Doseurs d'additifs (Bière et Fromage)

Dans les modes Bière («Пиво») et Fabrication du fromage («Сыроварение»), des additifs doivent être ajoutés au fil du programme : le houblon dans la bière (généralement 2 à 4 fois par ébullition), et le ferment, l'enzyme, le chlorure de calcium, le sel et les épices dans le fromage. Samovar peut le faire lui-même ou vous prévenir au bon moment. Vous trouverez ci-dessous quatre façons intégrées de réaliser un doseur, de la plus simple à la plus souple, avec ce qu'il faut pour chacune et la manière de la définir dans le programme, puis un tour d'horizon des réalisations artisanales utilisées par les brasseurs du monde entier et de leur raccordement à Samovar.

Les informations générales sur les programmes se trouvent dans les sections Programme d'empâtage et Programme de fabrication du fromage ; la carte d'extension est décrite à la page I2CStepper ; les scripts, dans la section Lua.

 

Aucun matériel n'est nécessaire. Au bon moment, Samovar déclenche le buzzer, affiche un message à l'écran et dans l'interface web et envoie une notification push à l'application mobile et au site. Vous ajoutez l'additif vous-même.

Avantages : rien à construire. Inconvénients : vous devez être à proximité ; pour la bière, la précision du moment dépend de vous.

 

C'est le doseur automatique d'additifs secs intégré au mode Bière. En même temps que le message « Ajoutez le houblon ! », Samovar fait tourner le moteur pas à pas principal (celui qui entraîne la pompe de soutirage dans les autres modes) d'exactement 1/20 de tour (18°). Un disque à alvéoles est monté sur l'arbre du moteur, et en dessous se trouve une plaque fixe percée d'un seul trou au-dessus du bouilleur. Après chaque rotation, l'alvéole suivante se trouve au-dessus du trou et son contenu tombe dans le moût.

Ce qu'il faut. Un moteur pas à pas NEMA17 (branché sur le connecteur de pompe de Samovar, sans driver ni réglage supplémentaire), un disque en plastique alimentaire ou en inox de 150-200 mm de diamètre avec 20 alvéoles sur le pourtour (ou moins, voir ci-dessous), une plaque de fond percée d'un trou et un couvercle pour que la vapeur du moût en ébullition n'humidifie pas le houblon. Le disque s'imprime facilement en 3D. Le houblon se place dans les alvéoles dans l'ordre de rotation, en commençant par l'alvéole voisine de la fenêtre de déversement.

Comment le définir dans le programme. Rien de plus : chaque ligne « B » correspond à un ajout. La rotation a lieu à la fin de la ligne, donc la première portion (par exemple, « houblon à 60 minutes ») tombe à la fin de la première ligne « B », que l'on peut rendre courte, par exemple 1 minute. Le mode micropas du driver doit être de 1/16, comme pour la pompe.

S'il n'y a pas 20 alvéoles. L'angle d'un pas est défini dans le micrologiciel, dans la fonction HopStepperStep() (fichier beer.h) : TargetStepps = 360 / 1.8 * 16 / 20, où 20 est le nombre d'alvéoles sur un tour complet. Pour un disque à 10 alvéoles, remplacez 20 par 10 et reflashez Samovar. Au lieu d'un disque, vous pouvez faire un tambour à compartiments longitudinaux sur un arbre horizontal ; le calcul est le même.

Avantages : brassage entièrement automatique, aucune électronique en plus de l'équipement standard. Inconvénients : additifs secs uniquement ; cette rotation n'est pas effectuée en mode Fromage (le moteur y est occupé par la pompe).

 

En mode Fabrication du fromage, le moteur pas à pas principal de Samovar sert de pompe doseuse. Une ligne de programme « D » (dosage) avec la méthode « Moteur pas à pas local » («Локальный шаговый двигатель») délivre le volume réglé en millilitres au débit réglé en ml/min : par exemple, 25 ml de solution de chlorure de calcium en 1 minute ou 50 ml d'enzyme diluée en 2 minutes. À la fin de la distribution, le programme passe de lui-même à la ligne suivante ; si le volume n'est pas délivré dans le temps « Délai, min » («Тайм-аут, мин»), la fabrication du fromage s'arrête avec un message.

Ce qu'il faut. Une tête péristaltique pour moteur pas à pas NEMA17 (la même que pour le soutirage en rectification) et un tuyau en silicone alimentaire. L'extrémité d'entrée du tuyau plonge dans le récipient de solution, l'extrémité de sortie est amenée dans la cuve à fromage au-dessus du niveau du lait. Préparez la solution à l'avance ; le ferment et l'enzyme se diluent dans de l'eau bouillie, afin que le volume soit suffisant pour que la pompe le délivre avec précision.

Étalonnage. Le volume est converti en pas d'après la valeur « Nombre de pas de la pompe » («Количество шагов насоса») (pas pour 1 ml). Elle se règle dans l'onglet Réglages → Pompe avec le bouton « Étalonnage de la pompe » («Калибровка насоса») (voir Pompe) : la pompe refoule du liquide dans un récipient gradué, vous saisissez le volume réel et Samovar enregistre le coefficient. Étalonnez avec le même tuyau et le même liquide que ceux que vous doserez, et remplissez le tuyau au préalable, sinon la première portion sert à le remplir.

Plusieurs composants. Une pompe, une solution. Si deux ou trois solutions différentes doivent être ajoutées pendant une fabrication, placez une ligne « W » « Ajouter un additif » («Внести добавку») entre les lignes « D » et déplacez le tuyau d'entrée vers un autre récipient (en le rinçant), ou utilisez une seconde pompe sur la carte I2CStepper (option 4).

Avantages : volume et moment précis, aucun travail manuel. Inconvénients : liquides uniquement ; un composant par pompe.

 

La carte I2CStepper apporte à Samovar un second moteur pas à pas (adresse 2 - la pompe) et quatre relais. Le micrologiciel ne dose pas lui-même avec eux, mais tout cela est accessible depuis un script Lua lancé par la ligne de programme « L » : dans la ligne, vous choisissez un fichier .lua et lui passez des paramètres (par exemple, un numéro de relais et un volume), de sorte qu'un seul script sert pour tous les ajouts. Le script enclenche la pompe ou le relais, attend la fin et appelle setNextProgram() pour passer à la ligne suivante.

Liquides - la pompe I2C. La fonction i2cpump_start(rate, volume) pompe volume ml au débit rate l/h ; le nombre de pas pour 1 ml est pris dans le champ « Nombre de pas de la pompe I2C » («Количество шагов I2C насоса») (Réglages → Pompe), l'étalonnage se fait sur la page « I2CStepper ». Exemple de script dose_pump.lua qui ajoute le volume indiqué dans le premier paramètre de la ligne (dans le programme : fichier dose_pump.lua, paramètre 20) à 6 l/h :

-- dose_pump.lua: add arg[1] ml of solution with the I2CStepper pump

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

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

  sendMsg("Solution added", 2)

else

  sendMsg("I2CStepper pump is not responding", 1)

end

setNextProgram()

Additifs secs - relais et trémies à trappe. Pour chaque portion de houblon (ou de sel, d'épices), on fabrique une petite trémie au-dessus du bouilleur, dont le fond est fermé par une trappe actionnée par un électroaimant 12 V (solénoïde). Le relais de la carte alimente l'électroaimant, la trappe s'ouvre et la portion tombe dans le bouilleur. Quatre relais, quatre portions ; chacune est dosée à l'avance, au chargement. Exemple de script dose_rele.lua qui ouvre pendant une seconde et demie la trappe de la trémie sur le relais dont le numéro figure dans le paramètre de la ligne (dans le programme : fichier dose_rele.lua, paramètre 3) :

-- dose_rele.lua: drop a portion from the hopper on relay arg[1]

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

delay(1500)

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

sendMsg("Hops added", 2)

setNextProgram()

Pour chaque ajout, le programme reçoit sa propre ligne « L » avec le même fichier et son propre paramètre (numéro de relais ou volume) ; le délai de la ligne se règle en secondes.

Quels relais sont libres. En mode Bière, le premier relais de la carte est occupé par la pompe de transfert du moût (voir la page « I2CStepper ») ; le micrologiciel n'utilise pas les trois autres. En mode Fabrication du fromage, le micrologiciel n'occupe pas les relais de la carte (l'agitateur et la vanne de vidange sont sur les relais 2 et 4 de Samovar lui-même). Vous pouvez vérifier que la carte répond avec la fonction check_I2C_device(2).

