Линия розлива пива - доработка

В 2018 году открыли частную пивоварню с производством пива до 4 000 литров в месяц.
Разливать пиво мы планировали как в кеги, так и в стеклянные бутылки, причем пиво надо разливать уже карбонизированное (насыщенное углекислым газом).
Основное оборудование заказывали в РФ, а вот линия розлива в РФ стоит очень дорого, есть б/у, но тоже дорого. Опыта у меня в поиске и покупках на таобао достаточно много, по этому я решил обратиться на данную площадку.
Товар нашел быстро, стал переписываться с продавцом, он объяснил, что данная линия розлива отлично подойдет для моих целей, посмотрев видео и убедившись в том, что мне такая система подойдет, заказал.
Жаль, опыта у меня не было в розливе пива под давлением, по этому оказался данный агрегат не совсем мне подходит, но об этот чуть позже.

Доставка заняла примерно месяц, от Забайкальска отправляли ТК ПЭК, которая умудрилась сломать ящик и манометр.
Китайцы перед отправкой проверяли сей аппарат, но воду они из трубок не убрали, по этому к разбитому манометру я получил ещё 2 лопнувших штуцера.

Просьба не судить строго, некоторые фото сделаны на телефон.

Чтобы разлить пиво под давлением, его не получится просто открыть и налить, необходимо создать противодавление, т.е. для начала надо подать в ЦКТ (цилиндроконический танк) в котором бродило пиво такое же давление, при котором оно бродило и созревало. Ещё надо подать давление в бутылку, равное давлению ЦКТ и постепенно снижать и чем медленнее давление будет снижаться, тем меньше пены будет попадать в пиво, соответственно меньше будет потеряно углекислоты в продукте.

Видео от китайцев.

Как видите потери при розливе газированной воды у китайцев не маленькие. Да и подачи углекислоты в бутылки нет, но есть дренаж, по которому излишки продукта уходят в утиль.
Тогда решили через сам дренаж подавать углекислоту и с помощью трехходового крана переключать с подачи углекислоты в бутылки на дренаж.

С помощью игольчатых кранов на головках регулируется скорость налива. Вроде бы всё хорошо, но это очень не удобно, т.к. надо для начала поднять бутылки, потом переключить кран с дренажа на подачу углекислоты, потом открыть клапаны подачи продукта и уже только после этого, переключать на дренаж, чтобы пиво начало наливаться.

Доработки:

Разливать приходилось много, по этому пришли к выводу, что надо дополнить пивоварню автоматикой.
Сами писать программы не умели, по этому обратились к знакомым, цена за разработку была озвучена от $400, что как-то совсем не радовало, рассчитывали намного ниже бюджет.

Решил я себя попробовать и написать программу на arduino с помощью визуального блочного программирования FLProg. Изучение программы заняло всего неделю и примерно через неделю получилась первая пробная версия.
Тестовый стенд:


Алгоритм работы примерно такой:
Имеется 4 счетчика потока, которые считают импульсы. Например на 1000 мл происходит 3000 импульса, соответственно на 1 мл жидкости уходит 3 импульса, а на бутылку 0.5 л 1500 импульсов.
Оператору нужно будет установить бутылки на подиум, поднять их и нажать кнопку старта, при этом открывается клапан подачи углекислого газа на выставленное время, по прошествии этого клапан подачи углекислоты перекрывается и открывается клапан дренажа и клапана подачи продукта.

Пока занимался программированием, заказал платы, использовал сервис: www.pcbway.com/G
За 12 баксов Я получил 10 плат + доставка.
Производство заняло пару дней + доставка 13 дней.
Качество плат вполне устроило, края плат только не обработали


Когда программировал, обнаружил «засаду», она заключалась в том, что если использовать программные счетчики, то они считают не все импульсы, по этому надо было использовать аппаратное прерывание, а я когда разрабатывал автоматику, выбрал чип на atmega644p, там всего 2 аппаратного прерывания, мне надо было на 4, по этому пришлось полностью переделывать плату под новый чип, я решил использовать ATMEGA64A-AU.
Данный чип был полностью идентичный atmega2560 (отладку я производил на меге), по этому сразу программировал необходимые мне выводы, он поддерживает до 6 аппаратных прерываний имеет 64 кб памяти и стоит дешевле atmega2560.

