Hydrom – die bes­se­re iSpindel?

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Pro­fes­sio­nel­le Ver­si­on des Open-​Source-​Projekts von einem deut­schen Hersteller.

Vor gut vier Jah­ren gab es im brau!magazin eine Arti­kel­se­rie über die iSpin­del. Das war ein Dich­te­mess­ge­rät, dass wäh­rend der Gärung direkt aus dem Gär­bot­tich Temperatur- und Dich­te­wer­te an einen Ser­ver funkt. Damals war das Stand Tech­nik und ermög­lich­te erst­mals, immer online über den Zustand der Gärung infor­miert zu sein – und das ohne stän­di­ges Öff­nen des Gär­be­häl­ters und manu­el­le Mes­sun­gen und Aufzeichnungen.

Das Software-​Projekt wird zwar noch immer wei­ter­ent­wi­ckelt (aktu­el­le Ver­si­on ist 7.2.1 vom Juli 2022), aber die Bau­sät­ze sind nicht mehr erhält­lich, so dass man bei der Beschaf­fung der Tei­le auf sich gestellt ist. Eine Stück­lis­te der elek­tro­ni­schen Kom­po­nen­ten für einen gro­ßen Ver­sen­der hilft zwar, aber beim 3D-​Druck des Schlit­tens zur Auf­nah­me der Pla­ti­ne und Bat­te­rie sind vie­le Nut­zer eben­so über­for­dert wie beim Löten der SMD-Bauteile.

Bis­her gab es zwei Anbie­ter kom­mer­zi­el­ler Lösun­gen: Tilt, das „Ori­gi­nal” (und Patent­in­ha­ber) aus den USA, und Floa­ty aus Frank­reich. Ers­te­re liegt mit 135 Dol­lar plus Steu­ern und Ver­sand schon in einem schmerz­li­chen Preis­be­reich und ist nur über Blue­tooth erreich­bar. Floa­ty wird zwar zu einem ähn­li­chen Preis wie das Hydrom ange­bo­ten, ist aber mit sei­nen Schnitt­stel­len nicht so fle­xi­bel – dazu unten mehr.

Aus­pa­cken

Das Hydrom kommt in einer hüb­schen bedruck­ten Papp­schach­tel in der Grö­ße einer Hus­ten­saft­fla­sche. Im Innern fin­det sich neben dem Gerät selbst ein sechs­spra­chi­ges Falt­blatt mit einer (sehr) kur­zen Gebrauchs­an­wei­sung. Wer mehr Anlei­tung braucht, muss sich das aus­führ­li­che Hand­buch von der Web­sei­te des Her­stel­lers laden (auch in Eng­lisch verfügbar).

Im Gegen­satz zur iSpin­del, deren Gehäu­se aus einem der bekann­ten klei­nen 25 mm PET­lin­ge besteht, beein­druckt das Hydrom mit einem ver­gleichs­wei­se rie­si­gen PETling-​Durchmesser von 50 mm (an der brei­tes­ten Stel­le). Auch das Gewicht von 190 g trägt eben­so wie der per­fek­te Auf­bau auf einer pass­ge­nau­en Spe­zi­al­pla­ti­ne zum pro­fes­sio­nel­len Erschei­nungs­bild bei.

Auf der Lei­ter­plat­te erkennt man außer dem Akku einen ESP32-​SoC als Herz­stück des Geräts. Sei­ne zum Ver­schluss hin gerich­te­te Anten­ne soll nach Anga­ben des Her­stel­lers selbst durch Stahl­tanks fun­ken kön­nen – wir wer­den das tes­ten. Neben etwa zwei Dut­zend wei­te­ren SMD-​Bauteilen sind auf der Pla­ti­ne im unte­ren Bereich sechs Eisen­ge­wich­te ver­klebt, deren Mas­se zusam­men mit dem Akku für die Nei­gung des Gehäu­ses im Gär­bot­tich sorgt.

Zur Betriebs­an­zei­ge die­nen 2 LED-​Paare: das ers­te (1) zeigt den Betriebs­mo­dus an, das zwei­te (2) den Ladesta­tus (rot=laden, grün=voll).

Am obe­ren, zum Ver­schluss hin gerich­te­ten Ende der Pla­ti­ne befin­den sich 3 Bedien­ele­men­te: ein Schie­be­schal­ter zum Tren­nen des Hydro­ms von der Strom­ver­sor­gung, eine USB-​C-​Buchse zum Laden des Akkus und ein Tas­ter zum Reset des Geräts. Das alles ist sehr sau­ber auf einer spe­zi­ell geform­ten Lei­ter­plat­te auf­ge­baut, die mit leich­tem Druck so in den PET­ling gescho­ben wird, dass nichts klap­pert oder wackelt. Im Nor­mal­fall soll­te man die Kar­te aber nur ent­neh­men müs­sen, wenn eines fer­nen Tages ein­mal der Akku gewech­selt wer­den sollte.

Inbe­trieb­nah­me

Zunächst muss der Lithium-​Akku des Hydro­ms (3,6 V, 3500 mAh) auf­ge­la­den wer­den. Das dau­ert je nach Lade­zu­stand an einem Ein-​Ampere-​Lader etwa 3–4 Stun­den. Er wird nach Abschrau­ben des Deckels an die USB-​C-​Buchse am Kopf­teil der aus­ge­schal­te­ten Hydrom-​Platine ange­schlos­sen. Das Hydrom signa­li­siert das Lade­en­de durch Farb­wech­sel der zunächst roten Lade-​LED auf grün.

Zum Ein­bu­chen des Hydro­ms in das loka­le WLAN schal­tet man das Hydrom ein und ver­bin­det sich dann per Han­dy mit dem neu auf­ge­spann­ten WLAN „Hydrom_​XXXX”. Das ist wie bei den meis­ten IoT-​Geräten etwas fum­me­lig, führt aber letzt­end­lich dazu, dass man die Zugangs­da­ten sei­nes WLANs ein­tra­gen und das Hydrom mit ihm ver­bin­den kann. Es erhält per DHCP eine IP-​Adresse vom loka­len Rou­ter. Auch eine Betriebs­art als Acces­s­point ist mög­lich, aber nur für den sel­te­nen Fall gedacht, dass man Hydrom und Emp­fän­ger in einer Umge­bung ohne WLAN-​Zugang betreibt.

Nach der Ver­bin­dung lan­det man auf der Home­page des Hydrom und wird durch den Instal­la­ti­ons­as­sis­ten­ten geführt. Hier stellt man die Spra­che, das Mess­in­ter­vall und den Dienst ein, der die Mess­da­ten emp­fan­gen soll. Dafür nut­ze ich zunächst mei­nen MQTT-​Server und den Dienst­leis­ter Ubi­dots. Das Kali­brie­ren habe ich über­sprun­gen, hole das aber unten nach. Zum Tes­ten stel­le ich das Mess­in­ter­vall auf eine Minu­te. Für den spä­te­ren Betrieb soll­te es dann wie­der auf einen wesent­lich höhe­ren Wert gesetzt wer­den, um Strom und Spei­cher­platz zu spa­ren (Vor­ga­be­wert ist 15 Minuten).

Kali­brie­rung

Alle Hydro­me­ter die­ser Bau­art haben das glei­che Funk­ti­ons­prin­zip: ein asym­me­trisch ange­brach­tes Gewicht inner­halb des Auf­triebs­kör­pers sorgt dafür, dass sich das Hydro­me­ter abhän­gig von der Dich­te des umge­ben­den Medi­ums ver­schie­den stark neigt. Die Nei­gung wird von einem Lage­sen­sor erfasst und in eine Dich­te umge­rech­net, die dann in ver­schie­de­nen Ein­hei­ten dar­ge­stellt wer­den kann (°P, SG, Oechsle…).

Da die Gewichts­ver­tei­lung der ein­zel­nen Exem­pla­re nicht immer 100% gleich ist, muss min­des­tens ein bekann­ter Dich­te­wert bestimmt und mit der inter­nen Umrech­nungs­ta­bel­le abge­gli­chen wer­den. Am ein­fachs­ten lässt sich das natür­lich am Null­punkt mit rei­nem Was­ser erledigen.

Für die Kali­brie­rung wird zunächst wie­der das Web-​Interface des Hydrom auf­ge­ru­fen. Da es sich aus Ener­gie­spar­grün­den fast die kom­plet­te Zeit in Tief­schlaf befin­det, muss es über den Tas­ter geweckt wer­den. Dazu wird das Hydrom mit dem Schie­be­schal­ter ein­ge­schal­tet und danach der Tas­ter kurz gedrückt. Die grü­ne LED blinkt kurz, dann leuch­tet die rote LED etwa eine Sekun­de auf. Sobald die grü­ne LED dau­ernd leuch­tet, ist das Hydrom-​Web-​Interface über die IP-​Adresse im WLAN erreichbar.

Die Kali­brie­rung wählt man im Pizza-​Menü (links im Sei­ten­kopf) aus. Ein Was­ser­ei­mer mit kla­rem Was­ser von mög­lichst 25°C dient als „Eich­maß”. Das Hydrom wird ver­schlos­sen, in den Was­ser­ei­mer gelegt und gewar­tet, bis das Gerät ruhig schwimmt.

Dann wählt man bei Kal­b­rie­rung die „Klar­was­ser Mes­sung” und drückt auf „start”. Nach einer Sekun­de ist die Mes­sung erledigt.

Die Hydrom-​Startseite soll­te jetzt einen Wert sehr nahe 0°P anzei­gen. Weicht er noch ab, wie­der­holt man die Kalibrierung.

Um die Genau­ig­keit zu erhö­hen, kann auch eine aus­führ­li­che sie­ben­stu­fi­ge Kali­brie­rung mit einer Refe­renz­flüs­sig­keit und einem Refe­renz­mess­ge­rät durch­ge­führt wer­den – das wird aus­führ­lich im online-​Handbuch erklärt.

Dienst(e) ein­rich­ten

Als „Dienst” im Sin­ne von Hydrom ver­steht man einen Emp­fän­ger für die regel­mä­ßig gesen­de­ten Temperatur- und Dichte-​Messwerte. Der „Dienst” wird die Wer­te in der Regel spei­chern und/​oder wei­ter­lei­ten und optio­nal auch als Tabel­le oder Gra­fik darstellen.

Das Hydrom kennt z.Zt fol­gen­de Dienste:

  • Blue­tooth
  • Brew­blox
  • Brew­f­a­ther
  • Craft­beer­Pi
  • Grain­fa­ther
  • HTTP
  • InfluxDB
  • MQTT
  • Pro­me­theus
  • TCon­trol
  • TCP
  • Tele­gram
  • Ubi­dots
  • in Vor­be­rei­tung: Bierbot

Ubi­dots ist ein Internet-​Service zum Spei­chern und Visua­li­sie­ren von Daten in der Cloud – er ist schon von der iSpin­del her bekannt. Diens­te wie Brew­blox, Brew­f­a­ther, Craft­beer­Pi oder Grain­fa­ther docken an bestehen­de Brau­steue­run­gen an und lie­fern die Hydrom-​Daten als Bestand­teil eines Brau­pro­to­kolls. InfluxDB, Pro­me­theus und TCon­trol sind Teil von Mess­da­ten­sys­te­men, die sich ledig­lich um die Spei­che­rung der Daten küm­mern. Noch rudi­men­tä­rer sind die Diens­te TCP, HTTP und MQTT, die nur Netz­werk­pro­to­kol­le zum Trans­port der Daten bereit­stel­len. Um Spei­che­rung und Dar­stel­lung muss sich dann eine wei­te­re nut­zer­de­fi­nier­te Appli­ka­ti­on kümmern.

Es kön­nen auch meh­re­re Diens­te gleich­zei­tig genutzt wer­den. Da bei mir bereits ein MQTT-​Server für vie­le ande­re Daten des Smart Home läuft, wäh­le ich – neben dem Cloud-​System von Ubi­dots – die­sen als Dienst aus. Spei­che­rung und Visua­li­sie­rung der MQTT-​Daten erfolgt dann über das eben­falls schon vor­han­de­ne Node-​RED und eine MariaDB-​Datenbank. Die Ein­rich­tung Ubi­dots und MQTT wird im Anhang im Ein­zel­nen erklärt.

