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Autor: Betreff: Monitoring der Hauptgärung / Sensor / Microprozessor / grafische Auswertung
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not
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red_folder.gif erstellt am: 19.6.2013 um 22:38  
Moin moin in die Runde!

Mich interessiert ein Monitor der Hauptgärung - zumindest werde ich die Idee seit Wochen nicht mehr los.

Ich möchte in der HG nicht ständig Proben spindeln oder refraktometrisieren, die HG soll möglichst ungestört laufen können, ohne Manipulationen. Trotzdem will ich wissen, was da drin los ist, im Gärtank.

Ich wäre schon zufrieden, wenn ich die Dynamik der HG messen und darstellen könnte. Dabei wäre es ideal, die Produktion von CO2 zu messen. Eine Messung des Volumens halte ich für technisch schwierig. Es bietet sich alternativ an, die Frequenz des Blubberns am Gärröhrchen zu Messen. Die Frequenz könnte dann gegen die Zeit aufgetragen werden und somit müssten die Phasen der HG auch gut darstellbar sein.

Technisch könnte ich mir eine optische Messung am Gärröhrchen vorstellen, ein anderer Sensor wäre ein Piezzoelement (Geräusche / Vibrationen).

Zur Datenverarbeitung bietet sich ein Microprozessor (Arduino mit Datalogger oder Raspberry pee) an.
Die Ausgabe der Daten ist mir noch egal (rrdtool ( http://de.wikipedia.org/wiki/RRDtool ) oder dergl.). Ich fänd einen schicken, bunten Graphen prima.

Und wenn wir schon dabei sind, könnten wir ja auch ein Thermometer mit dran hängen, oder?

Jetzt meine Fragen:

Bin ich mit dem Wunsch allein?
Wer hat zur Messung der HG / der CO2-Produktion insbesondere bzgl. der Sensoren noch Ideen?
Und ganz wichtig: Will ich das Rad neu erfinden? Gibt es das schon und ich weiss es einfach nur nicht? Wenn ja: Was kostet das?

Allzeit gut Sud und Danke für die Aufmerksamkeit -
Sönke


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gulp
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red_folder.gif erstellt am: 19.6.2013 um 22:58  
Jepp, das gibts schon, mit Thermometer. Glasballon beobachten, nicht reinlangen und nach ein oder zwei Wochen von oben abziehen. :D Und in Zeiten wo man nicht reinschaut ein Mäntelchen drüber, dass da Lichtgeschmack keine Chance hat.

Gruß
Peter


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red_folder.gif erstellt am: 19.6.2013 um 23:09  
... ja, schön und gut. Nur aus dem Carboy fallen keine Daten raus. Nur Bier! :exclam:
Wenngleich ggf. auch fein wird da kein Graph draus.

Gruß
Sönke


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Kuchlbraeu
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red_folder.gif erstellt am: 19.6.2013 um 23:12  
Hallo Sönke!
Technisch gesehen sollte das alles kein Problem sein.
Sensoren, für was auch immer, gibt es doch ohnehin zu Hauf.
Nur als Beispiel: Für Dein Vorhaben, die CO2-Produktion zu messen könnte bspw. schon, je nach Sudgrösse, sowas geeignet sein.
Nach oben sind da sicher auch keine Grenzen gesetzt. Zum Beispiel könnte man sich auch hierüber Gedanken machen.
Am Ende bleibt dann sicherlich immer die Frage stehen: "Was genau misst man damit eigentlich?" ;)
LG
Martin


[Editiert am 19.6.2013 um 23:13 von Kuchlbraeu]



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gulp
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red_folder.gif erstellt am: 19.6.2013 um 23:21  

Zitat von not, am 19.6.2013 um 23:09
... ja, schön und gut. Nur aus dem Carboy fallen keine Daten raus. Nur Bier! :exclam:
Wenngleich ggf. auch fein wird da kein Graph draus.

Gruß
Sönke


Du willst Daten sammeln? Notiere dir wann die Hauptgärung vorbei ist, mach ein Foto, usw usw... Nein, nichts für ungut aber manchmal verstehe ich die Automatisierer nicht. Gärungskohlensäure kannst du mit Hobbybrauer Mitteln sowieso nicht auffangen, Wozu dann der Aufwand? Keep it simple! :P

Peter


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red_folder.gif erstellt am: 19.6.2013 um 23:25  
Danke, Martin,

Geil! Genau das ("Durchflussmesser B.I.O-TECH") ist das , was mir an Info gefehlt hat.

