23 April, 2020
De zelfbouw fermentatiekast (deel 1)
Goed zoals jullie wellicht weten ben ik de laatste tijd best wel vaak met fermentatie aan de gang: Pizzadeeg, brood bakken, kimchi maken, bier brouwen maar ook het vergisten van pruimen. Over die laatste komt binnenkort nog een post 🙂 .
Nu wil ik al een tijdje dolgraag meer coole fermentatie-dingen doen, zoals:
- Lacto-asperges (asperges die je zout en dan melkzuur laat vormen)
- Kombucha
- Eigen vissaus
- Azijn
- Meer lactopruimen (!) . Deze heb ik eerder dit jaar gemaakt, hier komt binnenkort een post over.
Een nadeel van fermentatie is dat je vaak vrij lang een vrij constant warme temperatuur aan wil houden. Varierend van 7-10 dagen 25 graden Celsius (lactopruimen/asperges) tot 70 dagen, 60 graden Celsius voor de vissaus.
Voor brooddeeg of pizzadeeg heb je veel minder lang de warmte nodig, de oven even op 40C zetten, uitdoen en dan het deeg in de oven zetten werkt vaak prima. De lactopruimen heb ik in een vacuumzak in een sous-vide bad gezet, maar is lawaaierig en kost best wat stroom. Zeker als je het 60 dagen gaat doen, zo lang wil ook mijn oven niet kwijt.
Daarom dan maar een apart apparaat voor fermentatie. Kopen? Kan vast, zal vast niet heel goedkoop zijn, terwijl het een simpel apparaat is. Veel bierbrouwers regelen een oude ijskast en hangen er een thermostaatje in en een verwarmingselement. Eventueel kunnen ze de ijskast ook nog laten koelen. Dit bracht me op een leuk idee…
Ik wil ook iets bouwen, met de volgende eisen:
- Niet duur. Ik kan het best betalen, maar waarom zou ik? Komt die big green egg, of modernist bread toch weer een stukje dichterbij ;-).
- Ik wil 2 normale Weckpotten kunnen verwarmen
- Koelen hoeft niet
- Netspanning is prima
- Warmer dan 60C is niet nodig denk ik, en daar mag hij best even over doen.
Nice to haves:
- Ik vind het fijn om een soort timer te hebben, dan weet ik hoe lang mijn apparaat al draait.
- Instelbaar via netwerk (scheelt knopjes ed)
Tel hierbij op dat ik wat ervaring met electronica heb en echt serieus veel losse bordjes/microcontrollers/spullen heb liggen. Nadeel is wel dat ik niet uberhandig met dingen fysiek bouwen ben.
Uiteindelijke specificatie
Keuze gemaakt, we gaan dit maken:
- Een koelbox. Ik wil niet meer dan 10E kwijt zijn op Marktplaats. Gelukt, vandaag een opgepikt voor 5 piek.
- Een ESP32 SOC. Wat is dat? Zie hieronder!
- Een simpele temperatuursensor in de koelbox. 1 graad Celsius nauwkeurigheid is prima,
- Een gloeilamp als verarmingselement. Gloeilampen produceren lekker veel warmte en kosten bijna niets.
- 12V ventilatortje (uit een oude pc) om de warmte te verdelen. Deze heb ik genoeg liggen in allerlei maten.
- Display’tje met huidige temperatuur / doeltemperatuur
- Draaiknopje om de doeltemperatuur in te stellen
- Lampje om aan te geven dat het apparaat aanstaat
- Ik ben geen electronica-professional, maar wil wel een net/veilig apparaat maken. Trekontlastingen, geen bloot liggende netspanning, etc.
ESP32?
Dit is een microcontroller die oorspronkelijk bedoeld was voor internet-of-things-systemen om deze van wifi en bluetooth te voorzien. Hierbij zou de ESP32 (eigenlijk zijn voorloper de ESP8266) als dochterbord fungeren: Een andere microcontroller zou het echte werk doen en de ESP zou de communicatie met de buitenwereld regelen. De lol is dat de ESP8266 al snel een leuk hobby-ding bleek te zijn, hij is snel genoeg om zelf ook dingen te kunnen regelen en goedkoop genoeg (paar euro) om ze overal in te stoppen. Populair in de knutsel-community dus.
Mijn ESP32’s komen per 5 stuks van AliExpress, van een verkoper als deze https://www.aliexpress.com/item/32775934156.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.233f7fcaDc9gKO&algo_pvid=b652e65e-a783-4d33-909a-68014c117e3d&algo_expid=b652e65e-a783-4d33-909a-68014c117e3d-2&btsid=0ab6f82115876793331231101e53dc&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_,searchweb201603_
Je kunt ze ook in Nederland kopen, maar die ESPs heb ik altijd wel liggen voor projectjes.
Hoe gaat het nu werken?
De ESP32 gaat met een USB-voeding op de koelbox gemonteerd worden (in een eigen kastje). De ESP32 heeft een micro-USB connector voor communicatie en voeding, en dit levert ook een pin met 5Volt op op het ontwikkelbordje.
