Шпора для отбора

[Игорь]

Про спосіб реалізації відбора різних фракцій.
На сьогодні реалізовано два способа розподілу відбора по різних пляшках. Багатоклапанний та одноклапанний.
Перший, це 3 (краще 4) клапани, керування кожного в яких треба калибрувати окресо.
Другий - це 1 клапан та серопривод, що переводить трубку відбору з одной пляшкі в іншу.
Кожен з цих способів має певні недоліки та переваги, я віддаю перевагу другому.Якщо йдеться про бюджетний варіант, то не варто заморочуватись автоматичним розподілом фракцій.  Підійти до колони три рази за добу ректифікації - не складна задача.
У мене це було розподілено по часу так.
Запускаю ректифікацию ввечорі, десь о 19-тій.
Перша зміна посуду - вранці, коли час прокидатісь. Автоматика вчесно дає сигнал, діє як будильник.
Друга зміна - за пів-години, перед виходом на роботу.
Третя вже надвечір, десь після вечері.
Зупинка по закінченню відбувається без моєї участі.

[Persey]

Про спосіб реалізації відбора різних фракцій.

Spoiler

На сьогодні реалізовано два способа розподілу відбора по різних пляшках. Багатоклапанний та одноклапанний.
Перший, це 3 (краще 4) клапани, керування кожного в яких треба калибрувати окресо.
Другий - це 1 клапан та серопривод, що переводить трубку відбору з одной пляшкі в іншу.
Кожен з цих способів має певні недоліки та переваги, я віддаю перевагу другому.
Якщо йдеться про бюджетний варіант, то не варто заморочуватись автоматичним розподілом фракцій.  Підійти до колони три рази за добу ректифікації - не складна задача.
У мене це було розподілено по часу так.
Запускаю ректифікацию ввечорі, десь о 19-тій.
Перша зміна посуду - вранці, коли час прокидатісь. Автоматика вчесно дає сигнал, діє як будильник.
Друга зміна - за пів-години, перед виходом на роботу.
Третя вже надвечір, десь після вечері.
Зупинка по закінченню відбувається без моєї участі.

[close]

Якщо будуть клапани на 220в НЗ, прямої дії, яка буде вартість такого приладу для відбору фракцій на 4 клапана, та яка ціна буде за бюджетний варіант на 1 клапан ? Чи зможуть ці девайси в кінці процесу вимикати сторонній регулятор напруги?

[vova0869]

Може будуть ще бажаючi .Поки нема Роси це напевно краще чим тягати голку по Кулiнару.

[Игорь]

 
Пропоную погратись в програмування на Ардуіно, aле не на базі контролерів минулого тисячоріччя Atmega, а з платою Wemos D1 mini ESP8266.
Чому? Вайфай на борту, 160 мегагерц тактова та 4 мегабайта пам'яті.
Для живлення треба 5 вольт. Якщо клапани будуть на напругу 12 вольт, то знадобляться блок живлення на 12 та DC-DC перетворювач LM2596.
D1 mini працює на напрузі 3.3 вольта, він її сам робить на своїй платі, перетворює з п'яти.
Плата має 16 пінів, іх використання має певні особливості, я не буду зупинятись на них без необхідності.
У описах є два сопособи маркування виводів, я буду використовувати маркування, що нанесені на платі - з літерою D.

Нам треба на першому етапі підключити один датчик температури та чотири клапана.
Датчик будемо живити напругою 5 вольт, але його сигнальний вивід підвісимо на плюс 3.3 вольта резистором ... номініл потім.
Клапани підключимо до пінів контролера через ключі на біполярних NPN або N-канальних mosfet  транзисторах. Схеми схожі, різниця лише у резисторі на вході ключа. Паралeльно клапану не забудемо поставити діод у зворотньому напрямку.  Цей діод має витримувати струм не менший, ніж робочий струм клапана.
Транзистор 2N2222А розрахований на струм 0,6 ампера, а IRLZ24 потягне фантастичні 18 ампер.
Мосфет транзистор має бути з керуванням логічним рівнем (літера L у назві), та бути N- канальним.

