Ферментационный шкаф

[AvrToys]

Приветствую друзья.

Хочу, поделится своими мыслями и соображения, по поводу построения «шкафа для ферментации». Выращивание табака, произвожу четвертый год (равно как, столько времени, прошиваю в частном доме, до этого жил в квартире). Первые два года, табак ферментировал более «суррогатными» способами, и на трубе отопления, и в духовке, и с помощью закапывания герметичных банок с табаком в кучу компоста.

Но после появления полноценного шкафа, вся танцы с бубном закончились. Продукт получается хорош, весь процесс автоматизирован, моего участия не требует.

Тема будет длинной, так что я по мере написания и «нарисования», буду выкладывать сообщения. Надеюсь, модераторы меня поймут правильно. Моя цель донести все свои соображения. И максимально доступно объяснить, что и как я делал.

Может, кому мой опыт покажется интересным, и он захочет повторить конструкцию. Поэтому по шагам пойдем.

[AvrToys]

общий вид


панель управления


ферментация

[AvrToys]

В 2015 году, решил озаботить себя, расчетами и созданием, ферментационного – сушильного шкафа. Не гоже, изготавливать изделие, только для ферментации табака. Сезон табаковода недолог, а шкаф будет место занимать. А в своем хозяйстве, очень часто нужен сушильный или инкубационный шкаф.

Итак, какие мои требования к шкафу:
1 пожаробезопасность
2 максимальное энергосбережение
3 доступность и дешевизна комплектующих
4 вместительность

1 место «Пожаробезопасность»

Это, наверное, самое главное, так как шкаф, оставляется на долгое время без присмотра. И следовательно, аппаратно, а равно как и программно, шкаф должен быть защищен от возгорания.
Степеней защиты, или уровней, должно быть как можно больше, каждая последующая из степеней, компенсирует предыдущею, но не исключает её.
«Безопасность, мероприятие комплексное» - как учили меня в воинском училище.

Максимальную безопасность, от возгорания материала, обеспечивает железный каркас и обшивка конструкции, НО, при таком подходе, тут же наступает конфликт со вторым условием моей задачи «максимальное энергосбережение».

Электроэнергия не самый дешевый продукт. И разбрасываться ей, просто так не стоит.

Максимальное энергосбережение обеспечивает, легкие, воздушные материалы, так как пенопласт, но тут же наступает конфликт с первым условием, пожаробезопасность.

Всё по кругу, господа, всё по кругу…

Конечно, проще всего, это использование старых корпусов от холодильников, но у меня таких нет, а инспекции по свалкам, показали, что очень быстро, такие вещи, сдаются на металлолом или растаскиваются. А табак не ждёт!

Самый, доступный материал для постройки, это дерево, в моем случае, сосна. Температура воспламенения дерева равно 250—300°. Это объясняется тем, что при нагревании из древесины выделяются легковоспламеняющиеся горючие газы (летучие продукты), а также большое количество кислорода.

Вот эту температуру и буду учитывать, при расчетах. А так же проводит, комплекс мероприятий, для увеличения температуры воспламенения.

Да. Есть огнеупорные составы, краски, но я буду использовать то, что смогу достать в шаговой доступности. Плюс, аппаратная и программная защита.

С материалом определился, и 1 и 2 пункт, получается соблюсти.

продолжение следует....

[agronom1963]

Зачем плодить клонов? Через строчку ниже - "Ферментационные шкафы".

[AvrToys]

Зачем плодить клонов? Через строчку ниже - "Ферментационные шкафы".

Материала много, не просто фотография, а полное описание. с принципиальной схемой и прошивкой. Буду публиковать по мере написания текста.

Если модераторы сочтут излишним или ненужным данный материал, то пусть закроют тему. Мешать своими изысканиями и рассуждениями не буду

[AvrToys]

Переходим к третьему пункту.

