DIY Arduino balstītā Sous-Vide mašīna

1-Day Project: Build Your Own Arduino Uno for $5 (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

DIY Arduino balstītā Sous-Vide mašīna


Veidojiet savu pašu sous-vide mašīnu un iegūstiet pilnīgi gatavotas maltītes ar augstas precizitātes temperatūras kontroli. Grab savu Arduino, rīsu plīti un temperatūras sensoru, un sāksim to sākt.

Vai jūs esat ēdiens vai vienkārši vienkārši izbaudi ēšanas pienācīgi pagatavotu ēdienu "" src = "// www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/Chirila_sous_vide_1.jpg" />

Kas ir Sous-Vide mašīna?

Pirmkārt, jūs, iespējams, domājat par to, kāda ir līdzstrāvas mašīna. Nosaukums nav tas intuitīvs, ja jūs nerunāties franču valodā (vai pat tad, ja jūs to darāt). "Sous vide" franču valoda ir "vakuumā", kas norāda uz tā mērķi.

Tradicionāli pirmais solis ir panākt ēdiena gatavošanu plastmasas maisiņā un vakuumā tā slēgt. Tad zemāk maisa mašīnā, kas ir piepildīta ar ūdeni, kas ir sakarsēts līdz precīzai temperatūrai. (Kā piezīmi, jums ne vienmēr ir nepieciešams pilnīgi vakuuma iepakojums pārtiku. Jūs varat tikpat viegli ievietot pārtiku atvērtā somā un nolaiž tās apakšējā pusē mašīnā, ļaujot ūdens spiedienu noņemt gaisu ap ēdiens.)

Šī ir kulinārijas metode, kas izstrādāta, lai pēc būtības vāra ēdienus, īpaši gaļu, nezaudējot sulas vai garšu ūdenī. Bet kāds ir ieguvums? Vai nebūtu labāk (un vieglāk) tikai pagatavot steiku ar kastrolīzi?

Atbilde ir vienkārši "nē", un es jums saku, kāpēc. Pieņemsim, ka jūs patiešām izmantojat steiku vidē reti. Kad to pagatavojat traukā, gaļa nav vienmērīgi pagatavota, jo tā ir pagatavota no ārpuses iekšā. Tā rezultātā vidū ir pilnīgi vārīti un rozā, bet pēc tam, pārvietojoties tālāk no centra, tas ir vairāk vidējs, un tas varētu pat labi paveikt ārā.

Tagad, ja mēs pagatavojam vienu un to pašu gabaliņu steiku ar sous-vide mašīnu, gaļas gabals visu laiku būtu pilnībā pagatavots. Šeit ir attēls, lai labāk saprastu, kas notiek:

Ja jūs neesat pilnīgi pārliecināts, ka šis projekts bija vērts darīt sākumā, es ceru, ka tas ir mainījis jūsu prātu. Let's apstāties šeit ar "kāpēc" un sākt veidot mūsu sous-vide mašīna!

BOM

Pirmkārt, lai mūsu sous-vide mašīna būtu pēc iespējas vienkāršāka, mums būs nepieciešama pamata rīsu plīts. Tas satur mūsu vēlamo sildītāju un ūdens trauku. Bez papildu satura šeit ir pilna BOM:

  • Rīsu plīts
  • Arduino Nano
  • LEG-5 relejs
  • 2.2kΩ pretestība
  • 2N2222 NPN tranzistors
  • MCP9701 * termistors IC
  • 1N400x diode
  • Spiedpogas (daudzums 3)
  • 16 x 2 LCD ar Hitachi HD44780 I 2 C kontrolieri
  • 5V barošanas avots
  • Pagarinātājs
  • Epoksīda **
  • 100nF atsaistīšanas kondensators (ieteicams, bet ne būtisks)

* Jūs varētu izmantot DS18B20 vietā, bet jums vajadzētu attiecīgi mainīt kodu

** Temperatūras sensora hidroizolācijai

Aparatūru

Tagad runāsim par šī projekta aparatūras aspektu. Šeit ir shematisks:

Lūdzu, pievienojiet visu, kā redzat shematiskos. Zemāk es mēģināšu paskaidrot, kāpēc mēs izvēlējāmies konkrētās sastāvdaļas un kā tās darbojas.