[Игорь]

Повернемось до пінів контролера. 
5 вольт подамо на виводи GND (-) та VCC (+).
Вивід сигналу датчика температури DS18B20 з'єднаємо з виводом D3, та підтягнемо цей пін резистором 4700 ом до вивода 3V3. Плюс живлення датчика підключимо до 5 вольт (VCC), мінус до GND.
Ключі чотирьох клапанів підключимо до пінів D5 D6 D7 D8. 

[Игорь]

Про алгоритм роботи.
Працювати прилад буде на основі етапів. Кожен з етапів має якимось чином розпочатись та закінчитись. Впродовж кожного з етапів буде виконуватись певна задача.
Єтапів у нас буде cім. Як у Росі.  Перший етап - відстеження наближення кипіння.
Задача на цьому етапі - слідкувати за температурою та дати власникові сигнал про те, що куб скоро закипить, тому час зменшити нагрів та увімкнути охолодження.  Це відбудеться тоді, коли температура в кубі сягне N1 градусів.
Початок етапу - подача живлення на прилад та натискання власником кнопки вибору етапа.
Кінець - коли власник натисне кнопку. Це призведе до переходу до другого етапу.
Якщо нагрів на першому етапі більший, ніж на решті, власник має бути напоготові, та вчасно зменшити нагрів та подати воду охолодження, бо кипіння в кубі на потужності, що більша за робочу, неодмінно призведе хо затоплення колони, а видсутність охолодження може мати печальні наслідкиДругий етап - догрів до кипіння та стабілізація температурного режиму в насадці.
Задача - витримати час N2 хвилин та перейти до третього етапу.
Початок - з момента натискання кнопки на першому етапі.
Кінець - коли закінчиться призначений час, або примусово. При цьому будо подано короткий звуковий сигнал для сповіщення хазяїна. 
Температура на цьому етапі відслідковується, але ні на що не впливає. Третій етап - відбор головної фракції.
Задача - розпочати відбор через клапан на піні D5 на швидкості N3 мл за годину, та закінчити через N4 хвилин на швидкості N5 мл за годину. Змінювати відбор впродовж етапу пропорційно часу, що минув.
Початок -  з момента автоматичного або примусового виходу з другого етапу.
Кінець - коли закінчиться призначений час, або примусово. При цьому будо подано короткий звуковий сигнал для сповіщення хазяїна.   
Температура на цьому етапі відслідковується, але ні на що не впливає.
Четвертий етап - відбор перехідної фракції між головною та основною.
Задача - провести відбор через клапан на піні D6 на швидкості N6 мл за годину.
Початок -  з момента автоматичного або примусового виходу з третього етапу.
Кінець - коли закінчиться призначений час N7 хвилин , або примусово. При цьому будо подано короткий звуковий сигнал для сповіщення хазяїна.   
Температура на цьому етапі відслідковується, але ні на що не впливає.
П'ятий етап - відбор основної фракції.
Задача - розпочати відбор товарного спирту через клапан на піні D7 на швидкості N8 мл за годину, та після досягнення температурою в кубі позначки N9 градусів почати зменшення відбору пропорційно росту температури так, щоб при температурі в кубі 100 градусів відбор зупинився.
Початок -  з момента автоматичного або примусового виходу з четвертого етапу.
Кінець - коли температура в кубі сягне N10 градусів, або примусово. При цьому будо подано короткий звуковий сигнал для сповіщення хазяїна.
Шостий етап - відбор перехідної фракції між основною та хвостовою.
Задача - провести відбор через клапан на піні D8 на швидкості N11 мл за годину.
Початок -  з момента автоматичного або примусового виходу з п'ятого етапу.
Кінець - коли температура в кубі сягне N12 градусів, або примусово.  При цьому будо подано короткий звуковий сигнал для сповіщення хазяїна.
Сьомий етап - Очистка насадки.
Задача - витиснути з насадки в куб сивушні та проміжні домішки, що накопичились у насадці.
Початок -  з момента автоматичного або примусового виходу з шостого етапу.
Кінець - коли закінчиться призначений час N13 хвилин , або примусово. При цьому буде подано безперервний звуковий сигнал для сповіщення хазяїна про закінчення роботи.
Температура на цьому етапі відслідковується, але ні на що не впливає.
Таким чином, маємо щонайменше 13 пунктів налаштувань, плюс 4 пункта калібрування клапанів відбору. Вони будуть зберігатись в енергонезалежній пам'яті.
Питання? Зауваження? Пропозиції

