Brauen mit den AiO-Brausteuerungen

Dieser Artikel beschreibt das Brauen mit den verschiedenen Versionen der AiO-Brausteuerungen. Die jeweiligen Möglichkeiten werden herausgearbeitet. Die unterschiedlichen Arduino-Plattformen bieten natürlich speicherbedingt auch unterschiedliche Möglichkeiten. Wer eine kleine, extrem kompakte Steuerung benötigt, der verwendet den Arduino-NANO. Wer auch noch eine Würzepumpe steuern möchte wählt den UNO und sollte auch WLAN eine mögliche Option sein, der wählt den MEGA. Die Relaisversionen über alle Steuerungen sind so gezeichnet, dass die Netzanschlüsse für Heizung und Rührer allpolig geschaltet werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass auf keinen Fall die Phase(„L“) an der eingebauten Steckdose anliegt. Für elektrotechnische Laien empfiehlt sich der Nachbau der „F“-Versionen, hier kommt man auf keinen Fall mit der Netzspannung in Berührung.

Für wen ist die Brausteuerung gedacht?

Für Hobbybrauer, die von der sog. „Einkocherklasse“ bis zur 50L-Klasse mit externen Heizelementen brauen und eine kompakte Steuerung ohne Anbindung an einen PC benötigen.

benötigte Hardware

Für die „R“-Versionen ist es wichtig, die Relaislogik zu verstehen. Die Relaisplatinen schalten „Low activ“, d.h. bei GND am Eingang schalten die Relais durch, während die SSRs „High activ“ sind, also bei Vcc am Eingang durchschalten. Dieses Verhalten muss bei allen „R“-Versionen im Sketch angepasst werden!

Das folgende Bild zeigt die verschiedenen Zustände abhängig vom Eingangssignal. Es handelt sich um ein Beispiel. Sicherer ist es auf jeden Fall, die Verbraucher allpolig zu schalten!

Im jeweiligen Sketch sieht die Anpassung dann so aus:

für Relaisplatinen („China-Relais“)

#define H_AUS HIGH
#define H_EIN LOW

für z.B. SSRs

#define H_AUS LOW
#define H_EIN HIGH

Software

Das können alle Versionen

MAISCHEN:

Eingegeben werden die Einmaischtemperatur, bis zu 6 Rasttemperaturen und Rastzeiten und die Abmaischtemperatur. Der Ablauf erfolgt vollautomatisch. Während des Aufheizens auf die jeweilige Rast, kann die Temperatur manuell noch verändert werden. Das gleiche gilt für die Rastzeiten, die auch noch manuell angepasst werden können. Fünf Minuten vor Ende der letzten Rast wird durch einen Brauerruf noch einmal an die Jodprobe erinnert.

NACHGUSS:

Voreingestellt sind 78°C, es können aber auch andere Temperaturen eingegeben werden. Beim Erreichen der eingestellten Temperatur ertönt der Brauerruf. Im Gegensatz zu anderen Programmteilen kann der Ruf nicht quittiert werden. Die Temperatur wird gehalten, d.h. die Heizung schaltet bei Bedarf wieder ein. Für den Nachguss wird der Sensor verwendet, der auch den Maischeprozess gesteuert hat. Ein zweiter Temperatursensor ist nicht vorgesehen.

KOCHEN:

Eingestellt werden die Kochdauer und die Anzahl der Hopfengaben (max. 6). Zu den jeweiligen Hopfengaben wird auch der Zeitpunkt der Gabe angegeben. Aufgeheizt wird der Kessel bis zu einer voreingestellten Temperatur, die kurz vor der Kochtemperatur liegt (Voreinstellung 98°C – im SETUP änderbar). Dann ertönt der Brauerruf, der innerhalb von 60s quittiert werden muss, andernfalls wird aus Sicherheitsgründen der Kessel ausgeschaltet! Der „Start der Zeitzählung“ zum Kochen ist auch erst nach Erreichen der z.B. 98°C aktivierbar.

KÜHLEN:

Die Kühlfunktion ist für einen Kompressorkühlschrank gedacht. Die eingestellte Temperatur wird angefahren und mit der Gradientenregelung gesteuert. Nach einer einstellbaren Wartezeit wird der Kompressor – wenn die Temperatur wieder unter die Schwelle gefallen ist – wieder eingeschaltet. Zu häufiges Schalten schadet dem Kompressor, daher ist hier eine Wiedereinschaltzeit von 5 min. voreingestellt. Diese Zeit kann natürlich im Setup geändert werden. Die sonst für die Heizfunktion genutze Funksteckdose bzw. der entsprechende Relaisausgang kommen hier zum Einsatz. Das Gerät kann so konfiguriert werden, dass auch nach einem Stromausfall der Kühlmodus mit der eingestellten Temperatur automatisch wieder angefahren wird.

SETUP:

  • SCHWELLE: Einstellung der Kochschwelle (z.B 98°C). Ist die Kochschwelle erreicht, ertönt der Brauerruf. Innerhalb von 60s muss der Ruf quittiert werden, andernfalls wird der Kessel ausgeschaltet. Hierdurch wird das unbeaufsichtigte Kochen und „überschwappen“ des Suds verhindert.
  • RÜHRER: Bei der Rührwerksfunktion kann man zwischen Dauerbetrieb und Intervallbetrieb wählen. Bei Intervallbetrieb kann die Einschalt- und Ausschaltdauer des Rührwerks in Sekunden (voreingestellt: Einschaltdauer 60sek. ;Ausschaltdauer 60sek.) gewählt und eingestellt werden.
  • REGLER: Eingegeben werden der Gradientenfaktor für das Heizen (kh), der mit dem Gradienten (Steigung des Temperaturanstiegs pro Minute (dT/dt)) multipliziert wird, und die Einschaltverzögerung für das Heizrelais. Die Einschaltverzögerung verhindert bei mechanischen Relais das „Flattern“, also das schnelle Ein- und Ausschalten vor dem Erreichen der Zieltemperatur. Bei Verwendung eines SSR (Solid-State-Relais) kann hier eine Einschaltverzögerung von „0“ eingegeben werden. Der Gradientenfaktor von „1“ ist in den meisten Fällen ideal, es gilt aber: Je kleiner die Maischemenge (Wassermenge) und damit größerem Gradienten , desto größer muss auch der Gradientenfaktor sein. Letztendlich muss man das für sein Setup selbst herausfinden.
    Weiterhin wird auch die Einschaltverzögerung für das Kühlen (ESVK) und der Gradientenfaktor für die Regelung der Kühltemperatur eingegeben. Hier hat die Einschaltverzögerung die Funktion, das schnelle Ein- bzw. Ausschalten des Kompressors zu verhindern, da dies zu Schäden führen kann. Der Gradientenfaktor sollte für die Kühlfunktion zwischen 0,5 und 1 liegen, aber auch hier muss man selbst die passende Einstellung finden.
  • LOGGING Die Steuerungen verfügen alle über die Möglichkeit des Temperaturloggings, d.h. der Temperaturverlauf der Isttemperatur und der jeweiligen Solltemperatur wird während des Maischens aufgezeichnet und grafisch dargestellt. Einsatz finden hier verschiedene Loggingprogramme, dazu weiter unter mehr.
  • NOTFALL Legt fest, ob die Notfallfunktion gestartet wird. Diese liegt vor, wenn während des Maischens oder dem Kochen die Versorgungsspannung der AiO ausfällt (die beste Ehefrau von Allen oder man selber stolpert über das Anschlusskabel!). Nach dem Neustart wird die letzte Position im Programmablauf automatisch wieder angefahren, die Zeiten werden allerdings auf 1 min. gerundet. Werte, die nach dem Starten des Maischeprogramms gegenüber dem ursprünglichen Rezept geändert wurden, werden nicht restauriert. Die Datensicherung im EEPROM erfolgt einmal pro Minute.
    Im Kühlmodus startet das Gerät nach einem Stromausfall automatisch wieder mit dem Kühlmodus! Der Kühlschrank kann also auch übers Wochenende unbeaufsichtigt bleiben. Damit die gewünschte Kühltemperatur wieder angefahren wird, muss der Kühlmodus mit eben dieser Temperatur einmal durch langes Drücken des Encoders verlassen werden bis in der letzten Zeile „NOT-EIN“ erscheint. Danach kann der Kühlmodus wieder gestartet werden. So oft der Strom nun auch ausfällt, startet die AiO immer automatisch in den Kühlmodus. Um den Notmodus zu verlassen, den Taster so lange drücken bis „NOT-AUS“ erscheint. Diese Methode unterscheidet sich von dem Notfallstart im Maische- und Kochmodus und ist unabhängig von der Einstellung im Setup.

Was unterscheidet die verschiedenen Steuerungen?

Zur besseren Übersichtlichkeit zunächst mal eine Tabelle:
AiO-NANO AiO-UNO AiO-MEGA
Maischeprogramm
automatisch/manuell
Nachgussbereitung
Kochprogramm
Kühlfunktion/ \\Heizfunktion ✔ (nur „R“-Version - „F“ nur kühlen)
Relaissteuerung
433-MHz-Funksteuerung ✔ (Relais oder Funk) ✔ (Relais oder Funk) ✔ (Relais und Funk)
WLAN (UDP)
Logging über SerComInstruments4 (COM) - nur Version "R" SerComInstruments4 (COM)
LogView-Studio (COM)
nur „R“ - Version
Auswahl im Sketch
SerComInstruments4 (COM/UDP)
LogView-Studio (COM)
KBH2AiO (UDP)
Brauerruf über PC
(.wav-Datei)
Ansteuerung
Würzepumpe
✔ (nur Version „R“)
Ansteuerung
Malzrohrpumpe
Reinigungsmodus
Malzrohrpumpe
Geschwindigkeits-
umschaltung
Rührmotor
Betrieb ohne
Display und
Encoder
✔ (mit KBH2AiO)
Zusätzlicher
Temperatursensor
für die Nachguss-
aufheizung während
des Maischens
433 MHz Temperatursensor
3. Steckdose wahlweise
für den Brauerruf oder
für die Nachgussbereitung
während des Maischens
Automatische Gärführung
Heizen & Kühlen
Gärrasten einstellbar
Funk- & Relaisversion
Funk: Mischerdose = Heizung
Hinweise bei Problemen mit der Hardware oder Software

Oftmals werden die benötigten Libraries nicht gefunden und der Sketch nicht erfolgreich kompiliert. In der ZIP-Datei libary_fr.zip befinden sich alle benötigten Libraries sowohl gepackt als auch ungepackt. Die sicherste Methode, um auf alle Libraries zugreifen zu können, ist der Import der gepackten (.zip) Dateien über die Arduino-IDE (Sketch → Bibliothek einbinden → .ZIP Bibliothek hinzufügen). Danach sollten alle Bibliotheken gefunden werden.

Hin und wieder gibt es Probleme mit dem I2C-Display. Die Adresse des Displays ist in allen Sketchen mit 0x27 angegeben. Dies ist fast allen Fällen korrekt, bei einigen Interfaces muss jedoch eine andere Adresse angegeben werden. Ändert dann bitte diese Zeile:

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);

in

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);

Sollte es immer noch Probleme geben, muss die tatsächliche Adresse ermittelt werden. Ladet den folgenden Sketch herunter und schaut im Serial-Monitor nach, welche Adresse das Display hat. i2c_scanner.zip

Aufbau der AiO-NANO

Die kleinste und kompakteste Brausteuerung in der Reihe, dennoch ist alles enthalten, was der Hobbybrauer an Steuerung benötigt.