MCU (mikrokontrolleru vienība)

Šīs ierīces "smadzenes" mēs izmantosim ļoti pamata attīstības padomi: Arduino Nano. Tam ir tāds pats mikrokontrolleris kā ATMEGA328 kā Arduino Uno, bet SMD formā.

LCD

LCD ir parasts 16 × 2 rakstzīmju displejs ar Hitachi HD44780 kontrolieri. Tam piestiprināts I 2 C dēlis, kas arī satur potenciometru kontrasta regulēšanai. Es nolēmu to izmantot, jo mums būs nepieciešami tikai četri tapas, lai sazinātos ar mūsu Arduino: divi datu un divi - jaudai.

Relejs

LEG-5 relejs ir cauruļvada sastāvdaļa, kas darbojas kā slēdzis, aizverot, kad strāva tiek virzīta caur spoli. Jūs varat izmantot jebkuru citu releju; tikai pārliecinieties, ka nominālais spoles spriegums ir 5 V, un ka tā indukcijas maiņstrāvas kontaktskaitījums ir vismaz 1, 5 reizes lielāks nekā strāvas pieprasa jūsu rīsu plīts. Piemēram, manai rīsu plīts ir nepieciešams 2A maiņstrāvas avots, un LEG-5 relejs ir 3A.

In shematisks, ir arī diode paralēli (faktiski, stingri speaking, tas ir antiparallel) ar releja spoli. Šis diode sauc (starp citiem nosaukumiem) flyback diode, un tas aizsargā tranzistoru, nodrošinot ceļu induktīvai strāvai, kas turpina plūst pēc tam, kad tranzistors ir izslēgts.

Vēl viens svarīgs šā projekta aspekts ir tas, kā pagarināt auklu. (Mēs izmantojam pagarinātāju, jo mēs nevēlamies sagraut vadu, kas pievienots rīsu plīķim.) Mums ir jāizveido pārtraukums vienā pagarinājuma vadu vadā un jāievieto mūsu relejs.

Mājsaimniecības elektriskie kabeļi sastāv no "līnijas", "neitrāla" un "zemes". Lai pareizi ieslēgtu vai izslēgtu sous-vide mašīnu, mums jāievada releja līnijas vadītājs. Mēs varētu nodot releju neitrālajā vadītājā, bet laba prakse ir izmantot līnijas vadītāju, jo šī pieeja var nodrošināt papildu aizsardzību pret elektrošoku. Jūs varat noteikt, kas ir līnijas vads, izmantojot tīkla testeri (kas parasti izskatās kā skrūvgriezis) vai pēc vadu krāsu kodiem, kas raksturīgi jūsu valstij. Plašāku informāciju par krāsu kodiem varat atrast šeit. Vēl viena laba prakse ir izmantot dubultreleju vai divus relejus, lai pārslēgtu gan līniju, gan neitrālu.

Svarīga piezīme: veidojot šo projektu, uzmanieties ar strāvas spriegumu. Vienmēr pārliecinieties, vai viss ir atvienots no strāvas, ja jūs stiepjat ar vadiem, un sakārtojiet elektroinstalāciju tā, lai neietekmētu (eksponētas) līnijas un neitrālie vadītāji. Ja neesat 100% pārliecināts par to, ko jūs darāt, lūdzu, jautājiet komentāros vai forumā, pirms turpināsiet savu projektu.

Turpinot ar shematiskas pārslēgšanas daļu, jūs varat redzēt, ka tur ir NPN tranzistors un rezistors. Tas ir nepieciešams, lai pastiprinātu strāvu, kas vajadzīga, lai aktivizētu releja spoli. Mums tas ir vajadzīgs, jo strāva, kas vajadzīga relejam (72 mA), ir lielāka par to, ko mūsu mikrovads var izvadīt (absolūtā maksimālā ieejas / izejas strāvas izejas strāva ir 40 mA, un tipiskajām strāvas strāvām ir jābūt ievērojami zemākām). Rezistors ir nepieciešams, lai ierobežotu strāvu, kas nonāk tranzistora bāzē, un ir paredzēts darboties kā slēdzis (ti, piesātinājuma reģionā). Jūs varat lasīt vairāk par šo tēmu šeit un šeit.