Une particularité en Bière. La ligne « L » est une ligne de programme distincte, et l'ébullition n'y est pas maintenue automatiquement : faites-la donc courte (quelques secondes) ; la ligne « B » suivante détecte à nouveau l'ébullition - le moût bout encore à ce moment-là, cela va donc vite. Si vous n'avez besoin que de houblon selon un horaire, l'option 2 est plus simple : elle ne nécessite ni carte ni script.

Avantages : n'importe quel nombre de composants, liquides et secs, une liberté totale dans la logique. Inconvénients : il faut une carte I2CStepper, un micrologiciel avec prise en charge de Lua et un script.

 

Les brasseries automatiques du commerce résolvent ce problème de différentes manières : Brewie et PicoBrew Zymatic conservent le houblon dans quatre paniers et, au bon moment, font passer le moût par le panier suivant ; MiniBrew place sur le couvercle un carrousel de six cylindres ; Grainfather et Braumeister n'ajoutent pas le houblon, ils envoient seulement une notification (comme l'option 1). Dans les ateliers amateurs (forums Homebrew Talk, projets pour CraftBeerPi et BrewTroller, articles de Brew Your Own), les réalisations ci-dessous sont les plus courantes. Toutes se raccordent à Samovar par l'une des méthodes déjà décrites : une rotation du moteur pas à pas principal sur une ligne « B », une ligne « D » pour le fromage, ou un relais ou un moteur de la carte I2CStepper piloté depuis Lua.

Doseur à secteurs : godets ou pots sur un arbre. N godets (gobelets en plastique, bouteilles coupées, petits pots à couvercle basculant) sont fixés rigidement en éventail sur l'arbre horizontal d'un moteur pas à pas, tous les 360°/N. Tant qu'un godet se trouve dans la moitié supérieure du cercle, il a l'ouverture vers le haut ; la rotation vers le secteur suivant fait passer le godet suivant au-delà de l'horizontale, et la portion tombe dans le bouilleur. Un pot à couvercle basculant est plus pratique qu'un godet ouvert : tant qu'il n'a pas basculé, le couvercle protège le houblon de la vapeur, et en basculant il s'ouvre sous son propre poids. L'avantage est la simplicité : pas besoin d'alvéoles précises ni de plaque de fond. Pour Samovar : le moteur se branche sur le connecteur de pompe, dans HopStepperStep() remplacez 20 par le nombre de godets N (pour 4 godets, un pas fait 90°), et chaque ligne « B » fait basculer un godet. L'arbre doit être au-dessus du bord du bouilleur et, si possible, à l'écart du panache de vapeur ; placez un écran au-dessus des godets.

Disque à tubes (« Lazy Susan »). La réalisation artisanale la plus répandue sur Homebrew Talk : un disque de 150 mm de diamètre avec 6 à 8 tubes verticaux (⌀25-30 mm, hauteur 100-150 mm, environ 30 g de pellets chacun), sous lequel se trouve une plaque fixe percée d'un trou ; l'entraînement est un servomoteur à fort couple ou un moteur pas à pas bon marché 28BYJ-48 avec driver ULN2003, et pour un arrêt précis on installe un microrupteur ou un capteur optique sur une came. C'est le même carrousel que dans l'option 2, mais avec de hauts tubes droits au lieu de petites alvéoles. L'expérience des auteurs : les pellets se coincent dans les tubes à fond conique, les parois doivent donc être droites et lisses ; le houblon en poudre ou humide ne s'écoule pas, il faut des pellets secs ; un écran ou une évacuation de vapeur au-dessus du bouilleur est indispensable, sinon après 20 à 30 minutes d'ébullition les pellets prennent l'humidité et s'agglomèrent. Avec Samovar, il s'utilise comme l'option 2, en indiquant le nombre de tubes dans HopStepperStep() ; si vous le souhaitez, le disque peut être monté sur un moteur de la carte I2CStepper et tourné depuis Lua avec la fonction set_stepper_by_time.