"Was" ""genau"" zu messen ist sehe ich ja erst nachher.
Fragen, die sich mir jetzt stellen könnten sind:

Kann ich anhand des Kurvenverlaufs abschätzen wann abzufüllen ist?
Haben verschiedene Hefen unterschiedliche Dynamiken?
Wie beeinflusst die Temperatur der Gärung die Dynamik (und letztlich das Ergebnis)?
Vergäre ich zwei identische Sude ähnlich/ identisch?
Mit welchem Temperaturregime / Gärführung komme ich wie weit (EVG)?
Gibt es lustige Muster, wenn ich meinen Gärtank gelegentlich kuschel? Usw usf...

Danke für Deinen Tip -
Sönke


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red_folder.gif erstellt am: 19.6.2013 um 23:27  
...hey Peter,

einfach aus Spass an der Freud. Friemeln. Dass es ohne genausogut geht ist mir klar! :)

Freundlicher und puristischer Gruss -
Sönke


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gulp
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red_folder.gif erstellt am: 19.6.2013 um 23:33  
Na gut, viel Spaß beim Friemeln!

Prost und gute Nacht! :)

Peter


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kvendlar
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red_folder.gif erstellt am: 19.6.2013 um 23:46  
Einerseits stimme ich Dir zu gulp es ist schon krass (negativ) welche Ideen hier aufkommen in Bezug auf Automatisierung des Handwerks. Andererseits ist es krass (positiv) welche Ideen hier aufkommen bezüglich technischen Spielereien die 1.) keinen Nachteil 2.) wenig Vorteil 3.) jede Menge Bastelfreude bringen.

In diesem Sinne frage ich mich, ob eine Wägezelle da nicht die Lösung sein könnte. Ich habe es nicht genau nachgerechnet. Aber unter der Annahme, dass ein Sud der mit 20l in die Gärung geht auch mit 20l rauskommt und dabei seien Dichte von 12ºP ~= 1.048*Referenzdichte auf (75% scheinb. Vergärgrad) 3ºP ~= 1.012*Redferenzdichte reduziert (Referenzdichte ist glaube ich Wasserdichte, das ist aber egal). Die Frage ist also ob sich eine Wägezelle findet die eine Veränderung ordentlich erfassen kann. Vermutlich ist das reines Wunschdenken. amgenommen wir wollten nur eine Auflösung von 0.5ºP am unteren Ende der Vergärung, dann müsste die Wägezelle relative Unterschiede im Bereich 1 - 1.012/1.014 ~= 0.2% auflösen können vemrutlich klatt das nicht.

Wir hatten zu dem Thema mal eine Brainflooding-Session (vornehmlich Stout) und kamen noch auf die Idee die Schallgeschwindigkeit (hängt im wesentlichen von Elastitzität und Dichte des Mediums ab) zu verwenden. Schallgeschwindigkeit in Wasser liegt bei etwa 1500m/s. Vermutlich finden wir keine Messtechnik die Impulse schnell genug erfassen kann.

Zu guter letzt kamen wir auf die (eigentlich naheliegende) Idee die Dichte durch Auftrieb zu messen: Ein Schwimmkörper wird von einer Feder in die Würze gedrückt, die Federauslenkung kann relativ einfach gemessen werden (im Prinzip also eine art gefederte und fixierte Spindel).

Ich abonniere den Text mal und schaue ob aus underem gespinne mit technischem Verständnis noch was gewonnen werden kann. Falls nicht, hatten wir jedenfalls Spaß dabei.

Gruß und gute nacht - kvendlar
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flying
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 05:30  
Hi Sönke,

anders als bei dem bisschen Maischarbeit halte ich die Steuerung und Protokollierung einer mitunter wochenlangen Hauptgärung für durchaus sinnvoll und nützlich. Davon träume ich schon lange. Ein Klimaschrank für die Hauptgärung. Über eine 2-Punktregelung für ober-und untergärige Biere geeignet. Dazu ein genaues Monitoring. Was könnte man damit alles machen. Ist die Hefe im Plan? Deuten sich Gärstockungungen an? Ist die Eigenerwärmung zu hoch? Sollte ich ihr 2° mehr oder weniger geben usw...

