais der Platine versorgt den Elektromagneten, die Klappe öffnet sich, und die Portion fällt in die Brennblase. Vier Relais, vier Portionen; jede wird vorab beim Befüllen abgemessen. Ein Beispielskript dose_rele.lua, das die Trichterklappe am Relais mit der Nummer aus dem Zeilenparameter (im Programm: Datei dose_rele.lua, Parameter 3) für anderthalb Sekunden öffnet:

-- dose_rele.lua: eine Portion aus dem Trichter an Relais arg[1] abwerfen

set_i2c_rele_state(tonumber(arg[1]), 1)

delay(1500)

set_i2c_rele_state(tonumber(arg[1]), 0)

sendMsg("Hopfen zugegeben", 2)

setNextProgram()

Jede Gabe bekommt im Programm ihre eigene „L“-Zeile mit derselben Datei und eigenem Parameter (Relaisnummer oder Volumen); der Timeout der Zeile wird in Sekunden angegeben.

Welche Relais frei sind. Im Bier-Modus ist das erste Relais der Platine mit der Würzeumwälzpumpe belegt (siehe Seite „I2CStepper“); die übrigen drei nutzt die Firmware nicht. Im Modus Käseherstellung belegt die Firmware keine Relais der Platine (Rührwerk und Ablassventil hängen an den eigenen Relais 2 und 4 von Samovar). Ob die Platine antwortet, können Sie mit der Funktion check_I2C_device(2) prüfen.

Eine Besonderheit beim Bier. Die „L“-Zeile ist eine eigene Programmzeile, und auf ihr wird das Kochen nicht automatisch gehalten; machen Sie sie daher kurz (einige Sekunden). Die nächste „B“-Zeile erkennt das Kochen erneut – die Würze kocht dann noch, das geht also schnell. Wenn Sie nur Hopfen nach Zeitplan brauchen, ist Variante 2 einfacher: Sie braucht weder Platine noch Skript.

Vorteile: beliebig viele Komponenten, flüssig und trocken, völlige Freiheit in der Logik. Nachteile: Sie brauchen eine I2CStepper-Platine, eine Firmware mit Lua-Unterstützung und ein Skript.

 

Kommerzielle Brauautomaten lösen dieselbe Aufgabe auf unterschiedliche Weise: Brewie und PicoBrew Zymatic halten den Hopfen in vier Körben und leiten im richtigen Moment Würze durch den nächsten Korb; MiniBrew setzt ein Karussell mit sechs Zylindern auf den Deckel; Grainfather und Braumeister geben keinen Hopfen zu, sie senden nur eine Benachrichtigung (wie Variante 1). In Heimwerkstätten (Foren von Homebrew Talk, Projekte für CraftBeerPi und BrewTroller, Artikel in Brew Your Own) sind die folgenden Bauarten am häufigsten. Alle lassen sich auf eine der bereits beschriebenen Arten an Samovar anschließen: ein Schritt des Hauptschrittmotors auf einer „B“-Zeile, eine „D“-Zeile beim Käse oder ein Relais bzw. Motor der I2CStepper-Platine aus Lua.

Sektordosierer: Becher oder Gläser auf einer Welle. N Becher (Kunststoffbecher, abgeschnittene Flaschen, kleine Gläser mit Klappdeckel) sind fächerförmig im Abstand von 360°/N fest auf der waagerechten Welle eines Schrittmotors befestigt. Solange ein Becher in der oberen Kreishälfte ist, steht er mit der Öffnung nach oben; eine Drehung zum nächsten Sektor bringt den nächsten Becher über die Waagerechte, und die Portion fällt in die Brennblase. Ein Glas mit Klappdeckel ist praktischer als ein offener Becher: Bis es kippt, schützt der Deckel den Hopfen vor Dampf, und beim Kippen öffnet er sich durch sein Eigengewicht. Der Vorteil ist die Einfachheit: Es werden weder präzise Fächer noch eine Bodenplatte benötigt. Für Samovar: Der Motor kommt an den Pumpenanschluss, in HopStepperStep() setzen Sie statt 20 die Becherzahl N ein (bei 4 Bechern ist ein Schritt 90°), und jede „B“-Zeile kippt einen Becher. Die Welle muss über dem Rand der Brennblase und möglichst seitlich der Dampfsäule liegen; bringen Sie über den Bechern einen Schutzschirm an.

Scheibe mit Rohren („Lazy Susan“). Der häufigste Eigenbau auf Homebrew Talk: eine Scheibe mit 150 mm Durchmesser und 6-8 senkrechten Rohren (⌀25-30 mm, 100-150 mm hoch, fassen etwa 30 g Pellets), darunter eine feste Platte mit einem Loch; als Antrieb dient ein kräftiges Servo oder ein preiswerter 28BYJ-48-Schrittmotor mit ULN2003-Treiber, für einen genauen Halt wird ein Mikroschalter oder ein optischer Sensor an einer Nocke eingebaut. Es ist dasselbe Karussell wie in Variante 2, nur mit hohen geraden Rohren statt kleiner Fächer. Die Erfahrung der Erbauer: In Rohren mit konischem Boden bleiben Pellets hängen, die Wände müssen also gerade und glatt sein; Pulver und feuchter Hopfen rieseln nicht, es braucht trockene Pellets; ein Schutzschirm oder Dampfabzug über der Brennblase ist Pflicht, sonst werden die Pellets nach 20-30 Minuten Kochen feucht und verklumpen. Mit Samovar wird er wie Variante 2 verwendet, die Rohrzahl wird in HopStepperStep() eingesetzt; auf Wunsch kann die Scheibe auch an einen Motor der I2CStepper-Platine gesetzt und aus Lua mit der Funktion set_stepper_by_time gedreht werden.

