Holy Trinity Version 1.0 Upgrade

„IOT – Internet der Dinge“ und „Smart“

Nach dem fertigen „mechanischen“ Bau des Smoker´s, verlangte es mir schon bald nach einer automatischen Feuerung.

Für diejenigen die nicht gerne lesen geht es hier gleich zum Video 😉

Denn die „Longjobs“ erfordern eine gleichbleibende Wärmequelle über einen längeren Zeitraum. Da ich alle 20 min. ein Holzscheit bei traditioneller Feuerung nachlegen musste, kam recht schnell die Idee auf, die Feuerung zu automatisieren.

Lange liess ich die Idee zur Automatisierung in meinem Kopf reifen, bis ich schlussendlich das Ganze praktisch umsetzte. Während des theoretischen planens im Kopf, streiften an mir auch immer wieder die Begriffe „Smart“ und „IOT – Internet der Dinge“ vorbei. Die Idee war jetzt plötzlich nicht nur noch eine automatische Feuerung sondern der Smoker sollte komplett Smart werden. Das heisst Folgendes für mich:

  • Bedienung / Steuerung über ein Webgui (Touchscreen)
  • Bedienung /Steuerung von irgend einem Browser intern im Netzwerk oder per VPN von irgendwo auf der Welt
  • div. Information (Temperaturen, Förderzeiten, Fan-Speed u.s.w.) sollen auf dem Webgui / Browser dargestellt werden
  • Musikwiedergabe / Steuerung soll ermöglicht werden
  • optische Infos mittels eines digitalen LED-Stripe
  • div. einstellbare Alarmierungen per Telegramm aufs Smartphone
  • Datenlogging in eine Datenbank inkl. grafischer Darstellung in Diagrammen
  • u.s.w.

Folgende Komponenten habe ich für das „Upgrade“ des Holy Trinity Version 1.0 verwendet

Die elektronischen Bauteile:

  • Arduino Mega mit Yun Shield
  • Erweiterungsboard Thermocouple Amplifier MAX31855
  • Solid State Relais AC DC 220V
  • Solid State Relais DC DC 12V
  • Netzteil 220V to 12V 20A
  • Netzteil 12V to 5V 5A
  • Ultraschallsensor
  • Heizpatrone 200W @ 220V
  • Servo S3003
  • Servercase-Fan 15000 1/min @ 12V PWM
  • Arduino Nano
  • Digitaler LED Stripe
  • Rapberry Pi3
  • 5″ Tochscreen
  • Hifiberry AMP+ 2x25W
  • Lautsprecher
  • Iobroker
  • WLANThermo nano

Die mechanischen Bauteile:

  • Förderschnecke
  • Scheibenwischermotor
  • Eichenfässchen
  • Pelletfallrohr
  • Brenntopf
  • Luftzufuhrrohr
  • Exhaustklappe

Die Funktion der einzelnen Bauteile

Der Arduino Mega ist das Herz der Steuerung:

  • steuert/regelt den Startvorgang
  • steuert/regelt die Pittemperatur anhand der Pitsolltemperatur
  • steuert/regelt den Boostmodus
  • steuert/regelt den Shutdown
  • liefert div. Telemetriedaten für das Datenlogging und für die Visualisierung

Das Yun-Shield:

  • Schnittstelle zwischen dem Arduino Mega und dem LAN / Wlan
  • ermöglicht das Hochladen der Firmware zum Arduino Mega per LAN / Wlan

 Der Arduino Nano ist der Slave des Arduino Mega:

  • nimmt per I2C-Bus Befehle vom Arduino Mega entgegen
  • Ansteuern des digitalen LED Stripes

Der Raspberry Pi3:

  • ansteuern des 5″ Touchscreen für die Visualisierung und Bedienung des Smokers
  • MPD Music Player Daemon Dienst bereitstellen
  • ermöglicht das programmieren des Arduino Nano per Netzwerk
  • ansteuern der Hifiberry Amp+ Endstufe

Der Iobroker:

  • MQTT-Broker bereitstellen
  • Visualisierungsfunktionen bereitstellen
  • Überwachungs- und Benachrichtigungsfunktionen bereitstellen
  • Schnittstelle zwischen dem Yun Shield (Arduino Mega), Raspberry Pi3, WLANThermo nano und der Thingspeak Plattform
  • Telemetriedaten-Logging

Das WLANThermo nano:

  • messen der Kerntemperatur des Garguts

Der Scheibenwischermotor:

  • treibt die Förderschnecke an

Das Pelletfallrohr:

  • ermöglicht der Förderschnecke die Pellets zielsicher in den Brenntopf zu befördern

Der Brenntopf:

  • hier erfolgt die Abbrennung der Pellets

Das Luftzufuhrrohr:

  • in dem Luftzufuhrrohr ist der Fan montiert und bläst Frischluft in den Brenntopf

Die Exhaustklappe:

  • ermöglicht unterschiedliche Öffnungsquerschnitte am Kamin

Das Eichenfässchen:

  • dient der Lagerung der Pellets

 

Die einzelnen Phasen während des automatischen Betriebes des Smokers

Ablauf der Startphase des Smokers:

Startphase 1:

Für eine Minute lang wird vorgeglüht, dabei wird die Heizpatrone mittels eines Solide State Relais mit 220V angetaktet.