Aufbau der Relaisversion:  Aufbau der Funkversion

Hauptmenü

  • MAISCHEN
  • NACHGUSS
  • KOCHEN
  • Var.H/K (nur Version „R“ - sonst „KÜHLEN“)
  • SETUP

Setupmenü

  • SCHWELLE → Einstellen der Kochschwelle - Vorgabe 98°C
  • RÜHRER → Dauerbetrieb oder Intervallbetrieb - Einstellung der Intervallsequenzen
  • FUNK → Anlernen der Funksteckdosen (nur für die Version „F“)
  • LOGGING → Ein/Aus (nur Version „R“)
  • NOTFALL → Merken des Wiederherstellungspunktes bei Stromausfall - Ein/Aus (nur Version „R“)
  • REGLER → Einstellung der Regelparameter (Gradientenfaktoren Heizen/Kühlen und Einschaltverzögerungen Heizrelais/Kompressor)

Aufbau der AiO-UNO

Die AiO-Brausteuerung auf Basis des Arduino-UNO war die erste in der Reihe der kleinen, kompakten Brausteuerungen. Franz (fg100) hatte damals (2012) mit der Entwicklung begonnen http://hobbybrauer.de/modules.php?name=eBoard&file=viewthread&tid=15626. Grundsätzlich unterscheidet sich die UNO-Version kaum von der NANO-Version, lediglich die Möglichkeit eine Würzepumpe anzusteuern ist in der „R“-Version hinzugekommen. Die Würzepumpe wird über einen Schwimmschalter (Zweipunktregler) gesteuert und pumpt die Würze aus dem Läutergrant bis zum „Klarlauf“ zurück in den Läuterbehälter oder direkt in die Sudpfanne.

Anschluss der Würzepumpe:
Diskreter Aufbau der Steuerungen
Aufbau der Relaisversion:
Aufbau der Funkversion:

Die Menüstruktur ist nahezu identisch mit der NANO-Version:

Hauptmenü

  • MAISCHEN
  • NACHGUSS
  • KOCHEN
  • VAR.H/K
  • PUMPE (nur Version (R“)
  • SETUP

Setupmenü

  • SCHWELLE → Einstellen der Kochschwelle - Vorgabe 98°C
  • RÜHRER → Dauerbetrieb oder Intervallbetrieb - Einstellung der Intervallsequenzen
  • FUNK → Anlernen der Funksteckdosen (nur für die Version „F“)
  • LOGGING → Ein/Aus (nur Version „R“)
  • NOTFALL → Merken des Wiederherstellungspunktes bei Stromausfall - Ein/Aus (nur Version „R“)
  • REGLER → Einstellung der Regelparameter (Gradientenfaktoren Heizen/Kühlen und Einschaltverzögerungen Heizrelais/Kompressor)

Seit den Versionen vom 11.2.2017 ist die Möglichkeit der Nachisomerisierungskontrolle eingebaut. Gemeint ist hiermit die Zeit nach Kochende innerhalb derer der Hopfen noch Alphasäure freisetzt. Nach der übertragenen Nachisozeit ertönt der Brauerruf. Für eine Whirlpoolgabe kann die Nachisozeit ziemlich groß (z.B. 120 min.) gewählt werden, dann ertönt der Brauerruf wenn die Sudtemperatur in dieser Zeitspanne unter 80°C gefallen ist.

Aufbau der AiO-MEGA

Die AiO-Brausteuerung auf Basis des Arduino-MEGA beinhaltet alle Möglichkeiten der UNO-Version „R“ und „F“ und darüber hinaus die Möglichkeit über WLAN ferngesteuert zu werden. Außerdem kann auch das Logging über WLAN (UDP) durchgeführt werden. Interessant ist auch die Möglichkeit, parallel eine Induktionsplatte für den Maischekessel und eine weitere für die Nachgussbereitung zu verwenden.In den Ausschaltpausen der Maischeheizung wird die Nachgussheizung eingeschaltet und vice versa. Hiefür muss natürlich der zweite Temperatursensor angeschlossen sein.

Weiterhin kann statt eines Rührwerks eine Malzrohrpumpe angeschlossen und die Nachisomerisierungszeit eingegeben werden. Ganz neu hinzugekommen ist eine Version, die ohne Display und Encoder auskommt. Dies erlaubt einen preisgünstigen und platzsparenden Aufbau ohne auf Funktionen verzichten zu müssen. Gesteuert wird diese Version ausschließlich über KBH2AiO über das UDP-Protokoll.

Version mit Display und Drehencoder

und hier die Version ohne Display und Encoder (ohne 2. Tempsensor gezeichnet, wird aber unterstützt!):

Anschluss des Speedrelais

Brewshield

Für diese Version gibt es auch ein „Brewshield“, eine Platine die einfach auf den Arduino-Mega aufgesteckt wird. Alle im diskreten Aufbau ersichtlichen Anschlüsse sind auf einer Platine aufgebaut, dadurch wird der Platzbedarf in einem Gehäuse deutlich minimiert. Wird die Platine auf einen MEGA Rev 2 aufgesteckt, gibt es links und rechts zwei „Luftstifte“. Beim MEGA Rev 3 sind alle Stifte in den Buchsen.

