Jogurt na regulatorze PID

Jak zmienić dostrojenie regulatora PID, aby poradzić sobie ze zmieniającymi się właściwościami termicznymi?

Projekt: Robię jogurt. Hoduje w temperaturze 110 ° F przez około pół dnia; wkładasz mleko i trochę kultury startowej i dostajesz jogurt. Zaoszczędź trochę na przystawkę do następnej partii i zjedz resztę. Łatwe i smaczne.

Konfiguracja: biorę pojemnik na żywność (patelnię z pokrywką), umieszczając go nad grzejnikiem, dodając termoparę typu k, SSR i kontroler PID, wszystko okablowane zgodnie z referencyjną implementacją dowolnego kontrolera PID, który chcesz nazwać. Działa to dobrze, jeśli używam garnka (225 W, około 3/4 galony) jako mojej patelni i elementu grzewczego, ale chcę robić większe partie (1 galon).

Problem: z większym stosunkiem masy grzejnika do masy termicznej (płyta grzewcza 1000 W i miska ze stali nierdzewnej zamiast ceramiki). W dalszej części cyklu występuje zwiększona niestabilność. Regulator PID jest dostrojony do wody (mleko jest trochę droższe) i utrzymuje temperaturę w granicach 2 st. F przez pierwsze kilka godzin, ale gdy kultury jogurtowe zauważam wyraźne wahania temperatury, i w przeciwieństwie do używania garnka widzę separację serwatki (prawdopodobnie z powodu zbyt wysokiej temperatury lub zwiększonej kondensacji na pokrywce z tego samego powodu). Jestem całkiem pewien, że większa masa termiczna tłumiła hałas zmiany przewodności cieplnej podczas hodowli, ale nie jestem pewna, jak postępować w celu dokładniejszej kontroli temperatury w późniejszych etapach bez nadmiernego ograniczania regulacji temperatury na początku.

Prawdziwym problemem wydaje się być konfiguracja mechaniczna, a nie szczegół kontroli PID. Kontrola PID może nawet nie być tym, czego chcesz.

Zacznę od umieszczenia pojemnika z kulturą jogurtową w łaźni wodnej, a następnie spróbuję wyregulować temperaturę kąpieli wodnej. Dodatkowa masa termiczna wody wydłuży dominującą stałą czasową i nie będzie zależeć od tego, co dzieje się wewnątrz pojemnika.

Przy dłuższej stałej czasowej prosta regulacja temperatury włączania / wyłączania termostatu powinna działać wystarczająco dobrze. Chcesz, aby moc grzałki była wystarczająco niska, aby kąpiel wodna zmieniała się tylko nieznacznie, na przykład 2-4 stopnie, w ciągu jednej stałej czasowej. Prosta kontrola włączania / wyłączania wykrywania progów będzie wtedy działać bardzo dobrze.

Zamiast dodawać histerezę, aby zapobiec gwałtownym oscylacjom przy wartości zadanej, wystarczy przytrzymać moc wyjściową przez krótki czas, na przykład 1/50 stałej czasowej lub mniej więcej tak.

Dawno temu wykonałem łaźnię wodną o kontrolowanej temperaturze do obróbki filmów fotograficznych. Mechaniczna konfiguracja była jedną z plastikowych wanien „gumowych”, pompą do akwarium, która utrzymywała krążenie wody, i 300 W poza półkowym podgrzewaczem zanurzeniowym przeznaczonym na filiżankę kawy. Dwa termistory połączone szeregowo po przeciwnych stronach wanny zapewniały sprzężenie zwrotne temperatury. Było to przed erą mikrokontrolerów, więc próbka typu flip-flop próbkowała i utrzymywała sygnał włączenia / wyłączenia co 64 cykle linii. Kontrolowało to przekaźnik, który włączał i wyłączał grzałkę zanurzeniową. Działa naprawdę dobrze. Po dostosowaniu temperatura utrzymywała się na poziomie ułamka stopnia F.

Nadmiernie myślisz o tym ze sterownikiem PID.

Wyobrażam sobie, że twoja partia staje się bardziej lepka podczas fermentacji. Konwekcyjne przenoszenie ciepła staje się słabsze, więc zmniejsza się ogólna przewodność cieplna.

Jednym z możliwych rozwiązań byłoby zastosowanie grzałek zanurzeniowych, które byłyby równomiernie rozmieszczone w całej objętości. Średnia odległość, jaką musiałaby pokonać energia cieplna, zmniejszy się, a konfiguracja będzie mniej zależna od przewodności cieplnej.

