Modification du Robobrew pour pilotage par PID
La motivation de la modification résulte du constat que , à cause des phénomènes d'inertie, la régulation par commutation tout ou rien des résistances de 500 et 1900 w autorise une fluctuation importante de la valeur réglée (+2 °C -1°C autour de la consigne).
Par ailleurs, selon la quantité de moût, la force du bouillon varie, parfois trop violente, parfois trop faible. Un contrôle plus fin apparaît nécessaire.
Cet article explique seulement comment installer le SSR sur le Robobrew. Pour l'utilisation et les performances, on se reportera à l'article Utilisation du régulateur PID CR20 de Canard Rouge pour le brassage
Nature de la modification
La modification consiste à insérer dans le circuit des résistances de chauffe un relais statique SSR 40A.
Ce relais statique est piloté par un régulateur PID CR20 de chez Canard Rouge lequel reçoit son signal de température d'une sonde 3 fils PT 100.
Le régulateur pilote le SSR par des créneaux de tension durant lesquels il est conducteur. C'est la modulation temporelle de ces créneaux par la fonction PID qui assure un réglage de la puissance de chauffe en régulation. Le signal de commande est donc tout ou rien (niveaux de tension) et non pas analogique.
Par ailleurs, en phase ébullition, la puissance de chauffe peut être ajustée par deux paramètres :
- l'un définissant une durée de cycle (par exemple deux secondes)
- l'autre définissant un pourcentage du temps de cycle pendant lequel le SSR est rendu conducteur.
Le régulateur dispose d'une fonction auto-tune pour ajuster automatiquement les réglages.
Contraintes auto-imposées
Ne sachant à l'avance ce que donnera la modification, la prudence plaide pour une possibilité de retour à la situation initiale sans difficulté. Cela signifie que la modification devra être minimisée.
En outre, celle-ci devra maintenir un niveau équivalent de sécurité. En particulier, le thermo-capteur de sécurité devra continuer à jouer son rôle de protection en surchauffe des résistances.
Schéma initial
Ce schéma est donné à titre indicatif seulement. Je ne garantie pas son exactitude et décline toute responsabilité concernant les conséquences néfastes de son utilisation. Il appartient à chacun de faire sa propre vérification.
Le schéma repose sur deux choses :
- le relevé aussi précis que possible ( mais malgré tout possiblement sujet à erreurs) du câblage externe aux différents éléments (carte de contrôle, résistances, interrupteurs, etc.)
- des suppositions sur les circuits internes de la carte contrôleur basées sur le raisonnement et l'intuition (possiblement sujet à erreurs aussi).
Schéma modifié
La modification du câblage interne est relativement limitée et facilement réversible.
Tous les fils aboutissant au point neutre des résistances sont déconnectés et re-connectés sur un point isolé. La sortie du SSR est inséré entre ce nouveau point et le point commun neutre des résistances.
Les interrupteurs 500W et 1800W (en réalité 1900), ainsi que le thermocontact de sécurité, continuent à jouer le rôle qu'ils avaient avant la modification. Pour que le SSR puisse jouer le rôle qui lui est dévolu, les interrupteurs devront rester constamment fermés.
Autres modifications
Fournitures
Les éléments suivants ont été achetés chez Canard Rouge (microbrassage.com) :
- Un régulateur PID CR20
- Une sonde de température 20 mm, son kit d'étanchéité et son écrou à joint torique.
- Un relais statique SSR 40A
Plutôt que de retirer la sonde initiale, dans le but de faciliter un éventuel retour en arrière, celle-ci reste en place. Le perçage actuel serait d'ailleurs trop petit.
On pratiquera un nouveau perçage pour placer la nouvelle sonde de température.
Montage des éléments
Relais statique SSR
Avant de procéder au montage du SSR sur son radiateur, pensez à réaliser un gabarit de perçage en carton. Vous en aurez besoin.
Le relais statique est monté sur son radiateur. J'ai inséré une pâte thermique entre les deux. La fixation se fait par deux vis de 4 mm.
Quatre trous taraudés sont prévus sur le radiateur pour des vis de 4 mm. .
Il faut aussi prévoir 4 perçages sur la périphérie du pied de cuve pour la fixation. Le gabarit de perçage préalablement réalisé est ici de grande utilité. Pour percer, ne cherchez pas à utiliser le foret étagé, prenez un foret hss de 4, neuf de préférence. L'inox est très dur.
La photo suivante montre le SSR monté.
Câblage
Pour assurer la réversibilité, je souhaite ne pas couper les fils existants et ne pas dessertir les cosses Faston qui servent à les connecter. Je me suis donc procuré des cosses mâles femelles pour rabouter, le cas échéant, deux fils entre-eux (chez Leroy Merlin).
Sonde
La sonde (à gauche de l'image), fait 20 mm, elle est munie d'une prise à douille vissée. Canard Rouge offre, en achat séparé, :
- un écrou à gorge pour joint torique silicone,
- un kit d'étanchéité (2 rondelles et un joint torique)
Les éléments sont présentés dans l'ordre de montage, la vis au centre figurant la paroi de la cuve.
Il semble que le corps de la sonde soit monobloc. Ce qui ressemble à un écrou au centre ne tournant pas, soit est collé, soit fait partie du même ensemble que le reste (cylindre fileté).
Ces éléments n'assurent cependant pas le colmatage des fuites dans les filets de vissage. Du ruban en téflon est à prévoir pour cela.
Selon Canard Rouge, à propos du kit d'étanchéité, la grande rondelle évite l'écrasement complet du joint torique, la petite rondelle ne passant pas au travers du trou de la grande rondelle, venant s'appuyer sur cette dernière et limitant ainsi l'écrasement.
Perçage du fond de la cuve
Le perçage du fond de la cuve pour accueillir la nouvelle sonde est certainement une opération délicate. Il faut percer à 12 mm de diamètre.
On sait qu'il est difficile de pratiquer des perçages de tôle à main levée sans que le trou ne soit plus ou moins ovale ou irrégulier.
Une solution consiste à utiliser un foret étagé (environ 25 euros en magasin de bricolage).
Néanmoins, pour le perçage, il faut absolument prévoir un contre appui sur un morceau de bois.
Le perçage se fera par l'intérieur de la cuve.
Boîtier du régulateur
Pour éviter de trop l'exposer à la chaleur et au débordements éventuels, le régulateur sera monté dans un boîtier séparé.
Son alimentation secteur se fera par un câble dédié. On aurait aussi pu prélever la tension dans les circuits du Robobrew mais cela parait plus compliqué.
Le problème se pose du raccordement de la sonde et de l'entrée de commande du SSR.
Trois possibilités s'offrent à nous,
| Raccordement fixe | Prises sur la cuve | Prises sur le boîtier | |
|---|---|---|---|
| Avantages | Il n'y a pas de risque d'augmenter la résistance des fils de sonde à cause des mauvais contacts (probables en courant très faibles) | Facilité de transport. Pour le nettoyage, on peut séparer le boitier | Facilité de transport. Pour le nettoyage, on peut séparer le boitier |
| Inconvénients | Pour le nettoyage il faut transporter le tout et éviter d'arroser le boitier. | Risque de mauvais contacts principalement sur les circuits sonde.
Risque d'introduire de l'eau en cas de débordement de la cuve |
Risque de mauvais contacts principalement sur les circuits sonde.
Avec le câble d'alimentation du Robobrew, ça fait trois câbles qui pendouillent. |
Pour le moment j'opte pour la première solution avec 1,5 m de câble
Voilà, il ne reste plus qu'à raccorder la sonde et le câble de consigne au boîtier du régulateur (se reporter à la notice de Canard Rouge pour les détails de branchement) et d'amener la tension secteur à ce même boitier.
Nous sommes prêts à utiliser notre appareil. Reportez-vous à l'article Utilisation du régulateur PID CR20 de Canard Rouge pour le brassage pour plus d'information.
