Йогурт на ПИД-контроллере

Как изменить настройку ПИД-регулятора для изменения тепловых свойств?

Проект: я делаю йогурт. Это выращивает в 110 градусах по Фаренгейту в течение приблизительно половины дня; Вы кладете молоко и немного закваски и получаете йогурт. Сэкономьте немного для стартера для следующей партии и съешьте остальное. Легко и вкусно.

Установка: я беру контейнер для пищевых продуктов (кастрюлю с крышкой), помещая его над нагревателем, добавляя термопару типа k, SSR и ПИД-регулятор, все они в значительной степени подключены к эталонной реализации любого ПИД-регулятора, который вы хотите назвать. Это хорошо работает, если я использую мультиварку (225 Вт, приблизительно 3/4 галлона) в качестве моей кастрюли и нагревательного элемента, но я хочу делать большие партии (1 галлон).

Проблема: с большим отношением нагревателя к тепловой массе (конфорка 1000 Вт и кастрюля из нержавеющей стали вместо керамики). Во время поздней части цикла увеличивается нестабильность. ПИД-регулятор настроен на воду (молоко немного дороже) и поддерживает температуру в пределах 2 градусов по Фаренгейту в течение первых нескольких часов, но в качестве культур йогурта я замечаю заметные колебания температуры, и в отличие от использования мультиварки я вижу отделение сыворотки. (предположительно, из-за перегрева или повышенной конденсации на крышке из-за того же). Я вполне уверен, что большая тепловая масса подавляла шум изменения теплопроводности во время культивирования, но я не уверен, как действовать более точно для контроля температуры на более поздних стадиях без чрезмерного нарушения регулирования температуры в начале.

Реальная проблема, кажется, заключается в вашей механической настройке, а не в деталях ПИД-регулятора. ПИД-контроль может даже не быть тем, что вы хотите.

Я начинал с того, что помещал контейнер с йогуртовой культурой в водяную баню, а затем пытался регулировать температуру в водяной бане. Дополнительная тепловая масса воды удлинит доминирующую постоянную времени и не будет сильно зависеть от того, что происходит внутри контейнера.

При более длительной постоянной времени простой контроль температуры включения / выключения термостата должен работать достаточно хорошо. Вы хотите, чтобы мощность нагревателя была достаточно низкой, чтобы водяная баня менялась незначительно, например, на 2-4 градуса, за одну постоянную времени. Простое управление включением / выключением обнаружения порога будет работать очень хорошо.

Вместо добавления гистерезиса для предотвращения быстрых колебаний на заданном значении, просто удерживайте выходной сигнал фиксированным в течение короткого времени, например, 1/50 постоянной времени или около того.

Давным-давно я сделал водяную баню с регулируемой температурой для обработки фотопленки. Механическая установка представляла собой одну из пластиковых ванн в стиле «Резиновые», насос для аквариума для поддержания циркуляции воды и 300 Вт автономного погружного нагревателя, предназначенного для кофейной чашки. Два термистора, расположенных последовательно на противоположных сторонах ванны, обеспечивали обратную связь по температуре. Это было до появления микроконтроллеров, поэтому триггер делал выборки и удерживал сигнал включения / выключения каждые 64 линейных цикла. Это управляло реле, которое включало и выключало погружной нагреватель. Это сработало очень хорошо. Как только он добрался до регулирования, температура осталась неизменной до доли градуса F.

Вы обдумываете это с помощью ПИД-регулятора.

Я представляю, что ваша партия становится более вязкой, когда она бродит. Конвективный теплообмен становится слабее, поэтому общая теплопроводность уменьшается.

Одним из возможных решений было бы использование погружных нагревателей, которые были бы равномерно распределены по всему объему. Среднее расстояние, которое должна пройти тепловая энергия, уменьшится, и ваша установка будет меньше зависеть от теплопроводности.

Другое возможное решение - иметь несколько наборов PID-констант. Первый набор будет настроен на более тонкое сырое молоко. Второй набор будет настроен на более густой йогурт. Вы можете переключаться с одного набора констант на другой через определенный промежуток времени, который известен априори .

Поскольку нить уже отошла от ПИД в использовании электрической энергии для приготовления йогурта, я подумал, что мог бы предложить другой подход ...

Поместите молоко и стартер в свою кастрюлю и включите его высоко. Когда температура смеси достигнет 160 градусов по Фаренгейту, выньте кастрюлю из кастрюли и накройте ее крышкой. Без промедления заверните кастрюлю полотенцем или двумя и поместите ее в свой лучший холодильник для напитков.

«Вы обдумываете это с помощью ПИД-регулятора» (Олин Латруп, выше) и с несколькими контроллерами (и их верхними цепями), погружными нагревателями или COTS (я, здесь).

Если вам абсолютно необходимо присутствие EE в процессе, вы можете разработать датчик температуры, который обнаруживает 160 градусов по Фаренгейту и вызывает звуковые сигналы или гудения.

Я мог бы немного опоздать к игре здесь, но я что-то искал и наткнулся на эту ветку. Я делаю йогурт, используя это - водяная баня не требуется:

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

который я собрал сам (но он теперь также продает их; все это с открытым исходным кодом). Первоначальная цель состояла в том, чтобы контролировать барбекю, но я обнаружил, что он отлично работает как для sous vide, так и для йогурта. Я контролирую самый тупой крок-пот (Off, Low, High) и у меня есть крышка с отверстием; Вы можете получить их в Sears и т. д., если у вас его еще нет.

Я использую датчик, который он рекомендует, но у меня также есть второй независимый датчик, просто для спокойствия! Я оставляю настройку включенной в течение десяти часов, затем выливаю смесь йогурта и сыворотки в дуршлаг, выстланный обычным бумажным полотенцем, и позволяю ей стечь. Время слива варьируется, и вы можете остановить слив, когда достигнете желаемой консистенции.

Просто чтобы дать полное изложение процесса:

1) залейте 1 литр молока в большую кастрюлю и медленно доведите его до 170F на плите, дайте ему отстояться при этой температуре в течение 5-10 минут

2) включите духовку и поставьте чашу для мультиварки, чтобы нагреться до 230F, просто чтобы убить каких-либо жуков (это необязательно, иногда я ленив, но у меня еще никогда не было плохой партии)

3) охладить кастрюлю в раковине, погрузив ее в холодную воду, пока температура не достигнет 100F

4) вытащите чашу мультиварки из духовки и поместите ее в мультиварку, дайте ей остыть, но включите ПИД-регулятор и мультиварку (низкая)

5) в стерилизованное молоко взбейте примерно половину небольшого кастрюли с греческим йогуртом (я предпочитаю чобани, но почти любой йогурт с живой культурой подойдет, и экспериментировать интересно, Fage хорош)

6) налить всю партию в горшок с глиняным горшком (у меня есть горшок с глиняным горшком, который волшебным образом принимает 1 галлон - забавно, как это работает!)

7) Наденьте крышку, вставьте датчики, дайте ей поработать в течение 10 часов

8) получить все гики с веб-сервером в HeaterMeter! (не беспокойтесь о реальных цифрах на изображении - есть веская причина, по которой они отличаются от того, что я упомянул, слишком много деталей, чтобы вдаваться в подробности)

9) когда готово, слейте йогурт, как описано выше (жидкая сыворотка отлично подходит для выпечки хлеба в машине, кстати)

10) положить в маленькие контейнеры, хранить в холодильнике, есть!

Я надеюсь, что это помогает кому-то где-то получать удовольствие от использования высоких технологий, чтобы сделать самую простую еду - мне, безусловно, нравится!