Doseur à vis sans fin. Une réalisation reprise des distributeurs automatiques de nourriture pour poissons et chats (voir les projets sur Instructables et GitHub) : une trémie au-dessus d'un tube horizontal, avec à l'intérieur une vis sans fin sur l'arbre d'un moteur pas à pas ; le volume de la dose est défini par le nombre de tours. Les pièces s'impriment en 3D, la vis fait 20-30 mm de diamètre. Il dose n'importe quel produit fluide depuis une seule trémie, en portions de n'importe quelle taille : sel, sucre, épices, pellets de houblon. Pour Samovar, un tel doseur est la même « pompe » : en mode Fromage, il se branche sur le connecteur de pompe, s'étalonne avec le bouton « Étalonnage de la pompe » («Калибровка насоса») (on verse le produit dans un verre doseur et on saisit son volume en ml) et dose avec une ligne « D » utilisant la méthode « Moteur pas à pas local » («Локальный шаговый двигатель»). Un second doseur identique peut être monté sur la carte I2CStepper (adresse 2) et lancé depuis Lua avec la fonction i2cpump_start(rate, volume). Inconvénient : une trémie, un produit ; pour 3-4 variétés de houblon différentes, il faut 3-4 vis ou un carrousel.

Houblonnage continu. Pour les recettes à « houblonnage continu » (houblon ajouté en filet mince pendant toute l'ébullition), Brew Your Own décrit un doseur fait d'un morceau de tube de ⌀100 mm et 60 cm de long, avec en bas un disque perforé tournant, entraîné par un moteur à 1 tr/min ; les pellets tombent à un débit moyen d'environ 8 g toutes les 10 minutes, et des picots sur le disque les empêchent de former une voûte. Avec Samovar, le moteur est enclenché par un relais de la carte I2CStepper (set_i2c_rele_state) pendant toute la ligne « B », ou entraîné par le moteur pas à pas de la carte (set_stepper_by_time).

Trappe sur servomoteur ou motoréducteur. Dans les projets CraftBeerPi (plugin HopDropper), un plateau à compartiments est déplacé par un motoréducteur lent 12 V via une paire d'engrenages, et le contrôleur ne fait que l'alimenter pendant une durée définie ; un autre montage répandu est un godet au bout d'un bras de servomoteur, accroché à la paroi du bouilleur à l'écart de la vapeur. Le servomoteur se branche sur la sortie SERVO_PIN de Samovar (celle qui change de récipient en rectification) et tourne depuis Lua avec la fonction setServoAngle(angle) : par exemple, setServoAngle(90) ouvre la trappe, delay(1500), setServoAngle(0) la referme. Alimentez un servomoteur à fort couple par une source séparée de 5-6 V, pas par la carte. Un mécanisme à motoréducteur 12 V est enclenché par un relais de la carte I2CStepper pendant 1 à 3 secondes (le temps d'une rotation jusqu'à la butée ou jusqu'à une came avec microrupteur). La commande se fait comme dans l'option 4. Exemple de script tip_cup.lua avec un godet sur bras de servomoteur (dans le programme, une ligne « L » avec ce fichier) :

-- tip_cup.lua: tip the cup on the servo arm

setServoAngle(150)

delay(1500)

setServoAngle(0)

sendMsg("Hops added", 2)

setNextProgram()

Paniers traversés par le moût. Le principe de Brewie/Zymatic : le houblon se trouve dans des paniers grillagés hors du bouilleur, et la pompe de transfert du moût dirige le flux à travers le panier suivant au bon moment. À la maison, c'est la méthode la plus complexe (il faut une pompe, plusieurs électrovannes sur les relais I2CStepper et de la tuyauterie), mais le houblon est assurément protégé de la vapeur et rien ne doit être versé au-dessus du bouilleur. Pour Samovar, les vannes sont commandées depuis Lua avec la fonction set_i2c_rele_state, et la pompe par le premier relais de la carte (en mode Bière, il commande déjà la pompe de transfert du moût).

Sources d'inspiration :

 

Conseils généraux : gardez les additifs sous un couvercle (la vapeur et la condensation sont les principaux ennemis des doseurs secs), testez le doseur à l'avance avec de l'eau et en mode test, et prévoyez des volumes de liquide d'au moins 10-20 ml, pour que l'erreur de la pompe ne soit pas sensible.