Заказать повторно плату решил на другом уже портале: jlcpcb.com/
Понравилось, что очень быстро и легко можно оформить заказ, да и цена у него получилась ниже, за образцы плат (5 шт.) придется заплатить всего $2 + доставка мне вышла $7.27.
Но и в этот раз я с платой «попал», т.к. решил управлять клапанами с помощью транзисторной сборке на микросхеме M54531P, она должна была выдержать токи до 0.4A, но клапана были мощнее и данная микросхема «умерла» при первом включении.
После этого я решил всё же собрать управление клапанами на 6 канальном реле.


Помимо радиодеталей мне понадобилось:
— 6 канальное реле с гальванической обвязкой
— счетчики потока
— кнопки (куплены в офлайн магазине)
— 2 клапана для подачи углекислоты и дренажа
— 4 клапана для подачи продукта
— тройники и игольчатые краны для дренажа
— провод (куплен в офлайн магазине)
— блок питания на 24 вольта

Сборка

Когда прошивка была написана и протестирована, и залита на atmegу, пора собирать.
Для начала распаял плату управления:

Подключил реле и кнопки:

Да да, всё весит на проводах, но я работаю над этим и когда нибудь сделаю всё красиво ))
Осталось только подключить датчики потока и клапана.

Корпус для автоматики использовал то что было под рукой от старой нерабочей автоматики, кнопки на корпусе конечно же не работают:


Общий план:

Описание работы

А теперь давайте поговорим о работе, точнее о том что умеет данная автоматика:
1. Ручной режим
При выборе данного режима, открытие клапанов и переключение с дренажа на подачу углекислоты происходит вручную, жидкость заливается контролируя процесс визуально. В данном режиме также добавил просмотр импульсов с возможностью записать параметры в энергонезависимую память (EEPROM).
Ручной режим с отображением количество залитой жидкости и включение отображения импульсов (сверху):

2. Автоматический режим
В данном режиме все происходит автоматически с одной кнопки. В случае необходимо можно отключить необходимый клапан.
Пример работы в авт. режиме:


3. Настройки
Настроек много, по этому опишу только основные:
а) Настройка импульса на каждый клапан
б) Установка времени дренажа
в) Включение отдельного потока
г) Включение впрыскивания углекислоты после завершения цикла розлива
д) количество вливаемой жидкости
и пр.
Несколько фото настроек:

Данный контроллером можно управлять не только с кнопок, но с помощью ик-пульта, вводить параметры очень удобно с пульта.

И пример блок-схемы ручного режима из FLProg:

Очень удобно искать ошибки, особенно если всё разделил по блокам (платам), сразу понятно где возможна ошибка и пытаешься её исправить.

Первое время у меня была проблема с подсчетом влитой жидкости, долго я с ней боролся, но наконец победил.
И практически любые «хотелки» добавить не проблема.
На данный момент не смог разобраться с одним «багом»: в автоматическом режиме, бывает (не всегда), что 3 потока уже отработали, последнему не хватило пары секунд, автоматика его завершает принудительно, редко, но всё же бывает такое.
Ещё при разной скорости наливания жидкости разное количество импульсов получается, по этому в идеале необходимо считать не количество импульсов, а считать скорость, это доработаю позже.

Итоги

Пора подвести итоги, заниматься с flprog мне понравилось, очень удобно визуально работать, добавлять разные модули не составляет труда, проблемы в работе программы найти не сложно, но есть «баги», возможно программы, возможно самого контроллера.
На данный момент розлив для меня проходит очень комфортно с нажатия всего одной кнопки.
И напоследок видео: