Brausteuerung CraftBeerPi

Nach­dem der Arti­kel von Ent­wick­ler Manu­el in der letz­ten Aus­ga­be des brau!magazins lei­der nicht zustan­de gekom­men ist, habe ich mich ent­schlos­sen, einen Selbst­ver­such mit dem Craft­Beer­Pi [ ] anzu­ge­hen. In mei­nem Computerschrott‐​Regal lag noch ein alter Raspberry‐​Pi 1B, der auf eine neue Auf­ga­be war­te­te — und die ist mit Craft­Beer­Pi nun gefun­den.

Aufgaben der Brausteuerung

Pro­zess­steue­run­gen haben im All­ge­mei­nen die Auf­ga­be, aus Mess­da­ten des über­wach­ten Pro­zes­ses Regel­grö­ßen zu berech­nen, die die Pro­zess­be­din­gun­gen in einem vor­ge­ge­be­nen Zustand hal­ten. Die weit­hin ver­füg­ba­ren Mikro­com­pu­ter machen es ein­fach und bil­lig, auch Abläu­fe zu steu­ern, also die Regel­grö­ßen in einem zeit­li­chen Ablauf zu ver­än­dern.

In der (Hobby-)Brauerei sind die Ein­gän­ge der Steue­rung meist Tem­pe­ra­tur­sen­so­ren, die die Tem­pe­ra­tur in Kes­seln und Pfan­nen, aber auch bei­spiels­wei­se Gär­be­häl­tern oder Kühl­schrän­ken mes­sen. Auch ande­re Mess­grö­ßen sind denk­bar, bei­spiels­wei­se Füll­stands­sen­so­ren oder Durch­fluss­mes­ser.

Craft­Beer­Pi kennt im Grund­zu­stand als Ein­gangs­grö­ßen ledig­lich OneWire‐​Temperatursensoren, die par­al­lel an einem GPIO‐​Anschluss hän­gen. Er kann aber mit Plugins erwei­tert wer­den, um zum Bei­spiel einen Durch­fluss­mes­ser oder die iSpin­del [ ] zu unter­stüt­zen.

Gesteu­ert wer­den kön­nen neben Hei­zun­gen auch ande­re Ver­brau­cher wie Rühr­wer­ke und Pum­pen. Das CraftBeerPi‐​Basissystem kann Akto­ren über GPIO‐​Pins ansteu­ern, sprich an‐ und aus­schal­ten. Die eigent­li­chen Akto­ren hän­gen in der Regel nicht direkt an den RasPi‐​Pins, son­dern sind über Relais oder SSRs (Solid Sta­te Relais) ange­schlos­sen. Ande­re Akto­ren kön­nen wie­der über Plugins nach­ge­rüs­tet wer­den.

In die­sem Arti­kel beschrän­ken wir uns auf die Grund­kon­fi­gu­ra­ti­on mit einem Tem­pe­ra­tur­sen­sor und einem über GPIO gesteu­er­ten Strom­kreis für eine Hei­zung.

Das Projekt CraftBeerPi

Craft­Beer­Pi ist ein Open‐​Source‐​Software‐​Projekt von Manu­el Fritsch, dass seit vie­len Jah­ren aktiv ent­wi­ckelt wird. Um das Pro­jekt her­um hat sich eine akti­ve Com­mu­ni­ty ent­wi­ckelt, die über eine (eng­lisch­spra­chi­ge) facebook‐​Gruppe [ ] Erfah­run­gen aus­tauscht. Die Grup­pe hat mitt­ler­wei­le welt­weit meh­re­re Tau­send Mit­glie­der.

Die Ent­wick­lung kon­zen­triert sich im Moment auf die Ver­si­on 3 der Steue­rungs­soft­ware, die mit einem Plugin‐​Konzept viel­fäl­ti­ge Erwei­te­rungs­mög­lich­kei­ten für Mit‐​Entwickler bie­tet. Aktu­ell gibt es bereits 17 ver­schie­de­ne Plugins, die zum größ­ten Teil aus der Anwender‐​Community kom­men. Manu­el selbst arbei­tet aller­dings schon an Ver­si­on 4, die wohl eini­ge Neue­run­gen spe­zi­ell beim User‐​Interface brin­gen wird.

Eine Brau­steue­rung mit Craft­Beer­Pi kann in belie­bi­gen Aus­bau­stu­fen rea­li­siert wer­den. Das reicht von einem frei ver­drah­te­ten Tem­pe­ra­tur­wäch­ter mit einem ein­zi­gen Sen­sor und einer Schalt­steck­do­se für die Hei­zung bis hin zu kom­plet­ten Schalt­schrän­ken mit LCD‐​Touchscreen‐​Bedienung, vie­len Sen­so­ren an Brau­kes­seln und Gär­bot­ti­chen und Aus­gän­gen für Hei­zun­gen, Pum­pen und Ven­ti­le, die eine kom­plet­te Braue­rei mit Sud­haus und Gär­kel­ler steu­ern.

Voraussetzungen

Für die rei­ne Software‐​Installation brau­chen wir nichts als einen funk­tio­nie­ren­den Raspber­ry Pi mit Netz­werk­an­bin­dung. Ob RasPi Zero, 1, 2, 3 oder 3+ spielt dabei kei­ne Rol­le; selbst die Rechen­leis­tung des lang­sams­ten RasPi reicht für die Steue­rungs­auf­ga­ben aus. Nur, wenn ein Dis­play direkt am RasPi betrie­ben wer­den soll, wird min­des­tens ein Raspber­ry Pi 3 emp­foh­len. Eine Über­sicht über die ver­schie­de­nen Pi‐​Modelle gibt [ ].

Raspberry Pi Model B Rev._2

Abb. 1: Dieser Raspberry Pi 1 Model B kam zum Einsatz

Zum funk­tio­nie­ren­den Pi gehört natür­lich ein Netz­teil (5V, 2A mit Micro‐​USB‐​Stecker), eine Spei­cher­kar­te (min. 4GB) und eine Netz­werk­ver­bin­dung. Zumin­dest für die ers­ten Schrit­te emp­fiehlt sich eine Anbin­dung über Ether­net; spä­ter kann je nach Modell auch auf WLAN umge­stellt wer­den.

Für die Instal­la­ti­on sind Moni­tor, Tas­ta­tur und Maus am Raspber­ry nicht zwin­gend nötig. Wenn alles glatt läuft, kön­nen alle Arbei­ten vom PC aus per ssh und http erle­digt wer­den. Bei Pro­ble­men sind sie zur Feh­ler­su­che aber ganz hilf­reich und soll­ten zumin­dest in Reich­wei­te sein.

Betriebssystem‐​Installation

Die Instal­la­ti­on star­tet mit dem Betriebs­sys­tem. Für unse­re Zwe­cke brau­chen wir kei­nen gra­fi­schen Desk­top direkt am RasPi, daher reicht das schlan­ke Raspbi­an Lite als Betriebs­sys­tem voll­kom­men aus. Es passt auch auf eine 4 GB SD‐​Karte, wäh­rend das voll­stän­di­ge Raspbi­an schon 8 Giga­byte ver­langt. Das aktu­el­le Image (im Moment Ver­si­on 9 oder „Stretch”) kann man unter [ ] down­loa­den; die 350MB sind inner­halb weni­ger Minu­ten auf der PC‐​Festplatte. Nach dem Down­load wird die zip‐​Datei ent­packt und soll­te dann als yyyy-mm-dd-raspbian-stretch-lite.img etwa 1,9GB groß sein (yyyy‐​mm‐​dd ist das Datum, an dem das Image erzeugt wur­de).

Unten gehe ich noch näher auf die CraftBeerPi‐​Version ein. Wenn nicht Ver­si­on 3, son­dern noch Ver­si­on 2.2 zum Ein­satz kom­men soll, muss wegen inkom­pa­ti­bler Biblio­the­ken auch eine älte­re Ver­si­on des Betriebs­sys­tems, näm­lich Raspbi­an Jes­sie [ ], instal­liert wer­den [ ]. Schon des­we­gen soll­te man gleich auf Craft­beer­Pi 3 set­zen.

Die Image‐​Datei muss jetzt noch auf eine SD‐​Karte geschrie­ben wer­den. Das geschieht noch am PC zum Bei­spiel mit Win32DiskImager (Win­dows) oder Etcher (Linux).