Комплектующие:

Конечно, пункт комплектующие, можно разбить на подпункты, но я думаю смогу правильно описать, логику, своего выбора.
И так, нагревательный элемент. Нагревательных элементов, есть различные варианты. Это воздушные ТЭНы, лампы, спирали и т.д.

Я для себя выбрал, ИК лампы, инфракрасная зеркальная колба (ИКЗК) на 250 Вт.

Две штуки.
Так как энергосбережения, я смогу достичь материалом, то нужды в более мощных нагревателях, отпадает. Забегая вперед скажу, при наружной температуре воздуха –20гр. Внутри шкафа (он установлен на улице под навесом, но дополнительно не отапливается), с помощью двух ламп, удерживалась температура +50гр, при цикличной работе ламп 6сек вкл - 4сек выкл.

У таких ламп, в паспорте указано, что 600°C - максимальная температура колбы. 3,5-5,0мкм - диапазон ИК волн.

Одна из причин, выбора именно таких ламп, их легкодоступность в магазинах и малая температурная инертность колбы лампы.

Можно купить лампы, с керамической колбой, но такие лампы, в разы дороже, плюс выше инертность самой колбы, то есть в программу управления такими нагревателями, придется вводить минимум ПИД (Пропорционально-интегрально-дифференцирующее) управление. Что в свою очередь, усложнит изготовление.

У ТЭНов инертность поверхности еще выше!

Недостатки ИКЗК лампы:
Хрупкая колба – устраняется путем установки защитного сеточного экрана.
Недолговечность спирали, во время включения, пока спираль холодная, может выйти из строя – устраняется аппаратно в схеме включения лампы, включение и выключение лампы, происходит во время переходы фазы напряжения, через 0.

Но невысокая цена (180руб 250Вт лампа) и продажа во всех хозяйственных или ветеринарных магазинах, компенсирует все недостатки.

С момента запуска, шкафа, 3-5 октября 2015 года, и по сей день, 10 сентября 2016 года, не одна лампа не была заменена. Надежность этих ламп, практически доказана. Шкаф использовался во всю. После окончания ферментации урожая 2015 года, шкаф, всю зиму и весну использовался как сушильный, при изготовление полок, отдельных частей конструкций и т.д. Все изделия, грунтовались или красились и сушил я их в этом шкафу. Летом 2016, шкаф использовался для сушки грибов, ягод, яблок. Так что, шкаф поработал на славу. Правда, для инкубации, не использовал еще, это задел на будущее, пока нужды не было.

Еще сразу хочу отметить один момент. В шкафу нет регуляции влажности. Посчитал этот момент , избыточный и не оправданный. Табак герметично «закатанный» в стеклянные банки, отлично ферментируется. Если делать контроль за влажностью, то выходит взаимоисключающий режим работы. С одной стороны, мы стараемся удержать температуру около 50гр, а это в свою очередь очень быстро высушивает воздух в шкафу. Если мы искусственно с помощью (как пример) УЗ генератора подаем пар, для увлажнения, то температура, очень быстро «выгонит» влажность наружу.
Если мы бы проживали в местностях, где относительная влажность, средне годичная, высокая и постоянная, то проблем бы не было. Но так как у нас не субтропики, и влажность окружающего воздуха, достаточно низкая, следовательно физика шкафа, будет стремится «высушить» всё внутри себя. Исходя из этого, герметичные стеклянные банки, закатанные крышками на время ферментации, это наше всё!


продолжение следует....

[Serg_Breaker]

нет прямой связи между влажностью воздуха извне и внутри шкафа. Так как он изолирован от внешней среды.На перегрев можно поставить термореле KSD 301, размыкается электроцепь. Это очень надежная и недорогая вещь ( 50 рублей) , можно поставить 2 штуки последовательно, для еще большей надежности.
При любой температуре влажность воздуха 75% может быть достигнута и стабильно удерживаться длительное время. Для этого необязательно иметь генератор пара, те же емкости с водой способны ее постепенно отдавать ( испарять). Один раз отработав этот режим, его можно будет постоянно использовать, пересушенный табак автоматически увлажнится до требуемой нормы, а переувлажненный наоборот, подсохнет ( в этом случае рекомендуется температуру не давать сразу 50 градусов, а вывести на нее постепенно). Тогда как влажность табака в банках какая была, такая и останется.