Pogas

Slēdži ir parastie spiedpogu slēdži, kas ir aizvērti tikai tad, kad tie tiek nospiesti (tie neatstāj šo stāvokli pēc atbrīvošanas). Mums nav vajadzīgi ārēji pull-up rezistori, jo mēs izmantosim mikrokontrolleru iekšējās pull-ups. Lai iegūtu papildinformāciju par veidu pārslēgšanu, dodieties šeit.

Temperatūras sensors

Šī projekta mugurkauls ir temperatūras sensors MCP9701. Es neesmu izvēlējies šo konkrēto ierīci konkrētiem dizaina apsvērumiem; tas bija tikai tas, kas man bija pieejams. Tam ir pienācīga precizitāte un saskarne ir vienkārša - tas izstaro spriegumu (V out ), kas ir proporcionāls apkārtējās vides temperatūrai (T a ), ar slīpumu (T c, ti, temperatūras koeficients) 19, 5 mV / ° C un nobīdi spriegums (V 0 ° C ) ir 400 mV.

\ (V_ (iziet) = (T_ (c) \ reizes T_ (a)) + V_ (0 ° C) \)

Es iesaku, ievietojot šo sensoru sous-vide, tas būtu centrā pot un vidējā dziļumā, vai vismaz tuvu plastmasas maisu, kas satur gatavu vārdu.

Šis temperatūras sensors nav ūdensizturīgs, tādēļ mums ir jānodrošina ūdens necaurlaidība, pirms to varam izmantot šim projektam. Lai to paveiktu, mēs uzlādējam vadus un pēc tam iegremdējiet to epoksīdā tā, lai būtu pārklāta jebkura vadītāja daļa. Lūk, kā man izrādījās:

Mans ūdensizturīgs temperatūras sensors

Ja jūs nevēlaties iet cauri šīm problēmām, varat izmantot jau ūdensnecaurlaidīgu sensoru.

Par shematisks, ir atsaistes kondensators, C1. Mana shēma labi strādāja bez tā, bet tā ir laba ideja to iekļaut.

Enerģijas padeve

Visbeidzot, strāvas padeve! Visai ķēdei tiek izmantota viena 5V barošana. Jums vajadzētu atrast kaut ko, kas var radīt vismaz 150mA. Piemēram, mobilais tālrunis lādētājs darīs darbu.

Programmatūra

Tagad, kad mēs esam pabeigti ar aparatūru, apskatīsim programmatūru.

Jūs varat redzēt, ka ir divi faili: "main.ino" un "main.h". Galerijas fails ar paplašinājumu ".h" ietver deklarācijas par visiem izmantotajiem mainīgajiem lielumiem un konstantes un arī "include" direktīvām, jo ​​mēs izmantojam divas bibliotēkas, kuras jums būs jāinstalē. Pirmais ir Brett Beauregard PID bibliotēka, kuru izmantos, lai kontrolētu releju, lai iegūtu vēlamo temperatūru, un otrā ir bibliotēka, kas kontrolē LCD, izmantojot I 2 C. Ja vēlaties mainīt parametrus vai kādus tapas Lai to izmantotu, jums tas jādara galvenes failā.

Fails main.ino atrodam pamata Arduino funkcijas "setup ()" un "loop ()". Iestatījumā () mēs inicializējam visus mainīgos, kuriem nepieciešama noklusējuma vērtība, kā arī iestatiet pins kā izejas (releja) vai ievades (slēdžu) gadījumā.

Galvenajā cilpā mēs saucam piecas funkcijas:

  • pavārs (): mēs to saucam par funkciju tikai tad, ja mainīgais "start" ir iestatīts uz "true" un ja pagājušais laiks kopš vārīšanas sākuma ir mazāks par izvēlēto vārīšanas laiku. Šīs funkcijas iekšpusē notiek "maģija". Mēs lasām temperatūru, izmantojot funkciju "read_temp ()", un mēs to nododam PID kontrolierīcei, kas mums dos rezultātu. Pamatojoties uz šo produkciju, mēs iestatījām releja vadības tapu vai nu "HIGH", vai "LOW". PID regulators ir atgriezeniskās saites sistēma, kas aprēķina izvades vērtību, pamatojoties uz kļūdu, kas ir starpība starp iestatīto vērtību (mūsu vēlamo temperatūru) un pašreizējo temperatūru, un trīs konstantes, kas minētas kā P (proporcionāls), I (integrālis), un D (atvasinājums). Lai uzzinātu vairāk par PID kontroli, iepazīstieties ar vienu no saviem iepriekšējiem projektiem, Do-It-Self lādēšanas stacijai ar ATmega8. Sous-vides projektā mēs izmantojam izeju, lai kontrolētu releja "laiku", jo releju var ieslēgt vai izslēgt tikai (2 vērtības).
  • checkBacklight (): šī funkcija pārbauda, ​​vai pēdējo 30 sekunžu laikā ir nospiesta kāda poga. Ja nē, tas izslēgs apgaismojumu.
  • updateButtons (): Šeit ir atzīmēta pašreizējo pogu stāvoklis.
  • checkMenu (): var arī saukt par "izvēlnes funkciju"; tā izmanto vairākas pārslēgšanās paziņojumus, lai pārvietotos pa izvēlni un iestatītu temperatūru un gatavošanas laiku, izmantojot trīs pogas.
  • updateDisplay (): Visbeidzot, mēs atjaunojam LCD, lai parādītu galveno izvēlni un tās daļas vai pašreizējo temperatūru un atlikušo gatavošanas laiku (ja tiek gatavots sous-vide gatavošanas process).
  • read_temp (): šis nav tieši sauc galvenajā cilpā, bet tā ir ļoti svarīga funkcija. Tas sākas ar 5 rādījumiem (funkcijā setup () un pēc tam galvenajā cilpā (), tā noņem pēdējo lasījumu, pievieno vēl vienu un aprēķina vidējo. Tas, ko tas galvenokārt dara, ir netraucēti mūsu ievades dati. Jūs varat uzzināt vairāk par to šajā Arduino lapā. Vidējā vērtība pēc tam tiek pārvērsta par grādiem pēc Celsija, izmantojot iepriekš norādīto formulu sadaļā "Temperatūras sensors". Mēs pārvēršam nolasījumu no 10 bitu ADC uz milivoltu, pēc tam mēs atņemam 400 (nobīde), un pēc tam mēs sadalām pa slīpumu mV / grādos (ti, 19, 5), lai iegūtu temperatūru grādos pēc Celsija.
 double realtemp = ((average * (5000.0 / 1023.0)) - 400) / 19.5; 

Secinājums

Tas ir, puiši! Ja jūs pakāpeniski izpildījāt norādījumus, ejiet un sagatavojiet ēdienu, jo sous-vide mašīna ir gatava darbībai, un es esmu pārliecināts, ka esat izsalcis.

Ieslēdziet to, ievadiet izvēlni, iestatiet temperatūru, iestatiet gatavošanas laiku, nospiediet sākumu un izbaudiet! Šeit ir mans mēģinājums sous-vide burgeru:

Ja jums ir kādi jautājumi vai idejas projekta uzlabošanai, lūdzu, nevilcinieties atstāt komentāru. Es mēģināšu uzturēt projektu šajā GitHub lapā, ja vēlaties jaunāko programmatūras versiju, bet es nevaru garantēt, ka šeit atrodamā informācija joprojām būs 100% precīza. Ja jums nav nepieciešamas papildu funkcijas, izmantojiet šajā rakstā iekļauto kodu.

Sous-Vide mašīnas kods

Ko es neminēju (jo es gribēju, lai šis projekts tiktu pēc iespējas vienkāršs) ir ūdens sūknis. Visām profesionālajām susi-vide mašīnām ir ūdens sūknis, kas cirkulē ūdeni un tādējādi palīdz uzturēt vienmērīgu temperatūru. Sūknis nav nepieciešams, bet, ja jums tas ir pieejams, jūs varētu vēlēties to izmēģināt un noskaidrot, vai rezultāti ir ievērojami uzlaboti. Arduino izejas tapu varat izmantot kopā ar tranzistoru, lai to ieslēgtu.

Šeit ir saite uz tīmekļa lapu, kas nodrošina vislabāko temperatūru dažādu veidu gaļai. Varat arī aplūkot saturu vietnē YouTube, ja jums nepieciešama ideja par sous-vide maltīti.

Paldies par lasīšanu!

Dodiet šim projektam pašiem sevi! Iegūstiet BOM.