Die Profis machen all das. Durch Inline-Sensoren, wie Martin das schon geschrieben hat. Inline-Sensoren, die die Dichte über die Veränderung der Schallgeschwindigkeit im Medium messen sind super...und kosten mit der dazu gehörigen Auswertungselektronik sicher soviel wie ein Auto der oberen Mittelklasse.. :(

Leider halte ich die kontinuierliche Dichtemessung für die einzigste (vernüftige) Möglichkeit. Der CO2-Ausstoß...? Was ist mit der Sättigung, Luftverdrängung im Steigraum, mitgerissener Wasserdampf...?
Man könnte den Pott auch auf eine möglichst genaue Digitalwaage stellen und anhand des Gewichtsverlustes (durch entweichendes CO2) den Verlauf bestimmen. Ändert aber auch nix...


Andererseits könnte man all diese Faktoren durch Vergleichsmessungen auch in einer Formel unterbringen...sehr spannende Sache, was der Erfindergeist der Hobbybrauer da noch zustande bringt :)

m.f.g
René


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"Fermentation und Zivilisation sind untrennbar verbunden"
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Biertester
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 05:59  
Im anderen Forum hab ich das gesehen mit ein Luftballon zwischen 2 Brettchen die an einer Seite mit ein Scharnier verbunden sind und ein Magnetventil.
Eine Lichtschranke misst wann der Ballon voll ist ( Brettchen oben )und lässt ab.
Der Frequenz ist ein Maß für CO2 Menge
B.


[Editiert am 20.6.2013 um 06:01 von Biertester]



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Prost! B.
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Karlsruher
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 06:38  
Guten Morgen,
dieses Thema geht auch schon länger nicht aus dem Kopf und dazu habe ich auch einen sehr interessanten "Bubblecounter" gefunden.
Dieser zählt nicht nur die Bläschen sondern misst auch den Druck womit man letztendlich auf die CO2 masse kommt.

http://www.alternet.us.com/?p=1388

Ich wollte mir die Sensorik an meinen Arduino basteln weil ich nur mit dem kann,
aber leider aus Zeitmangel bin ich noch nicht dazu gekommen...
Ausblick: Arduino mit webserver um das Gärverhalten zu beobachten und die Kühlschranktemp. aus der ferne zu steuern.

Grüße Karlsuher
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Biermann
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 06:58  
Hallo,

find ich auch interessant. Ich würde Waage, Bubblecounter und Innen- und Außentemperatur nehmen, messen und aufzeichnen. Das Ganze kann ja dann einfach über eine Autowähldynamik alle 15 Minuten auf das Iphone mit entsprechendem Appt übertragen werden.

Laß uns mal wissen wenn Du so was für uns fertig hast.

Cheers, Jörg


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Ich braue Hoppesäcker Ur-biere nach dem Hoppesäcker Reinheitsgebot von AD512 (Dokument ging leider verloren).
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flying
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 07:41  
hat schon jemand das als neue Einheit b/h (bubbles per hour) beantragt... ;) Leider zeigt diese Einheit keine steckengebliebene Gärung an :( Das könnte nur ein Densitimeter. Oder eben eine Digitalwaage oder CO2 Zähler. Unter Abzug der Faktoren (Sättigung, Verdrängung, Wasserdampf) lassen sich aus der produzierten CO2-Menge über die Molmassen Rückschlüsse auf den Alkoholgehalt und damit auf den Vergärungsgrad ziehen.


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scerevisiae
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 07:50  
Die Blasengröße ist bestimmt vom Füllstand und vielen anderne Sachen des Gärspundes abhängig. Eine Messung macht da nur unter genormten Bedingungen Sinn. Außerdem produzieren dir, wie bereits erwähnt, Temperaturänderungen (sei es durch Eigenerwärmung oder durch Erwärmung von Außen) mehr Blasen durch die Außdehnung der Luft und der erhöhten Verdampfung von Wasser. Ich meine auch, dass bei "schneller" Gasproduktion die Blasen kleiner sind als bei langsamer (beobachte mal deinen Gärspund).
Ich würde an deiner Stelle Auftrieb bzw. Dichte messen. Oder aber eine kleine Abzweigung mit einer Pumpe im Umlauf und einer optischen Messung (Refraktometer) anlegen.

Wenn du mit Gewichtmessung arbeiten willst, musst du zumindest einen Abluftkühler einbauen, damit eventuell verdampfendes Wasser wieder kondensiert und nicht verloren geht.