Startphase 2:

Nach einer Minute wird der Fan mit einer Leistung von 60% eingeschaltet und es werden alle 30 Sekunden für eine Sekunde lang Pellets gefördert.

Startphase 3:

Sobald die Temperatur im Garraum grösser als +30°C ist, wird die Vorglühung ausgeschaltet, der Fan läuft jetzt mit 80% Leistung und es wird jetzt alle 20 Sekunde für eine Sekunde lang Pellets gefördert.

regulärer Betrieb:

Wenn die Pitisttemperatur +130°C erreicht hat wird die Startphase 3 beendet und die Steuerung geht in den regulären Betrieb über.

Im regulären Betrieb wird der Pelletsfördermotor primär von der Aussentemperatur, der Pitisttemperatur und der Pitsolltemperatur abhängig gesteuert.
Die Exhaustklappe wird mittels eines PDI-Reglers angesteuert, bei zu hoher Pittemperatur wird die Klappe geöffnet und bei zu tiefer Pitsolltemperatur geschlossen.

Über das grafische Webgui auf dem 5″ Touchscreen ist man zu jeder Zeit über den Zustand des Smokers informiert.

Während dem Smoken kann über den Touchscreen passende Musik abgespielt werden.

Weiter kann man sich per Smartphone vom Smoker benachrichtigen lassen, wenn z.B. die Pittemperatur einen bestimmten Temperaturwert überschreitet (Untertemperatur oder Obertemperatur)
Ebenfalls kann die Sollkerntemperatur eingestellt werden, bei der man auf dem Smartphone benachrichtigt wird.

Auf dem „History“ Webgui können die Temperaturverläufe betrachtet werden.

Wenn der Pelletsvorrat zu Neige geht, informiert der Smoker einem ebenfalls genug früh, damit er immer genug „Futter“ für die Wärmeerzeugung hat.
Der Pelletsstand im Eichenfässchen wird mit einem Ultraschallsensor gemessen.

Boostmodus:

Möchte man z.B. Pizza im Smoker backen, so kann der Boostmodus aktiviert werden.
Die Temperatur steigt dann auf ca. +240°C im Garraum, so enstehen wunderbare „Holzoffen-Style“ Pizzas.

Runterfahren:

Wenn der Smokervorgang beendet ist und man die Feuerung ausschaltet, wird der Brennraum runtergefahren, das heisst die Pelletsförderung wird gestoppt und der Fan wird für 5 Minuten mit 90% Leistung angesteuert.
So verbrennen die restlichen Pellets noch vollständig und der Brenntopf ist für den nächsten Einsatz bereit.

optische Rückmeldungen:

Der digitale LED-Stripe hat verschiedene Funktionen. Er kann z.B. einfach als Beleuchtung eingeschaltet und genutzt werden.
Oder während des Betriebes werden „optisch“ die verschiedenen Betriebsarten / Garstadien über den LED-Stripe mit verschiedenen Farben / Mustern angezeigt.

Sonstige Funktionen:

  • alle Funktionen des Smokers können auch per Smartphone genutzt / gesteuert werden
  • zur Funktionskontrolle können die Aktoren einzeln per Webgui angesteuert werden
  • die LED-Effekte können ein- und ausgeschaltet werden
  • per Webgui können voreingestellte Webradiostationen oder Playlists abgespielt werden
  • die Verläufe der Temperaturen können grafisch im Webbrowser betrachtet werden
  • die Alarmierungen können per Webgui ein- und ausgeschaltet werden
  • die Temperaturschwellen für die Alarmierungen können per Webgui eingestellt werden

 

Dieses Projekt war, oder besser gesagt ist für mich der absolute super Knaller.

Denn meine liebsten Themen, die mich sehr faszinieren, sind in diesem Projekt zu einem Ganzen verschmolzen.
Zu dem einen ist da die Mechanik des Somkers, zum dem anderen die Elektronik und die Informatik. All diese Bereich zusammen ergeben eine perfekte Symbiose des Smokererlebnisses für mich. Übrigens verlief der erste reale Testlauf absolut Störungsfrei. Der Smoker garte während ca. 20h einen Schweinebraten ohne ein Zutun von mir. Der Braten wurde dann „zerpflückt“ und es entstand ein „Traum-Pullet-Pork-Burger“ daraus.

 

Facebooktwittergoogle_pluspinterestmail

2 Kommentare

Kommentar hinterlassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.