Um den Raspber­ry spä­ter leich­ter im Netz fin­den zu kön­nen, soll­ten wir ihm noch vor dem ers­ten Start eine fes­te IP‐​Adresse geben. Dafür wird auf der boot‐​Partition der SD‐​Karte die Datei cmdline.txt edi­tiert. Sie ent­hält in einer Zei­le eini­ge Kom­man­dos, die beim Boo­ten des Sys­tems aus­ge­führt wer­den und sieht etwa so aus:

dwc_otg.lpm_enable=0 console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=c7cb7e34-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait quiet init=/usr/lib/raspi-config/init_resize.sh

An das Ende der Zei­le wird mit dem Edi­tor noch die sta­ti­sche IP‐​Adresse (hier: 192.168.2.20) ange­fügt, die der Pi spä­ter im LAN bekom­men soll:

dwc_otg.lpm_enable=0 console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=c7cb7e34-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait quiet init=/usr/lib/raspi-config/init_resize.sh ip=192.168.2.20

Schließ­lich wird noch der ssh‐​Daemon akti­viert, indem im root‐​Verzeichnis (/​) der boot‐​Partition eine lee­re Datei namens „ssh” ange­legt wird.

Nach Aus­wer­fen der SD‐​Karte wird sie in den Kar­ten­le­ser des RasPi gesteckt und der Mini‐​Rechner mit dem Netz­teil ver­bun­den.

Das ers­te Boo­ten dau­ert etwas län­ger als üblich. Wenn das Blin­ken der Aktivitäts‐​LEDs des RasPi etwas ruhi­ger wird, kann man ver­su­chen, sich mit ihm zu ver­bin­den. Ein ping der Adres­se ver­rät, ob der Pi grund­sätz­lich erreich­bar ist.

$ ping 192.168.2.20
PING 192.168.2.20 (192.168.2.20) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.2.20: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.539 ms
64 bytes from 192.168.2.20: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.596 ms
64 bytes from 192.168.2.20: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.596 ms
^C
--- 192.168.2.20 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2025ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.539/0.577/0.596/0.026 ms
$

Um ein Ter­mi­nal mit der RasPi‐​Kommandozeile zu öff­nen, benutzt man unter Win­dows am bes­ten das gra­fi­sche PuT­TY [ ]. Von der Linux‐​Kommandozeile aus geht das so:

$ ssh pi@192.168.2.20
pi@192.168.2.20's password: *********
Linux raspberrypi 4.14.34+ #1110 Mon Apr 16 14:51:42 BST 2018 armv6l

The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.

Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.
Last login: Tue Apr 24 22:50:42 2018 from 192.168.2.10

SSH is enabled and the default password for the 'pi' user has not been changed.
This is a security risk - please login as the 'pi' user and type 'passwd' to set a new password.

pi@raspberrypi:~ $

Der Nut­zer „pi” ist das von Raspbi­an ange­leg­te Stan­dard­kon­to. Das Stan­dard­pass­wort „raspber­ry” soll­te nach dem ers­ten Ein­log­gen mit „passwd” geän­dert wer­den. Alle ande­ren wich­ti­gen Kon­fi­gu­ra­tio­nen wie bei­spiels­wei­se Loka­li­sie­rung und Zeit­zo­ne kön­nen mit

sudo raspi-config

erle­digt wer­den.

Installation von CraftBeerPi

Jetzt kön­nen wir uns end­lich dem eigent­li­chen Craft­Beer­Pi wid­men. Craft­Beer­Pi ist eine Appli­ka­ti­on, die auf dem Betriebs­sys­tem des Raspber­ry instal­liert wird. Momen­tan wird bei Git­Hub noch Ver­si­on 2.2 als sta­bi­le Ver­si­on ange­bo­ten, wäh­rend Ver­si­on 3 im beta‐​Zustand ist. Auch der Installations‐​Link auf der CraftBeerPi‐​Homepage zeigt noch auf die 2er Ver­si­on

Das wider­spie­gelt aber die aktu­el­le Situa­ti­on nicht ganz kor­rekt, denn Ver­si­on 3 ist fer­tig ent­wi­ckelt, und es wird sogar schon an Ver­si­on 4 gear­bei­tet. Die Emp­feh­lung ist daher, bei einer Neu­in­stal­la­ti­on gleich mit Craft­Beer­Pi 3 zu begin­nen.