Man muss natürlich nicht alles bestücken. Möchte man nur die Funkvariante, dann bestückt man den 433 MHz Sender und Empfänger. Für die Relaisversion kann man die Platine ohne irgendeine Bestückung verwenden. Die geregelte Spannungsversorgung wird u.U. benötigt, wenn der ESP8266 (3,3V) angeschlossen wird. Ich konnte den ESP auch mit den internen 3,3V des Arduino betreiben, dann muss nur der Stützkondensator C2 eingebaut sein. Der 9V-Regler ist für Vin des Arduino gedacht. Mit der extern angelegten Spannung, die bis zu 24V betragen kann, können am entsprechenden Ausgang auch 24V Relais betrieben werden.In dem Fall muss aber der Spannungsregler 7809 über eine ausreichende Kühlung verfügen (Kühlkörper mit Wärmeleitpaste).

Schaltung

Mit Jumper1 wird eingestellt, ob die diskreten Relais (SSRs) über die internen 5V vom Arduino oder direkt über die von außen angelegte Versorgungsspannung betrieben werden (gilt nicht für die Relaisplatinen mit Optokoppler!). Mit Jumper2 wird ausgewählt, ob der ESP8266 von den 3,3V des Arduino oder über die von einem Spannungsregler erzeugten 3,3V versorgt wird.

Jumper auf der Platine
Jumper 1 Jumper 2
5V Steuerspannung intern für die Relais 1-2 -
bis zu 24V Steuerspannung
für die Relais
2-3 -
interne 3,3V für den ESP8266 - 1-2
externe 3,3V für den ESP8266 - 2-3
Schaltbild

Platinenlayout

Die Folie so auf den Belichter legen, dass die Schrift NICHT spiegelverkehrt erscheint. Dann eine Europlatine an einer Bezugskante ausrichten, nach der Belichtung drehen und wieder an der gleichen Bezugskante ausrichten.

Layoutfolie

Download Layoutfolie

Download Target-Dateien

Bestückung

Anschlüsse

Der Lüfteranschluss schleift die extern angelegte Spannung lediglich an den Lüfter durch.

Eingezeichnet sind die Jumper in den Stellungen:

Jumper 1 → Externe Spannung für Heizungs- und Rührerrelais (z.B. SSRs).

Jumper 2 → 3,3 V für den ESP über externe Spannungsquelle und geregelt durch den LF33CV.

Wird der ESP8266 nicht eingebaut, dann sollte im Setup WLAN abgewählt werden. Dadurch ist die manuelle Steuerung etwas zügiger. Weiterhin kann man auch im Sketch das Debugging über die serielle Schnittstelle (USB) abschalten (#define dbg auskommentieren).

Aufbau mit Brewshield

Das Bild zeigt den Aufbau mit Hilfe des Brewshields. In diesem Fall ist es voll bestückt, d.h. es sind 433 MHz Sender u. Empfänger und das ESP8266 - Modul integriert. Die Peripherie ist über verpolungssichere Steckverbinder mit dem Shield verbunden. In diesem Beispiel sind zwei SSRs (Solid-State-Relais) auf Kühlkörpern verbaut, außerdem gibt es noch einen aktiven 12V-Lüfter. Das vordere Relais schaltet die Heizung und das dahinter liegende den Rührer, bzw. das 12V-Netzteil, wenn ein Scheibenwischermotor o.ä. verwendet wird.

Fertige Steuerung mit MEGA-Shield:  Außenansicht
Fertige Steuerung mit MEGA-Shield als Funkversion:

Hauptmenü

  • MAISCHEN
  • NACHGUSS
  • KOCHEN
  • VAR.K/H
  • MPUMPE (Maischepumpe)
  • SPUMPE (Sudpumpe)
  • SETUP

Setupmenü

  • SCHWELLE → Einstellen der Kochschwelle - Vorgabe 98°C
  • RÜHRER/PUMPE → Rührer oder Malzrohrpumpe? Dauerbetrieb oder Intervallbetrieb - Einstellung der Intervallsequenzen - Rührer/Pumpe beim Einmaischen aktiv?
  • REGLER → Einstellung der Regelparameter (Gradientenfaktoren Heizen/Kühlen und Einschaltverzögerungen Heizrelais/Kompressor)
  • LOGGING → Ein/Aus - bei EIN: SerialComInstruments oder LogViewStudio oder AiO (KBH2AiO)
  • EXTERN → WLAN-Steuerung EIN/AUS / Verwendungszweck der 3. Funksteckdose / Anlernen der Funksteckdosen
  • NOTFALL → Merken des Wiederherstellungspunktes bei Stromausfall - Ein/Aus

Besonderheiten der MEGA-Version

Wie schon erwähnt bietet die AiO-MEGA noch einige zusätzliche Features gegenüber den Versionen auf der Basis von NANO und UNO. Besonders zu erwähnen ist hier die Möglichkeit, die Steuerung über WLAN zu bedienen. Es können Rezepte aus dem kleinen Brauhelfer importiert werden, es können die Steuerbefehle für Maischen, Nachguss und Kochen abgesetzt werden und es kann der Temperaturverlauf beim Maischen grafisch dargestellt werden. Die Software für Windows wird weiter unten zum Download angeboten, eine Version für Linux ist in Vorbereitung.

Nun ist es auch möglich, statt des Rührwerks eine Malzrohrpumpe anzusteuern. Während der Rührer in den Heizphasen im Dauerbetrieb läuft, kann die Malzrohrpumpe hier auch im Impulsbetrieb laufen.

Während des Maischens kann durch einen Druck auf den Encoder, falls der Rührmotor über zwei Geschwindigkeitsstufen verfügt, die Geschwindigkeit umgeschaltet werden. Hierfür muss aber in der Anlage ein zweites Relais verbaut werden.

In der aktuellen Version kann, während der Heizpausen im Maischeprogramm, über ein zweites Relais die Heizung des Nachgusstopfes gesteuert werden. Hierfür wird ein zweiter Temperatursensor parallel zum Vorhandenen geschaltet. Welcher der beiden Sensoren nun für die Maischesteuerung und welcher für die Nachgusssteuerung fungiert, muss experimentell ermittelt werden (mit der Hand anfassen und die Temperaturentwicklung beobachten).