Innym możliwym rozwiązaniem jest posiadanie kilku zestawów stałych PID. Pierwszy zestaw zostałby dostosowany do cieńszego surowego mleka. Drugi zestaw będzie dostrojony do grubszego jogurtu. Możesz przełączyć się z jednego zestawu stałych na inny po ustalonym czasie, który jest znany z góry .

Ponieważ wątek już odważył się od PID w wykorzystaniu energii elektrycznej do jogurtu, pomyślałem, że mogę zasugerować inne podejście ...

Włóż mleko i starter do garnka i włącz go na wysokim poziomie. Gdy temperatura mieszaniny osiągnie 160 stopni F, wyjmij garnek z garnka i nałóż na niego pokrywkę. Bezzwłocznie owinąć garnek ręcznikiem lub dwoma i włożyć do najlepszej chłodziarki do napojów.

„Nadmiernie myślisz o tym ze sterownikiem PID” (Olin Lathrup, powyżej) i wieloma sterownikami (i ich obwodami), grzejnikami zanurzeniowymi lub COTS (ja, tutaj).

Jeśli koniecznie musisz mieć ślad EE w procesie, możesz zaprojektować detektor temperatury, który wykrywa 160 stopni Fahrenheita i powoduje sygnały dźwiękowe lub brzęczenie.

Mogę się tu nieco spóźnić, ale szukałem czegoś i natknąłem się na ten wątek. Robię z tego jogurt - nie wymaga kąpieli wodnej:

https://github.com/CapnBry/HeaterMeter/wiki

które sam stworzyłem (ale teraz je też sprzedaje; wszystko to jest open source). Pierwotnym zamiarem było kontrolowanie grilla, ale przekonałem się, że działa idealnie w przypadku sous vide, a także jogurtu. Kontroluję najgłupszy garnek Crock (Off, Low, High) i mam wieko z otworem; możesz je zdobyć w Sears itp., jeśli twój jeszcze go nie ma.

Korzystam z sondy, którą poleca, ale mam też drugą niezależną sondę dla spokoju ducha! Pozostawię zestaw na dziesięć godzin, a następnie wlej jogurt / serwatkę do durszlaka wyłożonego zwykłym ręcznikiem papierowym i pozwól mu spłynąć. Czas drenażu jest różny i można zatrzymać drenaż po osiągnięciu pożądanej konsystencji.

Wystarczy podać pełny opis procesu:

1) wlać 1 galon mleka do dużego garnka z zapasami i powoli doprowadzić do temperatury 170 ° C na kuchence, pozostawić w tej temperaturze przez 5-10 minut

2) włącz piekarnik i włóż miskę Crock Pot, aby rozgrzać do około 230F, tylko po to, aby zabić wszelkie błędy (trochę opcjonalnie, czasami jestem leniwy, ale nigdy nie miałem złej partii)

3) schłodzić doniczkę zlewu w zlewie, pływając w zimnej wodzie, aż temperatura osiągnie 100F

4) wyciągnij miskę Crock Pot z piekarnika i włóż do Garnka Crock Pot, pozwól mu ostygnąć, ale włącz regulator PID i Crock Pot (Niski)

5) do sterylizowanego mleka, wlać około połowy małego garnka jogurtu greckiego (wolę Chobani, ale właściwie zrobi to dowolny jogurt z kultury na żywo i fajnie jest eksperymentować, Fage jest dobry)

6) wlej całą partię do Crock Pot (mam Crock Pot, który magicznie przyjmuje 1 galon - zabawne, jak to działa!)

7) Załóż pokrywę, włóż sondy, pozwól jej pracować przez 10 godzin

8) zdobądź całą naukę dzięki serwerowi internetowemu w HeaterMeter! (nie martw się o rzeczywiste liczby na obrazie - istnieje dobry powód, dla którego różnią się one od tego, o czym wspomniałem, zbyt wiele szczegółów, aby je tutaj omówić)

9) po przygotowaniu odsącz jogurt zgodnie z powyższym opisem (płynna serwatka doskonale nadaje się do wypieku chleba w maszynie, BTW)

10) wkładać do małych pojemników, przechowywać w lodówce, jeść!

Mam nadzieję, że to pomoże komuś gdzieś cieszyć się wykorzystaniem zaawansowanych technologii do przygotowania najbardziej podstawowego jedzenia - na pewno mi się podoba!