Der Ent­wick­ler stellt die Soft­ware auf einem git‐​repository bereit, von dem wir uns per clone‐​Befehl eine Kopie auf den RasPi holen:

git clone https://github.com/Manuel83/craftbeerpi3

Soll noch die alte Ver­si­on 2.2 benutzt wer­den, ersetzt man in der Adres­se ein­fach „craftbeerpi3” durch „craft­beer­pi” — dann aber bit­te die Hin­wei­se oben zur Betriebs­sys­tem­ver­si­on beach­ten.

Falls der Befehl „git” nicht gefun­den wird, muss die git‐​Software zuvor mit

sudo apt-get install git

instal­liert wer­den. In dem gera­de her­un­ter­ge­la­de­nen Ver­zeich­nis bege­ben wir uns in das creaftbeerpi‐​Verzeichnis und star­ten die Instal­la­ti­on.

cd craftbeerpi3
sudo ./install.sh

Die Instal­la­ti­on beginnt mit die­sem Haupt­me­nü:

Die Pfeil­tas­ten bewe­gen den roten Bal­ken zur Aus­wahl des Menü­punkts, Tab bewegt den Cur­sor zu Ok oder Can­cel, und Return star­tet die Aus­wahl. Im ers­ten Menü reicht es also, Return zu drü­cken.

Da das Sys­tem frisch von einem aktu­el­len Image instal­liert wur­de, brau­chen wir jetzt kei­ne updates instal­lie­ren, also reicht auch hier ein Return.

Wenn die GPIO‐​Pins zur Steue­rung von Relais benutzt wer­den sol­len, brau­chen wir wiring­Pi; hier also „Yes” aus­wäh­len. Es wer­den eine Viel­zahl von Datei­en her­un­ter­ge­lan­den, com­pi­liert und instal­liert. Das kann je nach RasPi‐​Modell erheb­li­che Zeit dau­ern.

Die Fra­ge nach dem 1‐​wire‐​Support wird eben­falls mit „Yes” beant­wor­tet.

Nach eini­gen Augen­bli­cken ist die eigent­li­che Instal­la­ti­on been­det; hier mit Ok quit­tie­ren.

Jetzt wird Craft­Beer­Pi noch zum Auto­start hin­zu­ge­fügt, damit es nach jedem Boo­ten gleich mit­ge­star­tet wird.

Ja wir sind sicher, also „Yes” aus­wäh­len.

Schließ­lich kann man im Menü Craft­Beer­Pi auch gleich star­ten. Danach soll­te man die CraftBeerPi‐​Homepage im Brow­ser unter

http://192.168.2.20:5000

errei­chen (Die IP‐​Adresse 192.168.2.20 muss durch die aktu­ell für den RasPi ver­ge­be­ne ersetzt wer­den). Unter „Sys­tem” wird die instal­lier­te Soft­ware­ver­si­on gelis­tet.

Damit ist die Software‐​Installation zunächst abge­schlos­sen.

Hardware‐​Aufbau

Eine typi­sche Ver­kab­lung ist auf der CraftBeerPi‐​Seite dar­ge­stellt. Dort sind 3 OneWire‐​Sensoren DS18B20 par­al­lel an GPIO 4 (Pin 7) ang­schlos­sen. Der Ein­gang ist über einen Pullup‐​Widerstand von 4,7kΩ an die Ver­sor­gungs­span­nung 3V3 (Pin 1) gelegt, um die Sta­bi­li­tät des Signals zu ver­bes­sern. Die Sen­so­ren wer­den eben­falls direkt mit der Span­nung aus Pin 1 des GPIO‐​Steckverbinders ver­sorgt. Auch das dient der Ver­bes­se­rung der Signal­qua­li­tät, obwohl die Sen­so­ren selbst auch mit para­si­tä­rer Span­nung aus der Signal­lei­tung arbei­ten wür­den. Die drit­te Lei­tung der Sen­so­ren liegt auf Mas­se (GPIO 5/​Pin 9).

Beim Raspber­ry Pi 1 exis­tiert nur der obe­re, in der Abbil­dung dun­kel hin­ter­leg­te Teil des Steck­ver­bin­ders, des­sen 26 Pins für unse­re Zwe­cke aber auch aus­rei­chend sind.