[Persey]

Питання? Зауваження? Пропозиції

Перший етап - відстеження наближення кипіння.
Задача на цьому етапі - слідкувати за температурою та дати власникові сигнал про те, що куб скоро закипить, тому час зменшити нагрів та увімкнути охолодження.  Це відбудеться тоді, коли температура в кубі сягне N1 градусів.
Початок етапу - подача живлення на прилад.
Кінець - коли власник натисне кнопку. Це призведе до переходу до другого етапу

Перехід до другого етапу можна автоматизувати шляхом додавання умови його завершення:
Кінець - коли власник натисне кнопку,або коли температура в кубі сягне N1.1 градусів.Це призведе до переходу до другого етапу[/quote]
Актуально буде для тих, хто вмикає охолодження зразу та розігріває куб на робочій потужності, або для тих, хто не може чекати завершення цього етапу, щоб натискати кнопку для переходу на наступний  і зробить свій вибір на користь завчасного ввімкнення охолодження,та розгону на робочій потужності.

Шостий етап краще б зробити по аналогії п'ятого, зі зменшення відбору пропорційно росту температури, або хоча б зробити цю фунцію опціональною. Актуально буде для кращої якості спирту 2 сорту, користувачам, які закінчують відбір спирту 1 сорту при темературі 92-93°C.

[ivan_fd]

Питання? Зауваження? Пропозиції

Оце мені вже починає подобатись. :-)

Хотілось би одноклапанний варіант. І, (я розумію, що кожному не догодиш), щоб після пятого етапу можна було переходити одразу до очистки насадки (не знаю, чи вона після відбору тіла потрібна?). Я не відбираю ні хвости ні перехідні, тільки тіло.

P.S: я маю РОСУ, але про всяк випадок.....

[VitaliyR]

Навіщо калібрувати кожен клапан ? Можна регулювання відбору робити одним клапаном, а розподілення фракцій зробити додатковими клапанами які стоять вже після клапану відбору.

[Игорь]

Перехід до другого етапу можна автоматизувати шляхом додавання умови його завершення:
Кінець - коли власник натисне кнопку,або коли температура в кубі сягне N1.1 градусів. Це призведе до переходу до другого етапу

На мій погляд, недоречно вводити в налаштування ще одну температуру для етапу розгону, бо ми не знаємо достаменно при якій саме температурі куб закипить, та вимушені цей поріг температури брати з запасом.
Треба ще мати на увазі, що до початку бурного кипіння температура рідини різна по рівням, найбільша зверху, найменша - в рівні тена та нижче. Тому кипіння починається  тоді, коли на датчику ще зовсім "не кипляча" температура.

Актуально буде для тих, хто вмикає охолодження зразу та розігріває куб на робочій потужності, або для тих, хто не може чекати завершення цього етапу, щоб натискати кнопку для переходу на наступний  і зробить свій вибір на користь завчасного ввімкнення охолодження,та розгону на робочій потужності.

Потреби тих, хто вмикає охолодження заздалегідь та не змінює потужність нагріву, задовільнимо таким чином.
Додаткове налаштування, N14.
Нуль (по замовчанню) - це перехід с першого до другого етапу як описано віще, лише після дозволу оператора.
Одиниця - перехід до другого етапу без підтвердження, по умові досягнення температури N1 в кубі.

Шостий етап краще б зробити по аналогії п'ятого, зі зменшення відбору пропорційно росту температури, або хоча б зробити цю фунцію опціональною. Актуально буде для кращої якості спирту 2 сорту, користувачам, які закінчують відбір спирту 1 сорту при темературі 92-93°C.

Тут не погоджусь. Відбор цієї фракції не можна затягувати, цей спирт треба вибрати щонайшвидше. При кубовій температурі вище 96 градусів, в кубі залишаються всі кислоті, що були на початку, а концентрація спирту зменшується на порядок. Таким чином, кількість молекул кислот на одну молекулу спирту збільшується на порядок. Температура при цьому достатньо висока. Це  гарні умови для етерифікації, тобто новостворення домішок в кубі. Тому кожна зайва хвилина відбору "прихвоснів" - це зайва порция етилацетату у спирті другого сорту.
Як варіант, можна було б застосувати ще один клапан для окремого відбору додаткової фракції, але це, на мій погляд, недоречно.