Zusätz­lich zu den WLAN-​basierten Diens­ten kann das Hydrom auch per iBeacon-​Protokoll über Blue­tooth abge­le­sen werden

Ein­satz in der Praxis

Ein Bier stand bei mir nicht an, aber ein Quit­ten­wein muss­te ver­go­ren wer­den. Das Hydrom kam kurz vor Zuga­be der Hefe in den Gär­bot­tich, ein 60-​Liter-​PE-​Hobbock. Die Daten wur­den par­al­lel an Ubi­dots und MQTT gelie­fert. Die Netz-​Anmeldung aus dem WLAN-​mäßig nur rela­tiv schwach ver­sorg­ten Kel­ler klapp­te problemlos.

Hier der Ver­lauf, der bei Ubi­dots auf­ge­zeich­net wurde:

Sehr schön zu sehen ist zu Beginn der lang­sa­me Angleich der Tem­pe­ra­tur an die Kel­ler­um­ge­bung, die hier Mit­te Dezem­ber bei knapp 13°C lag. Danach wur­de es wie­der etwas wär­mer. Der klei­ne Sprung in bei­den Kur­ven nach einem Tag ist die Hefe­zu­ga­be. Die bei­den spä­te­ren Sprün­ge im Extrakt (am 23.12. und 1.1.) rüh­ren von wei­te­ren Zucker- bzw. Saft­zu­ga­ben her. Dabei hat sich auch jeweils die Tem­pe­ra­tur etwas erhöht.

Das Hydrom ver­rich­te­te sei­ne Arbeit unauf­fäl­lig, zuver­läs­sig und pro­blem­los. Die Daten wur­den bei bei­den Diens­ten unter­bre­chungs­frei ange­lie­fert. Die Bat­te­rie ver­lor wäh­rend des 3‑wöchigen Ein­sat­zes etwa 15% an Ladung – die Kapa­zi­tät dürf­te also auch für extrem lan­ge Gärun­gen oder meh­re­re Ein­sät­ze nach­ein­an­der ausreichen.

Und im Stahltank?

Einen Här­te­test muss­te das Hydrom noch absol­vie­ren: die Gärung in einem Edel­stahl­tank. Dafür habe ich das Gerät in einen was­ser­ge­füll­ten 35-​Liter-​Tank von Pol­si­nel­li ver­frach­tet. Solan­ge der Deckel offen war, lief die Funk­ver­bin­dung pro­blem­los. Wur­de der Deckel – ein sta­bi­les Teil aus 2mm Edel­stahl­blech – auf­ge­legt, brach die Ver­bin­dung aber ab. Alles ande­re hät­te mich auch gewun­dert, denn ein bis auf klei­ne Spal­ten an den Dich­tun­gen rund­um geschlos­se­ner Stahl­be­häl­ter lässt kei­ne Funk­wel­len durch­drin­gen. Für die Gärung in einem rund­um geschlos­se­nen Stahl­tank ist das Hydrom also – wie alle nach die­sem Prin­zip arbei­ten­den Hydro­me­ter – nicht geeignet.

Stahl­tanks mit grö­ße­ren Kunst­stoff­tei­len sol­len aber nach Nut­zer­be­rich­ten funk­tio­nie­ren, und auch ein Kunst­stoff­de­ckel ist kein Hin­der­nis für die WLAN-Verbindung.

Wie genau ist das Hydrom?

Mit der ein­fa­chen Klar­was­ser­ka­li­brie­rung erreicht das Hydrom laut Beschrei­bung eine Genau­ig­keit von 80%. Eine Abwei­chung um 20% klingt zwar zunächst nicht sehr genau, reicht aber völ­lig aus, um den Ver­lauf der Gärung zu beob­ach­ten und des­sen Ende abzu­schät­zen. Mit der auf­wän­di­ge­ren Referenz-​Kalibrierung lässt sich die Genau­ig­keit noch erhöhen.

Bei all dem soll­te man aber nicht ver­ges­sen, dass die Mes­sung prin­zip­be­dingt nie so genau sein kann wie mit einem pro­fes­sio­nel­len Mess­ge­rät wie einer geeich­ten Bier­spin­del oder einem Biegeschwinger-​Hydrometer. Anhaf­ten­de Gas­bläs­chen, Hopfen- oder Hefe­par­ti­kel kön­nen den Abso­lut­wert der Mes­sung ver­fäl­schen, auch wenn das Hydrom genau kali­briert wurde.

Ein wei­te­res Pro­blem ist die Tem­pe­ra­tur­kom­pen­sa­ti­on der Mess­wer­te. Bei jedem Dichte-​Messgerät ist die Mes­sung immer auf eine bestimm­te Tem­pe­ra­tur bezo­gen. Bewegt man sich außer­halb die­ser Tem­pe­ra­tur kann die Mes­sung in gewis­sen Gren­zen über Kor­rek­tur­wer­te berich­tigt wer­den. Beim Hydrom ist die Bezie­hung zwi­schen Extrakt­ge­halt, Tem­pe­ra­tur und Nei­gungs­win­kel nicht line­ar und muss per Soft­ware und einem Kor­rek­tur­feld ange­passt wer­den. Die­se Arbeit scheint noch nicht ganz been­det zu sein.

Fazit

Das Hydrom ist ein robus­tes Mess­ge­rät für den Ein­satz wäh­rend der Gärung von Bier und Wein. Der Ver­lauf der Gärung kann gut abge­schätzt wer­den. Die Genau­ig­keit der Abso­lut­wer­te lässt sich durch Kali­brie­rung ver­bes­sern, muss aber prin­zip­be­dingt immer hin­ter­fragt wer­den. Der Beson­de­re Vor­teil gegen­über ähn­li­chen Gerä­ten ande­rer Her­stel­ler ist die gro­ße Viel­falt in der Aus­wahl der Aufzeichnungs-​Dienste und die akti­ve Wei­ter­ent­wick­lung der Software.

Anhang

Ein­rich­tung von Ubidots

Par­al­lel zum MQTT las­se ich die Daten an den Cloud-​Dienst Ubi­dots anlie­fern, wo man sich aus den Temperatur- und Dich­te­wer­ten direkt eine hüb­sche Gra­fik erzeu­gen las­sen kann. Die Ein­rich­tung eines Kon­tos ist für die pri­va­te Nut­zung kos­ten­los und sehr ein­fach über die Ubidots-​Anmeldeseite erledigt.

Der kos­ten­lo­sen Anmel­dung feh­len eini­ge Funk­tio­nen, die aber für unse­re Anwen­dung nicht ins Gewicht fal­len. Zum Pro­blem wer­den könn­te ledig­lich die Begren­zung der maxi­ma­len Anzahl von Wer­ten, die man täg­lich anlie­fern darf, auf 4000. Bei 2 Mess­grö­ßen sind das pro Daten­rei­he also täg­lich 2000 Wer­te oder ein Mess­in­ter­vall von mini­mal knapp 2 Minu­ten. Das ist zwar prak­tisch durch­aus aus­rei­chend, denn wer braucht die Mess­wer­te schon im Sub-​Minutentakt, aber mit dem für den Test auf eine Minu­te gesetz­ten Inter­vall hat­te ich das Limit schon überschritten.

Das wei­te­re Vor­ge­hen beschreibt die Hydrom-​Anleitung: neu­es Device anle­gen, Namen ein­tra­gen und den ver­ge­be­nen Token kopie­ren. Die­ser Token wird dann beim Hydrom in den Ubidots-​Dienst ein­ge­tra­gen und dient der Iden­ti­fi­zie­rung unse­res Geräts, so dass spä­ter die Daten bei Ubi­dots in der rich­ti­gen Tabel­le landen.

Bei den Dash­boards kann man sich dann in weni­gen Minu­ten ein Dia­gramm zusam­men­kli­cken, das den zeit­li­chen Ver­lauf von Temperatur- und Extrakt­ge­halt darstellt:

Ein­rich­tung von MQTT

Die Nut­zung von MQTT setzt vor­aus, dass bereits ein MQTT-​Message-​Broker (im Hydrom ein­fach Ser­ver genannt) vor­han­den ist und die Zugangs­da­ten bekannt sind. Server-​Adresse, Port, Nut­zer­na­me und Pass­wort wer­den in das Hydrom-​Dienste-​Formular bei MQTT ein­ge­tra­gen. Die Topic-​Ebene ist der Basis-​Name für die Varia­blen, die im MQTT-​Baum ein­ge­tra­gen wer­den. Belässt man es hier bei „hydrom” und hat beim Gerä­te­na­men den Stan­dard­wert „Hydrom001” auch nicht ver­än­dert, ist z.B. der Extrak­ge­halt dann spä­ter im MQTT unter dem Topic „hydrom/​Hydrom001/​gravity” zu finden.

Zum Lesen der ange­lie­fer­ten Daten kann man z.B. den MQTT-​Explorer nut­zen, was dann nach eini­gen emp­fan­ge­nen Wer­ten so aussieht:

Um die Daten zu spei­chern muss ein wei­te­rer Ser­vice, in mei­nem Fal­le Node-​RED, die Daten beim MQTT-​Broker abho­len und in einer Daten­bank spei­chern. Dazu dient die­ser ein­fa­che Flow:

Links sind die MQTT-​Eingänge für die Extrakt- und Tem­pe­ra­tur­da­ten. Der Join-​Knoten sorgt dafür, dass die Daten erst gespei­chert wer­den, wenn bei­de Wer­te ein­ge­trof­fen sind. Der Funk­ti­ons­kno­ten „SQL” erzeugt aus den emp­fan­ge­nen Daten einen SQL-​Befehl, um sie über den roten MySQL-​Knoten in die Daten­bank zu schrei­ben. Dort sieht es nach eini­gen Minu­ten in der Daten­bank dann so aus:

Die­sen Flow kann man jetzt noch um die Anzei­ge der aktu­el­len Daten, eines Gär­dia­gramms und der Akku-​Ladung erweitern:

Die 3 MQTT-​Eingänge im mitt­le­ren Teil lie­fern die Daten für Dich­te, Tem­pe­ra­tur und Akku­span­nung vom MQTT-​Broker an. Sie wer­den auf eine Stel­le gerun­det, bei der Akku­span­nung in Pro­zent­wer­te umge­rech­net und in Tacho-​Anzeigen dar­ge­stellt. Damit auch beim Start des Flows schon Wer­te ange­zeigt wer­den, und nicht erst nach Ein­tref­fen der Daten im MQTT (was maxi­mal so lan­ge dau­ert, wie das Inter­vall ein­ge­stellt ist), wird im obe­ren Zweig beim Start der letz­te Daten­satz aus der Daten­bank gele­sen, in ein­zel­ne Wer­te auf­ge­teilt und angezeigt.

Im Zweig unter den Anzei­gen wer­den die aktu­el­len MQTT-​Daten wie­der in einen SQL-​Befehl zusam­men­ge­fasst und in die Daten­bank geschrie­ben. Der vor­letz­te Zweig erzeugt das Gär­dia­gramm, indem gespei­cher­te Wer­te aus der Daten­bank gele­sen und in einem Lini­en­dia­gramm dar­ge­stellt wer­den. Die Wer­te sind stun­den­wei­se gemit­telt. Das Aus­le­sen pas­siert ein­mal beim Start des Flows und dann alle 60 Minu­ten oder beim Kli­cken des „Aktualisieren”-Knopfs.

Im letz­ten Zweig wird der Zeit­raum für das Dia­gramm ein­ge­stellt. Beim Start des Flows sind das 14 Tage, was mit einem Ein­ga­be­feld geän­dert wer­den kann. Das Dash­board sieht am Ende so aus:

Den kom­plet­te Flow könnt ihr euch als Grund­la­ge eige­ner Wei­ter­ent­wick­lun­gen gern hier her­un­ter­la­den.

Das Test­ge­rät wur­de vom Her­stel­ler kos­ten­los zur Ver­fü­gung gestellt.

Hersteller-​Kontakt:

Bono­rum UG
Hedwig-​Müller-​Str. 14
D‑27321 Thedinghausen

Web: hydrom.io
Mail: help@hydrom.io

Anlei­tun­gen:

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