Verdrahtung

Abb. 2: Typische CraftBeerPi-Verdrahtung

Auf der Aus­gangs­sei­te sind 3 Akto­ren ange­schlos­sen. Jeder benö­tigt ein Solid‐​State‐​Relay (SSR) und ein Pin des GPIO. Die SSRs wer­den mit der Span­nung der Raspberry‐​GPIO‐​Ausgänge (GPIO 16, 23 und 24/​Pin 12, 16 und 18) geschal­tet; die ande­re Sei­te liegt jeweils auf Mas­se (Ground/​Pin 6). Aus­gangs­sei­tig liegt an den SSRs Netz­span­nung an, daher soll­te zumin­dest die­ser Teil der Ver­ka­be­lung von einem Fach­mann vor­ge­nom­men wer­den.

Extension Board

Die Ver­drah­tung direkt über die Stift­leis­te des RasPi ist nicht opti­mal. Einer­seits sind die GPIO‐​Ports wild über die Pins ver­teilt, so dass mit ein­zel­nen Jum­per­ka­beln gear­bei­tet wer­de müss­te. Ande­rer­seits sind Ein‐ und Aus­gän­ge nicht gal­va­nisch vom Rech­ner getrennt, so dass der Pi bei einem Ver­ka­be­lungs­feh­ler oder Kurz­schluss schnell Scha­den neh­men kann. Schließ­lich funk­tio­niert auch längst nicht jedes Solid Sta­te Relais schon zuver­läs­sig mit der GPIO‐​Ausgangsspannung von 3,3 Volt.

Ver­ein­fa­chen lässt sich die Beschal­tung mit einem Zusatz­board, das Manu­el Fritsch ent­wi­ckelt hat und über sei­nen face­book shop ver­treibt [ ].

CraftBeerPi Extension Board

Abb. 3: CraftBeerPi Extension Board

Das Exten­si­on Board wird auf die GPIO‐​Leiste des Raspber­ry gesteckt und lie­fert Schraub­klem­men für bis zu 4 Sen­so­ren und 8 Akto­ren. Die Akto­ren kön­nen mit einer Span­nung von 5 oder 12 Volt betrie­ben wer­den, was die Aus­wahl geeig­ne­ter SSRs ver­ein­facht. Zusätz­lich ist auf dem Board ein Pie­zo­sum­mer zur Aus­ga­be von Alarm­tö­nen instal­liert. Eine zwei­te Ver­si­on mit Relais und Ein­gän­gen für PT100‐​Sensoren ist gera­de fer­tig gewor­den [ ].

Unter dem Namen ter­re­ga­dy wer­den in den USA ver­schie­de­ne Ver­sio­nen eines Craft­beer­Pi Exten­si­on Boards ver­trie­ben. Sie kön­nen bestückt oder unbe­stückt über [ ] bezo­gen wer­den; Ver­füg­bar­keit für Euro­pa, Ver­sand­kos­ten und Lie­fer­zei­ten sind mir aber nicht bekannt.

Alter­na­tiv kann man auch ein preis­güns­ti­ges GPIO Pro­to­ty­pe Board ver­wen­den, wie es in ver­schie­dens­ten Vari­an­ten ange­bo­ten wird, und die weni­gen benö­tig­ten Bau­ele­men­te selbst auf­lö­ten und mit den Schraub­klem­men ver­bin­den.

Beschaltung der Sensoren

Die DS18B20‐​Sensoren kann man zwar auch selbst bas­teln, aber sie was­ser­dicht in ein Gehäu­se zu ver­bau­en macht schon etwas Arbeit. Ein­fa­cher sind vor­kon­fek­tio­nier­te Sen­so­ren mit Edel­stahl­hül­le und was­ser­dicht ange­press­tem Kabel. Auf die ganz bil­li­gen Ange­bo­te, bei denen das Kabel am Tauch­rohr ledig­lich mit einem Schrumpf­schlauch abge­dich­tet ist, soll­te man aber ver­zich­ten.

Sen­so­ren mit RJ‐​11 Steck­ver­bin­der (6‐​polig) haben nach [ ] fol­gen­de Bele­gung:

  • Pin 1: +5V
  • Pin 3: 1‐​wire Daten
  • Pin 4: Mas­se

Sen­so­ren mit RJ‐​45 Steck­ver­bin­der (8‐​polig) haben nach [ ] fol­gen­de Bele­gung:

  • Pin 2: +5V
  • Pin 4: 1‐​wire Daten
  • Pin 5: Mas­se

Mein über eBay aus Chi­na geor­der­ter vor­kon­fek­tio­nier­ter Sen­sor mit was­ser­dich­tem, ange­press­ten Edel­stahl­ge­häu­se besitzt ledig­lich vor­ver­zinn­te Dräh­te als Anschluss, die fol­gen­de Farb­ko­die­rung haben:

  • Rot: +3,3…5V
  • Gelb: 1‐​wire Daten
  • Schwarz: Mas­se

Die Far­ben vari­ie­ren je nach Her­stel­ler, also immer die Her­stel­ler­be­schrei­bung kon­sul­tie­ren.

Testaufbau

Temperatursensor

Provisorischer Testaufbau mit RasPi (links), Extension-Board (mitte), SSR (rechts) und Sensor (unten)

Der ers­te Test­auf­bau erfolgt auf einem Extension‐​Board, das über ein Flach­band­ka­bel mit dem GPIO‐​Steckverbinder ver­bun­den wird. Es wird mit einer Dreifach‐​Schraubklemme für des Anschluss des Sen­sors aus­ge­stat­tet.

Sie wird über Steck­ka­bel mit Mas­se (schwarz), +3,3V (gelb) und GPIO04 (weiß) ver­bun­den. Ein 4,7kΩ-Widerstand zwi­schen Daten und +3,3V sorgt für den Pul­lup der Daten­lei­tung.

Das Extension-Board - mit fehlerhafter Beschriftung

Bei allen Hardware‐​Arbeiten emp­fiehlt es sich übri­gens, den RasPi von der Strom­ver­sor­gung zu tren­nen.

Mein China‐​Board ist aller­dings miss­ver­ständ­lich beschrif­tet. Bis ich gelernt hat­te, dass GPIO04 nicht auf P4 (wie „Port 4”), son­dern auf P7 (wie „Pin 7” ?) liegt, ver­ging eine Wei­le. Erst der Durch­gangs­prü­fer führ­te mich auf die rich­ti­ge Fähr­te.

Danach tauch­te der Tem­pe­ra­tur­sen­sor aber in der Aus­wahl der Sen­so­ren der CraftbeerPi‐​Settings (Sys­tem → Hard­ware Set­tings → Sen­sor) unter sei­ner ID 28–0417030d01ff auf. Dort kann man ihm auch einen spre­chen­den Namen geben.

Sensor-Setup

Sensor-Setup

Um den Sen­sor im Brewing‐​Dashboard zu sehen, rich­ten wir uns unter „Sys­tem → Hard­ware Set­tings → Kett­le” einen Brau­kes­sel ein, in dem zunächst der Sen­sor und spä­ter auch eine Hei­zung instal­liert wer­den soll. Die Aus­wahl von „Actor” (Hei­zung) und „Agi­ta­tor” (Rühr­werk) las­sen wir zunächst noch frei, bei „Logic” und den Off­sets belas­sen wir es zunächst bei der Standard‐​Einstellung.

Kettle-Setup

Kettle-Setup

Die Num­mern der Sen­so­ren sind übri­gens vom Her­stel­ler fest ver­ge­be­ne UUIDs. Hat man meh­re­re Sen­so­ren, muss man die Zuord­nung gege­be­nen­falls aus­pro­bie­ren. Im Dash­board ist das leicht durch Erwär­men oder Abküh­len eines Sen­sors mög­lich, da die Sen­sor­tem­pe­ra­tur live ange­zeigt wird.

Dashboard mit Kettle und Sensor

Dashboard mit Kettle und Sensor

Heizung

Für die Steue­rung der Hei­zung über ein SSR mon­tie­ren wir auf dem Prototype‐​Board einen wei­te­ren Schraub­ver­bin­der, der per Steck­ka­beln mit Mas­se und GPIO18 (Pin 12) ver­bun­den wird (auf mei­nem China‐​Board ist das lus­ti­ger­wei­se P1). In der Kon­fi­gu­ra­ti­on muss ein „Actor” ange­legt wer­den, der die­sen Port benutzt. Als Typ wird GPI­O­S­imp­le benutzt, dann geht der Port von 0 auf +3.3 Volt, wenn die Hei­zung lau­fen soll. Die­ses Signal bil­det den Ein­gang des SSR.

Actor-Setup

Actor-Setup

Außer­dem muss die­ser Actor im Kettle‐​Setup (Sys­tem → Hard­ware Set­tings → Kett­le) dem ent­spre­chen­den Brau­kes­sel zuge­ord­net wer­den (der Sen­sor wur­de schon oben dem Kett­le zuge­ord­net).

Kettle-Setup

Kettle-Setup

Erster Test

Jetzt ist alles für einen ers­ten Test vor­be­rei­tet. Am Heizungs‐​Ausgang soll­ten im Ruhe­zu­stand 0 Volt anlie­gen. Im „Brewing” Dia­log wird der Brau­kes­sel mit Hei­zung und Sen­sor ange­zeigt. Aktu­ell soll­te etwa die Raum­tem­pe­ra­tur zu sehen sein. Klickt man am Brau­kes­sel auf die 100%-Schaltfläche, muss die Hei­zungs­an­zei­ge grün wer­den und die Aus­gangs­span­nung an GPIO18 auf 3,3 Volt sprin­gen. Ist ein SSR mit Ver­brau­cher ange­schlos­sen, soll­te die­ser ein­ge­schal­tet wer­den.

Erster Test der Heizungssteuerung

Erster Test der Heizungssteuerung

Fehlt in der Anzei­ge Sen­sor oder Hei­zung, hat die Zuwei­sung im Kon­fi­gu­ra­ti­ons­dia­log nicht geklappt — dann unter „Sys­tem → Hard­ware Set­tings” prü­fen. Reagiert der GPIO‐​Ausgang nicht, soll­te man die Zuwei­sung des GPIO‐​Ports in den Hardware‐​Settings kon­trol­lie­ren und die Ver­ka­be­lung des Test­auf­baus noch­mals durch­mes­sen.

Ausblick

Mit die­sem ein­fa­chen Auf­bau könn­te man jetzt schon direkt los­brau­en und dem Craft­beer­Pi die Steue­rung der Hei­zung wäh­rend des Mai­schens und Kochens über­las­sen. Ein Rühr­werk könn­te ein­fach par­al­lel zur Hei­zung ange­schlos­sen wer­den.

Der jet­zi­ge flie­gen­de Auf­bau ver­bie­tet aller­dings einen pro­duk­ti­ven Ein­satz, ins­be­son­de­re in feuch­ter Umge­bung. Min­dest­vor­aus­set­zung dafür ist ein geeig­ne­tes Gehäu­se. Den Auf­bau der Stark­strom­sei­te soll­te man einem Fach­mann über­las­sen.

Anwen­der ohne Elektrik‐​Kenntnisse kön­nen mit dem HTTPActor‐​Plugin als Akto­ren auch über web‐​Befehle steu­er­ba­re Schalt­steck­do­sen nut­zen. Damit ent­fällt jeg­li­cher Ein­griff in die Stark­strom­ver­ka­be­lung.

Mit einem modu­la­ren Sys­tem wie dem Craftbbeer­Pi kann man die Steue­rung belie­big erwei­tern. Bei mir wäre die nächs­te Stu­fe die Kon­fi­gu­ra­ti­on des PID‐​Reglers, mit dem die Rast­tem­pe­ra­tu­ren genau­er getrof­fen und gehal­ten wer­den kön­nen.

Ande­re Aus­bau­mög­lich­kei­ten wären die Tem­pe­ra­tur­steue­rung der Gär­bot­ti­che oder die Ein­be­zie­hung einer iSpin­del [ ]. In der facebook‐​Gruppe [ ] fin­det man auch vie­le ein­drucks­vol­le Instal­la­tio­nen als Standalone‐​Steuerung mit Touchscreen‐​Bedienung und auf­wän­di­ger Ver­ka­be­lung in spe­zi­el­len Schalt­käs­ten. Der Phan­ta­sie sind kaum Gren­zen gesetzt.

Mit die­sen und ande­ren Plugins wird sich ein spä­te­rer Arti­kel beschäf­ti­gen — viel­leicht dann schon auf Grund­la­ge von Craft­Beer­Pi 4.


Quellen:
[ ]
Abbildungen:
  1. Raspber­ry Pi Model B Rev. 2, Tors /​Wiki­me­dia Com­mons /​CC-BY-SA-3.0-DE
  2. Wiring with GPIO and Solid Sta­te Relay DS18B20 Tem­pe­ra­tu­re Sen­sors web.craftbeerpi.com/hardware
  3. Craft­Beer­Pi face­book Shop www.facebook.com/commerce/products/1596566283724177/?rid=447339558808210&rt=6

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