[Editiert am 20.6.2013 um 09:36 von scerevisiae]
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john377
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 08:25  
Interessantes Thema :) :) :)

Im Grunde hatte wir das Thema schon mal hier:
http://hobbybrauer.de/modules.php?name=eBoard&file=viewthre ad&tid=7132
Da ging es mir um einen Autospund für KEG's. Man kann aber so natürlich noch viel mehr herausholen!

Wir haben bei unseren ZKG's folgendes System verbaut:

- Druckmessung (4-20mA)
- Ablassventil

Über die Druckmessung im Tank und dem Ablassventil haben wir einen elektonischen Spund programmiert. Dieser ermöglicht es uns die Daten der Gärung zu erfassen. In des ersten Gärphase, wird ein Spunddruck von 0.01 Bar vorgegeben. Das Ablassventil ist immer wieder am CO2 ablassen. Die Häuftigkeit dieser Druckminderungen steht im direkten Zusammenhang mit der Gärtätigkeit im Tank!
Denkt daran, wir haben keinen Glasballon oder ein Guckloch wo man mal reinschauen kann, wir müssen mit externen Sensoren wissen, was drinen abgeht.
Diese Ablasszyklen heissen bei uns "Ticks". Die Ticks verraten uns wie stark die Gärung verläuft, gibt uns auch Anhaltspunkte wann und ob die Hefe im ZKG angekommen ist!
Der ganze Gärverlauf ist bei uns über eine SPS gesteuert und kann dann auf einer Prozessvisualisierung dargestellt werden. Somit sind Trendings möglich und mann kann als Brauer sehen wie sich der Sud entwickelt.



Also, was man hier sieht sind zwei Tanks die arbeiten...
Die Hellblaue Kurve ist ein Tank der von der drucklosen Vergärung (mehrere kleinere Spickel) auf die druckbehaftete Lagerung umgestellt wird. Detail am Rande, man sieht deutlich wie die Kurve beim Anstieg immer wieder so kleinere Knicks bekommt. Ich gehe mal davon aus, dass es sich hierbei um das tatsächliche Aufcarbonisieren handelt, dass das CO2 sich mit dem Bier bindet und somit eine kleinere Druckminderung ergibt.
Braun und rot sind die Temperaturen.
Hellbraun ist ein Tank der bereits schon auf dem Spunddruck ist aber immer noch zwischendurch Druck ablässt. Denn hab ich gestern abgelassen darum geht es mit der Temperatur und Druck dann nicht mehr so sinnig weiter.
Die Graue und violette Kurve stellen nun eben diese "Ticks" dar...Es werden immer die Druckentlastungen über 12h gezählt. Bei der grauen Kurve sieht man wie es langsam weniger wird. Natürlich fallen die Ticks zusammen sobald man auf die Drucklagerung geht, da es ein gewisse Zeit braucht, bis der Tankdruck aufgebaut ist. Dann aber werden die Ticks wiederum angezeigt. Die violette Kurve ist ja der Tank den ich gestern abgelassen hatte. Man sieht deutlich den Unterscheid von der grauen zur violetten Kurve.

Ich hoffe Euch hiermit ein paar Denktanstosse gebenen zu haben...
Ich weiss ist immer wieder ein Thema, dass wir hier in der Brauerei ein wenig über das Ziel hinausschliessen, aber ich denke, dass man die Techologie auch gut im kleinen anwenden kann!

Viele Grüsse

Andy


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hopfenheinz78
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 09:25  

Zitat von scerevisiae, am 20.6.2013 um 07:50
Ich meine auch, dass bei "schneller" Gasproduktion die Blasen kleiner sind als bei langsamer (beobachte mal deinen Gärspund).


Das hängt sicher mit der Oberflächenspannung von Wasser zusammen. Je langsamer sich das Gas ausbreitet, desto größer werden die Blasen, da die Oberflächenspannung nicht so schnell überwunden wird.
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not
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 11:49  
Danke für Eure Ideen, Kommentare und den Input.

@Karlsruher: genauso ( http://www.alternet.us.com/?p=1388 ) hatte ich mir einen bubblecounter vorsgestellt.

Ich sehe, es besteht insgesamt Interesse an einem HG-Monitor, mit welchen Features auch immer (waren ja noch ein paar andere hochspannende Ideen).

Dieses Forum begeistert mich! Danke, die Damen und Herren.