AiO als WLAN-Accesspoint (UDP)

KBH2AiO liegt nun in zwei überarbeiteten Versionen vor (KBH2AiO64.exe/KBH2AiO32.exe). Die Software ist kein „Sprinter“, da ja sehr viel Datenverkehr zwischen der AiO und dem PC stattfindet. Dafür kann man aber die AiO vollkommen losgelöst von Display, Encoder und Rufbuzzer steuern.

Beim Start der Steuerung wird das WLAN, wenn im Setup eingeschaltet, initialisiert. Anschließend findet man in der Übersicht der WLAN-Netzwerke die AiO mit der SSID „AiO-LAN“. Man meldet sich dann mit dem Passwort „Hobbybrauer“ an. Das Passwort kann im Sketch geändert werden. Port 50000 wird auf beiden Seiten verwendet.

Logging mit SerialComInstruments4 (COM/UDP)

Die Software ist für die nicht kommerzielle Verwendung frei und neuerdings ohne Zeitbeschränkung verwendbar. Hiermit kann man sich umfangreiche Displays zusammenstellen, wofür ggf. noch Anpassungen im Sketch durchgeführt werden müssen. Von der AiO werden die Solltemperatur, Isttemperatur und der Wert des aktuellen Gradienten übertragen, dies ist aber mit entsprechenden Programmierkenntnissen im Sketch erweiterbar.

Eine einfache Oberfläche zeigt das folgende Bild:

Das Template für diese Oberfläche könnt ihr hierherunterladen.

Das Handbuch zu dieser Software findet ihr hier.

Logging mit LogView-Studio (COM)

Ebenfalls für die nicht kommerzielle Verwendung frei ist die Software LogViewStudio. Das Programm bietet eine Fülle von Möglichkeiten und ist, was die Auswertung der Plots anbelangt, absolute Spitze. Leider ist die Entwicklung offensichtlich eingestellt worden, daher sind auch einige Fehler in der Software noch enthalten, so funktioniert leider die Datenübertragung via UDP nicht. Die Datenübertragung über COM(USB) hingegen funktioniert einwandfrei.

Eine Anleitung zu dieser Software findet ihr hier.

Bedienung der AiO 4 mit KBH2AiO

Achtung: Für den Betrieb der Software muss sich im Verzeichnis „windows/system32“ oder im Verzeichnis mit der KBH2AiO.exe die Datei „sqlite3.dll“ befinden. Für KBH2AiO64.exe benötigt ihr diese und für KBH2AiO32.exe diese Datei!

Falls kein Display und Dreh-/Tastencoder angeschlossen ist, dann muss im Sketch folgendes geändert werden:

statt:

bool MitDisplayEncoder = true;

dann;

bool MitDisplayEncoder = false;

Das Programm KBH2AiO wurde zunächst entwickelt, um über UDP Rezepte aus dem "Kleinen Brauhelfer" an die AiO zu übertragen. Hinzugekommen sind nun die Möglichkeiten, die AiO auch von hier zu steuern (Maischen, Nachguss, Kochen, Gärführung, Abbruch, Setup) und den Temperaturverlauf während des Maischens zu verfolgen (Logging). In den Temperaturverlauf kann hineingezoomt und die Grafik kann als PDF-Datei exportiert werden. Die Grafik kann auch in die Zwischenablage zwecks Weiterverabeitung in anderen Programmen exportiert werden. Außerdem ist ein Export als CSV-Datei möglich.

In der Version ab dem 30.11.16 ist auch die Möglichkeit integriert, Suddaten von der Seite „MaischeMalzUndMehr.de“ im JSon-Format zu importieren. Es werden jedoch nur die relevanten, also von der AiO verarbeitbaren Daten, importiert. In dem Suddatenfenster können die Daten noch geändert oder ergänzt werden. Durch die Eingabe eines negativen Zahlenwertes als letzte Hopfengabe wird die Nachisomerisierungszeit angegeben.

Rezept und Statusseite (KBH)kbh2aio.jpg Setupseite - aus der AiO ausgelesenkbh2aio_setup.jpg Logging logging.jpg

Über virtuelle LEDs wird der Zustand von Heizung, Rührer und Nachgussrelais angezeigt. Ebenfalls kann stets der aktuelle Wert des Gradienten abgelesen werden.

Download KBH2AiO64 (64 Bit!)

Download KBH2AiO32 (32 Bit!)

Anmelden an der Brausteuerung

Wenn das Modul ESP8266-1 eingebaut ist, kann die AiO über das UDP-Protokoll kommunizieren. Ich habe mich für das UDP-Protokol entschieden, weil die Datenübertragung um einiges schneller abläuft als über http. Außerdem wollte ich das Modul unabhängig vom heimischen WLAN betreiben und habe es deshalb als eigenständigen Accesspoint konfiguriert. Die SSID lautet „AiO-LAN“ und sollte in der Übersicht der in Reichweite befindlichen WLAN-Zugriffspunkte erscheinen. Das festgelegte Passwort lautet „Hobbybrauer“.

Die AiO hat die IP-Adresse 192.168.100.1. und öffnet den Port 50000. Dieser Port wird auch auf PC-Seite geöffnet. Bei der ersten Verwendung meckert einmal die Firewall, hier dann bitte angeben, dass man auf diesen Port zugreifen möchte. Die lokale IP des Rechners sollte via DHCP vergeben werden, ist bei mir dann in aller Regel 192.168.100.2. Falls es hier Probleme gibt, bitte im „Netzwerkcenter→Adaptereinstellungen ändern“ unter IPv4 eine alternative Konfiguration für die AiO einrichten.