[Игорь]

Оце мені вже починає подобатись. :-)

Хотілось би одноклапанний варіант. І, (я розумію, що кожному не догодиш), щоб після пятого етапу можна було переходити одразу до очистки насадки (не знаю, чи вона після відбору тіла потрібна?). Я не відбираю ні хвости ні перехідні, тільки тіло.

Ще одне налаштування, N15. Може бути від нуля до чотирьох.
Нуль - звичайна робота, як описано вище.
1,2,3 або 4 - номер єдиного клапана, що використовується. При цьому всі переходи між фракциями будуть супроводжуватись зупинками відбору та подачею звукового сигналу, як  при переході з першого до другого етапу. 
Якщо нема потреби відбирати другосортний спирт на шостому етапі - просто вимкни все при зупинці після відбору тіла. Буде час та натхнення зібрати другосортний спирт, наприклад, промивати плати - зміниш пляшку та натиснеш кнопку.

[Игорь]

Навіщо калібрувати кожен клапан ? Можна регулювання відбору робити одним клапаном, а розподілення фракцій зробити додатковими клапанами які вже стоять після клапану відбору.

П'ятий клапан? Це не занадто для бюджетної системи?  Намалюй як ти це бачиш та в двох словах опиши алгоритм відкриття та закриття додаткових клапанів.

Spoiler

Я зовсім не фанат систем, в яких є більше одного клапана. В Росі лише один клапан, а роботу розподілу фракцій виконує сервопривод, який переводить трубку відбору з одної ємності до іншої. Тому в цій розробці я певним чином йду поперек власних принципів.

[close]

А я поки покажу головну проблему багатоклапанної системи, яку обов'язково треба передбачити.
Велика помилка робити лінію багатоклапанного відбору у вигляді воронки з трьома чи чотирма рівноправними виходами.
Під час роботи на себе, особливо на початку, коли до верха колони доходить найбрудніша фракція, розподілювач заповниться цією рідиною, і та частка, що потрапить у входні патрубки клапанів, вже ніколи звідти не подінеться. Всі фракції без віключення, отримають свою порцію дьогтю, який не знаю чи зіпсує, але точно не покращить бочку меду спирту.

[Игорь]

Щоб запобігти цій біді, треба застосувати гідрозатвор - подовжити вхідний партубок майже до дна, а вихідні патрубки (крім патрубка голів) зробити різної висоти. Найвисоким має бути патрубок товарного спирту, патрубки перехідніх фракцій можуть бути одної висоти, менщої за вісоту товарного патрубка.
На початку конденсації, рідина заповнить розподілювач до рівня кінця вхідного патрубка, далі її не пустить повітряний мішок. Вона потрапить лише у патрубок голів. Патрубки інших фракцій залишаться пустими.

На етапі відбору перехідної фракції перед відбором товарного спирту, буде відкриватись другий клапан. В першу чергу через нього вийде зайве повітря, а коли рівень рідини дійде до його верха, повітря знов не буде мати виходу, знов повітряний мішок не дасть  перехідній фракції потрапити в патрубок товарного спирту.

Рідина з розподілювача попаде в цей патрубок лише тоді, коли почне відкриватись третій клапан,тобто коли прийде час відбору товарного спирту.
Для практичної реалізації, мабуть, зручніше зробити вертикальний варіант розподілювача.
Якось так...

[Игорь]

Якщо перевернути менору, можна дійти висновку, що стародавні юдеї при ректифікації розділяли спирт на 7 фракцій

[Игорь]

Рушимо далі.
Я дав дві схеми для керування клапанами на 12 вольт DC.
Даю схему для клапанів на 220 вольт AC. Схема трохи складніша, але відпадає необхідність у двох напругах (12 та 5 вольт), достатньо мати 5-вольтовий блок живлення чи зарядний пристрій на струм від 500 мА.
Опір токообмежуючого  резистора залежить від типу застосованого МОС.
120 ом - для першого рядка, 180 - для другого, 330 - для третього.
Конденсатор в RC- ланцюжку має бути на напругу 400 вольт або вище