Ich werde weiter überlegen, habe jetzt ja erstmal genug Input (alleine kommste ja nich´ auf all die Sucheanfragen / Ideen und Gedanken). Sobald sich etwas herauskristallisieren sollte, werde ich mich hier wieder melden!

thumbs up, cheers und skaal,
Sönke


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Seed7
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 12:11  
Hier gibt es mehrere videos zum thema und was er sonst noch so tueftelt

Ingo


[Editiert am 20.6.2013 um 12:13 von Seed7]
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 12:15  
Was mich noch interessieren würde ist, wie wirkt sich die CO2 Anreicherung während der Gärung
auf die Qualität des Bieres aus ?

Ich meine, es macht sicher einen Unterschied ob man drucklos vergärt oder von anfang an auf Spundungsdruck geht ?

Durch so ein gesteuertes Ventil mit Druckmessung hätte man ja die möglichkeit zu beginn der Gärung auf Atmosphäredruck zu
bleiben und erst ab einem bestimmten Zeitpunkt (rechtzeitig) auf Zieldruck zu regeln.
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john377
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 13:51  
@Karlsruher: Genau so ist es, das hast Du richtig erkannt...Wir machen das so, dass wir in der ersten Phase mehr oder weniger atmospherisch bleiben 10mBar und erst nach der HG auf den Spunddruck gehen.

Ich kann Dir nicht genau sagen wie es sich verhält mit einer reinen Druckgärung...Aber es gibt in der Fachliteratur (Kunze) diverse Szenarien wie man mit einem ZKG arbeiten kann (warm- oder kalt, drucklos oder mit Druck Vergären). Es soll Brauereien geben die eine Druckgärung von UG-Bier bei einer höheren Temperatur als gewohnt machen. Dies beschleunigt die Vergärung bei mehr oder weniger gleichbleibender Qualität.


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Biertester
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red_folder.gif erstellt am: 20.6.2013 um 16:55  
Zu früh unter Druck Gären ist schlecht, gibt wohl Nebenprodukte .http://www.institut-romeis.de/veroeffentlichungen/brauindustr ie_10-2010.pdf Ebenso ist das Druckablassen ein Problem für die Hefe oder auch Hefeernte.
Schnell von 2 Bar runterkommen müssen die Zellen erstmal aushalten..
Also Hefeernte nicht vernachlässigen am besten dan vom GT in ein Hefetank der auch Druck hat und das dann noch in Miniformat .
Mein Druck GT ist fertig , werde dann mal sehen was die Hefe macht nach Ernte oder mir überlegen wie man die Hefe rausbekommt ?
Vielleicht mit Gegendruck in eine Flasche und dann langsam druckablassen?
Oder Ernten vorm Druckaufbau? Geht das bei OG Hefe?
B. :gruebel:


[Editiert am 20.6.2013 um 16:59 von Biertester]



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Prost! B.
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john377
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red_folder.gif erstellt am: 21.6.2013 um 06:02  
@Biertester: Guter Post!!!! Danke für den Hinweis des Berichts! Das sind sehr wertvolle Informationen!!!


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red_folder.gif erstellt am: 21.6.2013 um 06:33  
@john377
@Biertester

Danke für den Input und die Links :thumbup:
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red_folder.gif erstellt am: 8.7.2013 um 09:50  
... kurzes Update, - it is only facts, that count:
habe mir jetzt nen

Raspberry pee,
diverse Sensoren (temp, LDR und barometer(bmp085))

zusammengeklickt, gelötet und aufgesetzt. Messdaten zu Druck und Temperatur funktionieren, der Sensor ist gut verpackt und kann an das Gärröhrchen angeflanscht werden. Die Hardwareseite in erster Version steht also.

Erster Versuch wird sein, über das bmp085 (Barometer incl. Thermometer) den Druck im Gärröhrchen abzugreifen und die Anzahl der Schwankungen (aka "Blubbern") abzuleiten.

Die Daten sollen via roundrobin Datenbank (rrdtool) ausgewertet (Tabelle und Grafik) und dann über den wlan-Netzwerkanschluss des Raspberry auf einen Server geschubst werden.

Als nächstes Problem muss gelöst werden, wie ich die Anzahl der Druckminderungen am besten ableite (Samplingrate bmp085 und Auswertung der Messergebnisse). Noch habe ich keine Idee zur Signalbverarbeitung (falls jemand eine Idee hat - herzlichst Willkommen!). Irgendwie muss es weiter gehen, werde Euch hier auf dem laufenden halten -

viele Grüße,
Sönke


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