Im Folgenden eine kurze Beschreibung der AiO-Software für Windows. Zuerst muss die Software an die AiO angebunden werden, vorher funktioniert natürlich NICHTS! Nach dem Click auf den Button „Aktualisieren“ erscheint zunächst die lokale IP-Adresse des Rechners.

Über DHCP wird die AiO sofort gefunden.

Nun können wir zunächst ein Rezept aus dem wunderbaren „Kleinen Brauhelfer“ importieren. Wer nicht weiß, wo sich die KBH-Datenbank befindet, kann sich den Speicherort im KBH anzeigen lassen! (EXTRAS→EINSTELLUNGEN→SPEICHERORT). Der Name der Datenbank lautet: kb_daten.sqlite.

Es erscheint ein Auswahlfenster, in dem nach der Datenbankdatei gesucht werden kann. Nach dem erfolgreichen Import erscheinen die gespeicherten Sude im linken Fenster und im rechten Fenster die Suddetails.

Wenn alles soweit OK ist, können die Daten zur AiO geschickt werden, indem der Button „zur AiO senden“ gedrückt wird. Wurden die Daten ordnungsgemäß übernommen, ertönt für 0,5s der Brauerruf, ansonsten noch mal klicken. Außerdem erscheint ein Protokolleintrag zum gewählten Modus und zu der gerade ausgeführten Aktion.

Anschließend kann durch die Betätigung des Buttons „Maischen“ das übertragene Maischeprogramm auf der AiO gestartet werden. Auch hier ertönt der Brauerruf, wenn der Befehl von der AiO ordnungsgemäß empfangen wurde.

Das oben gesagte gilt ebenso für die Rezeptübernahme aus „MaischeMalzUndMehr“ und für die Eingabe eigener Rezepte.

Aufbau der Datentelegramme

Alle Werte werden als „String“ übertragen. Als Trennzeichen zwischen den einzelnen Werten eines Telegramms dient das “;“. Der erste Wert in jedem Telegramm kennzeichnet die gewünschte Funktion eindeutig (z.B. „RPT“ → jetzt kommt ein Rezept).

AiO → PC PC → AiO
Rezept - Rezepte KBH/MMuM
„RPT“ ;Einmaischtemperatur;AnzahlRasten; Kochdauer;Rasttemp1;
Rasttemp2;Rasttemp3;Rasttemp4;Rasttemp5 \\Rastdauer1;Rastdauer2;Rastdauer3;Rastdauer4;Rastdauer5;
HopfengabeZeit1; HopfengabeZeit2; HopfengabeZeit3; HopfengabeZeit4; HopfengabeZeit5; HopfengabeZeit6;
AnzahlHopfengaben ;
Nachisomerisierung ;
Gärführung
„GFU“ ;Anzahl Gärrasten;GärrastTemperatur1;
Gärrasttemperatur2 ;Gärrasttemperatur3 ;Gärrasttemperatur4;
Gärrasttemperatur5 ; Gärrastzeit1 ; Gärrastzeit2 ; Gärrastzeit3;
Gärrastzeit4; Gärrastzeit5 ; Anstelltemperatur
Modi der AiO - „mspe“ = Umschaltung Speedrelais
„m27“ = Maischeautomatik
„mmazp“ = Malzrohrpumpe Dauerbetrieb
„m42“ = Kochen Start
„mx236“ = Einlesen Funksteckdosen
„m3p“ = Würzepumpe aktivieren
„m41“ = Würzekochen
„m80“ = Abbruch aktuelles Programm
„m31“ = Brauerruf quittieren
Setup - „mt23“;Ruehrer_JN („J“,“N“); Dauerbetrieb („J“,“N“); IntervallEin („Sekunden“); IntervallAus („Sekunden“)
„ms239“;Schwellentemperatur
„mr11“; GradientenfaktorHeizen; EinschaltverzögerungHeizen („Sekunden“); GradientenfaktorKühlen; EinschaltverzögerungKühlen („Minuten“)
„ms44“;Logger („0“ = SerialComInstruments,“1“ = LogViewStudio, „3“ = kein Logging)
„ms46“;NotfallEinAus („0“ = Notfallschaltung AUS, „1“ = Notfallschaltung EIN)
„mk1“;Gewünschte Kühl-/Heiztemperatur
„ng2“;Nachgusstemperatur
Zustandsdaten
der AiO
„Isttemperatur“; „Solltemperatur“; „Gradient“; „HeizungEinAus“ („0“ = AUS , „1“ = EIN); „RührerEinAus“ („0“ = AUS , „1“ = EIN); „Modus“; „Meldung“; „MeldungDetail“; „Nachgusstemperatur (2.Sensor)“ → („°C“ oder „NC“); „NachgussHeizungEinAus“ („0“ = AUS , „1“ = EIN) -

Ablauf eines Brauvorgangs mit der AiO

Brauen mit der AiO 4.0 und der Steuerungssoftware „KBH2AiO“

a. Setup

Zunächst im Setup alle nötigen Voreinstellungen überprüfen. Hier kann auch statt eines Rührers eine Malzrohrpumpe ausgewählt werden.

b. Maischen

1. AiO anschließen und am PC den Accesspoint „AiO-LAN“ auswählen. Das Passwort lautet „Hobbybrauer“.

2. KBH2AiO starten, alle Button mit Ausnahme von „Aktualisieren“ sind deaktiviert.

3. Den Button „Aktualisieren“ betätigen und solange warten, bis der Text „AiO gefunden“ erscheint.

4. Das Braurezept aus dem „Kleinen Brauhelfer“ importieren („Datei“ → „aus KBH importieren“). Den Pfad zur KBH-Datenbank findet ihr im „Kleinen Brauhelfer“ unter Einstellungen. Übertragen werden der dort abgelegte Maischeplan und die geplanten Hopfengaben incl. der Nachisomerisierung.

5. Nun ist auch der Button „Rezept zur AiO übertragen“ aktiviert. Nachdem die Suddaten zur AiO übertragen wurden, kann man durch Betätigen des Button „Maischen“ den Brauprozess starten.

6. Den Temperaturverlauf kann man sich nach dem Umschalten auf das Fenster „Logging“ ansehen. Die Zeitachse zeigt die abgelaufene Zeit in Deziminuten und die Temperaturachse in °C. Hineinzoomen kann man, indem man einen Rahmen von unten nach oben über die aufgezeichnete Temperaturfunktion zieht, herauszoomen geht umgekehrt. Die Kurve kann gedruckt werden und auch zur Weiterverarbeitung mit anderen Programmen in den Zwischenspeicher kopiert werden. Außerdem können die Messwerte in einer CSV-Datei zur Weiterverarbeitung in z.B, Excel abgespeichert werden.

7. Während des Maischens kann, wenn im Setup „Rührer“ ausgewählt wurde, mit dem Button „Speedrelais“ die Geschwindigkeit des Rührermotors geändert werden. Hierzu ist allerdings ein zusätzliches Relais benötigt.

8. Das Maischeprogramm endet mit dem Brauerruf zum Abmaischen. Wenn der Ruf quittiert wird, kehrt die AiO wieder in den Modus „0“, „Hauptmenü“, zurück.

c. Läutern

Für das Läutern kann eine Würzepumpe angeschlossen werden. Die Pumpe wird durch den Button „Würzepumpe“ aktiviert. Ein- bzw. ausgeschaltet wird sie durch einen Schwimmschalter (Zweipunktregler). Die Würze wird vom Läutergrant in die Sudpfanne gepumpt.

d. Kochen

Das Würzekochen kann nur gestartet werden, wenn ein Rezept in die AiO übertragen wurde. Hier sind ja die Zeitpunkte der Hopfengaben und Nachisomerisierungszeit festgelegt. Wenn also zwischen dem Maischen und dem Kochen die AiO ausgeschaltet wurde, muss das Rezept noch einmal übertragen werden. Aufgeheizt wird bis zur einstellbaren Kochschwelle (Standard 98°C). Von dieser Temperatur an steht der Kochvorgang kurz bevor, d.h. man muss darauf achten, dass der Sud nicht überkocht. Erst von diesem Zeitpunkt an kann die Zeitzählung aktiviert werden. Die übertragenen Zeitpunkte der Hopfengaben werden akustisch und als Meldung im Aktionsfenster signalisiert. Zum Schluss des Kochens ertönt wieder der Brauerruf.

e. Nachisomerisierung

Die Nachisomerisierungszeit wird auch aus dem „Kleinen Brauhelfer“ übertragen. Gemeint ist hiermit die Zeit nach Kochende innerhalb derer der Hopfen noch Alphasäure freisetzt. Nach der übertragenen Nachisozeit ertönt der Brauerruf. Für eine Whirlpoolgabe kann die Nachisozeit ziemlich groß (z.B. 120 min.) gewählt werden, dann ertönt der Brauerruf wenn die Sudtemperatur in dieser Zeitspanne unter 80°C gefallen ist.

f. Nachguss

Die Nachgusstemperatur wird nach dem Betätigen des Buttons „Nachguss“ abgefragt und durch den Button „Fertig“ gestartet. Der Nachguss wird bis zu einer einstellbaren Temperatur aufgeheizt und die Temperatur wird gehalten. Hier wird der Temperatursensor für die Maischeheizung und nicht für die Nachgussbereitung während des Maischens benutzt.

g. VAR.K/H Es kann sowohl gekühlt als auch geheizt werden. Die Kühltemperatur wird nach dem Betätigen des Buttons „Kühlen“ abgefragt. Hierüber kann die Kühl-/Heiztemperatur jederzeit angepasst werden. Auch hier ist die Notfallschaltung (Stromausfall) integriert, d.h. bei der erstmaligen Betätigung der Kühl-/Heizfunktion erscheint im Aktionsfenster „NOT-EIN“. Jetzt startet die AiO nach einem Stromausfall automatisch in den Kühl-/Heizmodus mit der zuletzt eingestellten Temperatur. Bei einem erneuten Aufruf erscheint dann im Aktionsfenster „NOT-AUS“, d.h. die Notfallschaltung ist nun nicht mehr aktiv.

Download der Versionen

Hier werdet ihr jeweils die aktuellen Versionen zum Download finden.

Die NANO und UNO-Versionen vom 6.1.17 sind um eine kombinierte Heiz-/Kühlfunktion erweitert worden. Durch Doppelklick im bisherigen Kühlmodus kann zwischen Heizen und Kühlen umgeschaltet werden. Die Menübezeichnung ist von „Kühlen“ in „Var.K/H“ geändert worden. In der NANO-Funkversion ist diese Funktion aus Speicherplatzgründen nicht implementiert.

NANO
UNO
MEGA

Die Version beinhaltet die volle Ansteuerung aus KBH2AiO (wenn konfiguriert!)

Vorgaben der heruntergeladenen Version. Die Version ist

  1. nach dem Download NICHT für die Ansteuerung aus KBH2AiO.exe konfiguriert, ggf. ändern! (siehe weiter oben)
  2. die Ausgabe im Serial-Monitor als Debug-Fenster ist NICHT eingeschaltet! (#define dbg → für Debuggen auskommentieren!)
  3. das Speedrelais für den Rührer wird NICHT unterstützt! (bool geschwindigkeitsrelais = false - sonst true)
  4. der Funksensor wird NICHT unterstützt! (#define Tempsensor433 - auskommentiert = mit Funksensor)

Die Version vom 5.11.16 ist um folgende Möglichkeiten erweitert worden:

  1. Die WÜRZEPUMPE (die aus dem Hauptmenü), kann durch einen einfachen Druck auf den Encoder in den Dauerbetrieb umgeschaltet werden. Außerdem kann im Automatikmodus die Einschaltverzögerung der Pumpe eingestellt werden.
  2. Die MALZROHRPUMPE (als Alternative zum Rührer), hat nun einen Eintrag im Hauptmenü (Reinigungsmodus = Dauerbetrieb). Diese Funktion kann auch aus KBH2AiO geschaltet werden.
  3. Optional kann nun eine zweite Heizquelle für den Nachguss angeschlossen werden. Diese Heizung wird nur während des Maischens eingeschaltet und zwar nur dann, wenn die Heizung für den Maischekessel ausgeschaltet ist. Das zusätzliche Heizrelais wird über die Anschlüsse A4 (Phase) und A5 (Nulleiter) betrieben. Bei der Relaisversion funktioniert das allerdings nur mit einem 2. Temperatursensor. Ist kein zweiter Thermosensor angeschlossen, kann diese Möglichkeit nur mit einem Kessel mit eingebautem Thermostaten (z.B. Einkocher) mit der Rührer/Pumpe-Steckdose der Funkvariante genutzt werden. Die AiO erkennt den zweiten Sensor automatisch.

In der Version vom 16.11.16 wurden

  1. einige kleinere Fehler behoben
  2. Die Vorbereitung für den Empfang eines Funkthermosensors wurde integriert.

433-MHz-Funksensor mit DS18B20

Der Wunsch nach Unterstützung eines batteriebetriebenen 433-MHz-Funksensors wurde schon öfters geäußert, daher hier die Umsetzung.

Aufbau der ATtiny-Version:  Aufbau der Nano-Version

Wegen des relativ hohen Stromverbrauchs, ist die Version mit dem Arduino-Nano natürlich nicht für den Batteriebtrieb geeignet. Für die ATtiny-Programmierung muss die Arduino-IDE den ATtiny84 bzw. den ATtiny85 kennen. Dafür dieses Verzeichnis in das Unterverzeichnis „\(Verzeichnis der Arduion-IDE)\Hardware“ kopieren. Im Sketch kann dann durch eine Compilerdirektive (#ifdef ATTiny), zwischen ATtiny- und Nanosketch gewechselt werden.

Da die Prozessoren natürlich noch keinen Bootloader und keinen USB-Anschluss besitzen, muss das Programm mit Hilfe eines ISP-Programmers überspielt werden. Hierfür kann mann einen Arduino-UNO nach dieser Anleitung verwenden. Es ist dabei unbedingt zu beachten, dass zunächst der Bootloader mit der Einstellung der Taktrate auf 8MHz-intern überspielt werden muss. Um diesen Sensor in der AiO zu verwenden, muss die Compilerdirektive #define Tempsensor433 auskommentiert sein. Der Funksensor fungiert immer nur als Maischesensor (Hauptsensor). Für den optionalen Nachgusssensor muss immer ein kabelgebundener Temperatursensor verwendet werden.

Sketch für die Thermosensoren

Falls bei der Compilierung des Sketches Probleme mit der VirtualWire-Library gemeldet werden, dann bitte diese Library verwenden.


In der Version vom 23.11.16 wurde

  1. Datentelegramm zum und vom PC bzw. AiO überarbeitet.
  2. Brauerruf über den PC (bruf.wav → Länge max. 1s) - selbst aufgezeichnet oder das Beispiel in der Sketch-ZIP verwenden

In der Version vom 29.11.16 wurde

  1. die Anzeige der Nachgusstemperatur während des Maischens wurde verbessert.

In der Version vom 10.12.16 wurde

  1. der Import von Rezepten aus MMuM (JSon-Format) optimiert.
  2. die Möglichkeiten zum Ändern der importierten Rezepte eingebaut.

In der Version vom 19.02.17 wurde

  1. die Eingabe von Gärführungen integriert.
  2. Kühlen und Heizen steuerbar
  3. Übersicht der Setupdaten verbessert.

Download KBH2AiO64 (64 Bit) vom 19.02.17

Download KBH2AiO32 (32 Bit) vom 19.02.17


Achtung: ab dem Jahr 2017 werden die Bezeichnungen der Brausteuerungen geändert. Es wird jeweils der Basisarduino, ergänzt um das Erstelldatum, angegeben.

In der Version vom 16.01. 17 wurde

  1. eine aktive Gärführung integriert.
  2. das Anfahren einer Zieltemperatur nun für Heizen und Kühlen hinzugefügt (in älteren Versionen nur „Kühlen“)

Hierzu auch noch eine PDF-Datei mit einem Kurzüberblick aller Möglichkeiten dieser Version beschreibung_aio_mega_16_01_2017.pdf

In der ZIP-Datei sind nun auch die Installationssoftware für „SerialCominstruments4“ und ein einfaches Template dazu (AiO-4) enthalten.

In der Version vom 20.01.2017 wurden einige kleine Fehler korrigiert. Außerdem wird beim Start angezeigt, welche Relaislogik aktiv ist.

In der Version vom 25.01.2017 wurde die Einschaltung des Nachgusskessels in den Heizpausen optimiert. Beim Einmaischen hört der Brauerruf nach 5 mal piepsen auf (nervt sonst bei Malzrohranlagen).

In der Version vom 19.02.2017 wurde die Anpassung an KBH2AiO optimiert.

In der Version vom 23.02.2017 wurde der Anzeigefehler der Relaislogik beim Start eliminiert.

aio_mega_23_02_2017.zip

Arduino Bibliotheken

Die folgenden Bibliotheken werden je nach Version benötigt. libary_fr.zip

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QR-Code Brauen mit den AiO-Brausteuerungen (erstellt für aktuelle Seite)
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