Deze 5Volgt (VCC in mijn schema) ga ik gebruiken om een 2e bordje te voeden, dit is een breakoutbord met een MAX31865 of 31855 chip. Deze breakoutbordjes kunnen een thermokoppel uitlezen en dat digitaal doorgeven aan een moederbord. Deze heb ik nog liggen ,net als bijbehorende thermokoppels. Zoiets heb ik in het verleden gekocht:
Ik wilde ze voor een barbecue-thermometer gebruiken maar je kunt deze sensors niet in een stuk vlees drukken. Voor een koelbox zijn ze echter wel prima.
Als de ESP merkt dat de uitgelezen temperatuur lager is dan de doeltemperatuur moet hij 2 relais schakelen. Deze schakelen netspanning op een stekkerdoos op de buitenkant van de koelbox. Hier hang ik een gloeilampje aan en een 12V-voeding voor een ventilator. Voor de zekerheid klus ik hier nog een transistor en wat weerstandjes bij, ik moet even kijken hoeveel stroom de ESP32 wil leveren, en hoeveel stroom een relais nodig gaat hebben. Uiteindelijk kan de ESP32 dus netspanning schakelen.
In de uiteindelijke versie van dit ontwerp wil ik hier solid state relais voor nemen, dan is het minder erg (en minder luidruchtig) als de boel vaak schakelt, maar deze heb ik helaas niet meer liggen.
De gloeilamp en de ventilator hang ik in de koelbox, en ik boor een gaatje in de wand, waar een 2 kabels doorheen gaan. 1 voor 12V gelijkspanning, en 1 voor 230V wisselspanning. De ventilator en de lamp zijn in principe beide tegelijk aan, of tegelijk uit.
De ESP hangen we netjes in een kastje samen met de relais op de buitenkant van de koelbox. Hierop kan ik dan ook nog een display/knopjes monteren.
Vette features die ooit gaan komen
Er is een ESP32 versie met een bijgeleverde camera-dochtermodule:
Op Aliexpress kost hij 5 dollar ofzo. Aangezien ik toch al licht heb van mijn gloeilamp zou het wel heel cool zijn om een camera-module aan die ESP te hangen voor timelapse opnames, of gewoon om te zien of de potten al geexplodeerd zijn. In dat geval moet de ESP in de koelbox zelf in een subkastje hangen… nou ja dat zien we dan wel ;).
Het lijkt me handig om magneetjes op de deksel te maken en reedcontactjes in de koelbox. Buzzertje erbij en je weet zeker dat je het deksel goed op de koelbox doet.
Even testen….
Tsja wat voor gloeilamp gebruik je? De koelbox is niet enorm groot, en je wil het plastic niet laten smelten in de buurt van de lamp, maar anderzijds vind ik het ook wel fijn als de boel een beetje snel werkt.
Ik heb een 60W osram peertje op een gietijzeren pannetje in de koelbox gelegd en ongeveer 300mL water in een weckpot erbij gezet. Draad van de lamp naar binnen en deksel er dus losjes op (ivm de draad). In een uurtje was het water zo’n 15C opgewarmd en na anderhalf uur leek het pannetje rond de 90C te zijn geworden. Prima, het concept werkt.
Wel merkte ik dat er heel veel warmte lucht bovenin de box hing.
Schema
Vanochtend bij het ontbijt tekende ik dit schema’tje. Excusief voor het vulpen-gekladder, maar ik denk dat Eagle een beetje overkill is.
Ik heb 1 relais getekend, het worden er 2. Moet ook even kijken hoe ik precies de transistors/pulldown-weerstanden tussen de relais en de ESP wil doen.
Voor de mensen die geen hieroglyfen kunnen lezen: rechts staat de platina meetprobe.
What’s next?
Goed, het plan is er en de koelbox ook. Stekkerdozen zijn gekocht en op die solid-state relais na heb ik eigenlijk alles wel.
De komende paar stappen in het proces zijn:
- Waar komt de lamp precies in de koelbox? Op de bodem lijkt me qua warmte handig (warmte stijgt) maar kost dure bodemruimte. Ik denk dat ik of een muurfitting versmal, of de lamp aan het deksel hang. Ik weet niet hoe warm een peertje wordt en hoe warm het plastic van de koelbox mag worden.
- Waar komt de ventilator? Dit hangt met bovenstaand punt samen.
- Kabels door de koelbox heen jagen. Ik denk erover om vrij groot gat te maken en hier een stukje PVC-buis in te kitten. Hiermee zorg je ervoor dat de isolerende luchtlaag tussen de binnen- en buitenwand van de koelbox intact blijft. Een paar centimeter PVC-buis en siliconenkit kosten de wereld overigens ook niet.
- Waar komt de meetprobe?
Hier wil ik komend weekend mee aan de slag, en dan een simpele software beta op de microcontroller.