[AvrToys]

нет прямой связи между влажностью воздуха извне и внутри шкафа.

ну, не согласен, зависимость есть, да еще какая... и чем суше снаружи шкафа, и влажнее внутри и температура внутри выше, тем быстрее он обсушит все объекты находящиеся внутри

и зачем "городить огород", если есть более простой способ удержать влажность... в ферментации (не мне вам говорить) лучше не до увлажнить чем переувлажнить.

Тогда как влажность табака в банках какая была, такая и останется.

так в этом и прелесть! не стоит заморачиватся над физическим явлением, если мы можем его "законсервировать", в прямом и переносном смысле

Да, добавить пару строк в программу и подвесив датчик влажности, можно и этот показатель контролировать, но цимес в чем?

Это мое мнение, ни в коем случае не навязываю его никому, но второй сезон "полет нормальный", ферментация на ура, без контроля влажности!

[AvrToys]

схема ферментатора

фотографии разведенной платы, размер платы 95мм Х 45мм, вид платы, со стороны монтажа компонентов


дорожки на плате, при печати НЕ зеркалить


надписи на плате, при печати зеркалить изображение

Далее по комплектующим:
Вся электронная часть, содержит доступные компоненты, спасибо «братьям Китайцам», тут они здорово помогли. Сердцем «мозга» выбрал МК Atmel.
Почему именно он?
Да потому что, на Али продают замечательные, собранные, и с установленным необходимым обвесом, платы Arduino PRO mini. Тут и думать не надо, бери и пользуйся. Для сравнения, голый контроллер ATmega328P-AU в России стоит 150руб, плюс доставка минимум 200руб, а в Китае плата с разведенным контроллером стоит 100руб, с бесплатной доставкой. И это не упоминаю цену на экран, энкодер, тиристор и прочую «рассыпуху».

Далее, для обеспечения включения ламп при переходе сетевого напряжения через 0, я использовал оптосимистор MOC3083, данный оптосимистор имеет на борту, аппаратное решение перехода 0, так называемый «Zero-Cross». Этот симистор в свою очередь управляет симистором на более серьезный ток 8А BT137-600E. По итогам мучений, нет никаких щелчков реле, лампы включаем через 0, нет помех в сети.

От «залипания» симистора в открытом состоянии (а такое вполне возможно ), программно отслеживаем ALARM порог температуры, если симистор залип, и лампы остались включены, МК отследит повышение температуры, и после этого "разкоммутирует" электромеханическое реле, которое в свою очередь "разкоммутирует" цепь 200в на симистор.

От "подвисания" МК, включен режим Watch Dogs «Сторожевые псы», каждый такт МК, происходит сброс Watch Dogs, если Watch Dogs не сброшен, то происходит принудительная перезагрузка МК.

Реализовано запись настроек и текущего состояния в память МК, если произошел сбой питания и МК аварийно выключился, то после появления питания, МК продолжит работу с последнего сохраненного времени отсчета и по последним настройкам.

Вся электронная часть, защищена стеклянным предохранителем на 5А и варистором на 270В (от скачков напряжения)

Так же, вся электронная часть, защищена термопредохранителем на 90гр, если что-то идет не так, и ранее предусмотренные защиты, не сработали, то термопредохранитель "разкоммутирует" всю схему, всё будет обесточено. Далее, для включения, придется поменять термопредохранитель, так он одноразовый.

Все вводы команд, реализованы одним энкодером.

Все команды, аварийные режимы, режимы окончания работы введенной программы, озвучиваются динамиком.

продолжение следует....

[Ivanych]

Мдаааа. Как это всё заумно....
Цыплят, утят, гусят выводил в простейшем инкубаторе. Без никаких китайцев и наворотов.
А природу не обманешь.