Schneckendosierer. Eine Bauart aus automatischen Fisch- und Katzenfutterautomaten (siehe Projekte auf Instructables und GitHub): ein Trichter über einem waagerechten Rohr, im Rohr eine Förderschnecke auf der Welle eines Schrittmotors; die Dosismenge wird über die Zahl der Umdrehungen eingestellt. Die Teile werden im 3D-Drucker gedruckt, die Schnecke hat 20-30 mm Durchmesser. Er dosiert jedes rieselfähige Produkt aus einem Trichter in Portionen beliebiger Größe: Salz, Zucker, Gewürze, Hopfenpellets. Für Samovar ist ein solcher Dosierer dieselbe „Pumpe“: Im Käse-Modus kommt er an den Pumpenanschluss, wird mit der Schaltfläche „Pumpenkalibrierung“ («Калибровка насоса») kalibriert (das Produkt wird in einen Messbecher geschüttet und sein Volumen in ml eingegeben) und mit einer „D“-Zeile mit der Methode „Lokaler Schrittmotor“ («Локальный шаговый двигатель») dosiert. Einen zweiten gleichen Dosierer kann man an die I2CStepper-Platine (Adresse 2) hängen und aus Lua mit der Funktion i2cpump_start(rate, volume) starten. Nachteil: ein Trichter, ein Produkt; für 3-4 verschiedene Hopfensorten brauchen Sie 3-4 Schnecken oder ein Karussell.

Kontinuierliche Hopfenzugabe. Für Sorten mit „continuous hopping“ (Hopfen wird während des ganzen Kochens in dünnem Strahl zugegeben) beschreibt Brew Your Own einen Dosierer aus einem 60 cm langen Rohrstück mit ⌀100 mm, an dessen unterem Ende sich eine Lochscheibe dreht, angetrieben von einem Motor mit 1 U/min; die Pellets fallen im Mittel mit etwa 8 g pro 10 Minuten, und Stifte auf der Scheibe verhindern eine Brückenbildung. Mit Samovar wird der Motor für die ganze „B“-Zeile von einem Relais der I2CStepper-Platine eingeschaltet (set_i2c_rele_state) oder vom Schrittmotor der Platine gedreht (set_stepper_by_time).

Klappe mit Servo oder Getriebemotor. In CraftBeerPi-Projekten (Plugin HopDropper) wird eine Schale mit Abteilen von einem langsamen 12-V-Getriebemotor über ein Zahnradpaar bewegt, und die Steuerung liefert nur für eine bestimmte Zeit Strom; ein anderes beliebtes Schema ist ein Becher an einem Servoarm, der an der Wand der Brennblase abseits vom Dampf hängt. Das Servo wird an den Ausgang SERVO_PIN von Samovar angeschlossen (derselbe, der bei der Rektifikation die Behälter umschaltet) und aus Lua mit der Funktion setServoAngle(angle) gedreht: zum Beispiel öffnet setServoAngle(90) die Klappe, delay(1500), setServoAngle(0) schließt sie. Versorgen Sie ein kräftiges Servo aus einer eigenen 5-6-V-Quelle, nicht von der Platine. Ein Mechanismus mit 12-V-Getriebemotor wird von einem Relais der I2CStepper-Platine für 1-3 Sekunden eingeschaltet (so lange dauert eine Drehung bis zum Anschlag oder bis zu einer Nocke mit Mikroschalter). Die Steuerung erfolgt wie in Variante 4. Ein Beispielskript tip_cup.lua mit einem Becher am Servoarm (im Programm eine „L“-Zeile mit dieser Datei):

-- tip_cup.lua: den Becher am Servoarm kippen

setServoAngle(150)

delay(1500)

setServoAngle(0)

sendMsg("Hopfen zugegeben", 2)

setNextProgram()

Mit Würze durchspülte Körbe. Das Prinzip von Brewie/Zymatic: Der Hopfen liegt in Siebkörben außerhalb der Brennblase, und die Würzeumwälzpumpe leitet den Strom im richtigen Moment durch den nächsten Korb. Zu Hause ist das der aufwendigste Weg (Sie brauchen eine Pumpe, mehrere Magnetventile an I2CStepper-Relais und Verrohrung), dafür ist der Hopfen sicher vor Dampf geschützt, und über der Brennblase muss nichts geschüttet werden. Für Samovar werden die Ventile aus Lua mit der Funktion set_i2c_rele_state geschaltet, die Pumpe über das erste Relais der Platine (im Bier-Modus steuert es ohnehin die Würzeumwälzpumpe).

Ideenquellen:

 

Allgemeine Tipps: Halten Sie Zutaten unter einem Deckel (Dampf und Kondensat sind der Hauptfeind von Trockendosierern), testen Sie den Dosierer vorher mit Wasser und im Testmodus, und wählen Sie Flüssigkeitsvolumen nicht unter 10-20 ml, damit der Fehler der Pumpe nicht ins Gewicht fällt.