Автоматизиция процесса ректификации.

Начну с конца. Кто в курсе - поймёт, кто не в курсе - отвечу на любые вопросы.

Итак, всю ночь отбирались из ректификационной колонны остатки спирта без моего участия - в автоматическом режиме. Получив за день из колонны 10 литров великолепного спирта (запах и вкус по моей оценке - 5 баллов, по спиртометру 97%), и не желая играться с хвостами до утра, я настроил автоматику и лёг спать, не особо веря в успех и заранее смирившись с потерями (по расчетам в кубе осталось около 2-х литров спирта). Только что проснулся, поставил спирту еще одну пеятёрочку - к утру никаких печальных последствий вчерашней дегустации перед сном, подошел к ректификационной колонне и увидел.... 2 литра отобранного за ночь спирта! Попробовал - обнюхал - сунул спиртометр.... Мама дорогая! Великолепно! Ничем не уступает тем десяти литрам, которые были получены днём. Мой электронно - компьютерно - электромеханический подмастерье сделал за меня работу, которая, если говорить честно, не очень меня вдохновляла. Сидение часами, глядя на термометр, и ловля момента роста температуры мне не очень нравится, и я частенько выливал в канализацию остатки из куба, точно зная, что из оставшейся сивухи еще можно "выдоить" литр-другой спирта.

Теперь пару слов о системе автоматизации. Мозг системы - программа ТемпКипер, её бесплатная версия. Глаза системы - два датчика температуры, один в дефлегматоре, второй - внутри насадки на 2/3 её высоты. Руки системы - электромагнитный клапан бензина из комплекта газобалонной системы. Ни разу не использовался по назначению, а уплотнительная часть клапана заменена кусочком силиконовой соски. На картинке слева - скриншот ТемпКипера. Тот датчик, который назван "куб" на самом деле стоял внутри насадки, название сохранилось от его предыдущего "места жительства". ТемпКипер настроен так. Команда на остановку отбора продукта выдаётся тогда, когда температура пара в дефлегматоре поднимется выше 78,9*С или когда температура в насадке превысит 79,5*С. Команда на возобновление обора поступает при снижении температуры пара в дефлегматоре ниже 78.9*С, или когда температура в насадке станет ниже 78,7*С. Кому интересно, здесь продолжение графика температуры. Кому очень интересно, может попробовать разобраться когда именно отбор был, а когда нет. Скажу только что ни разу, ни секунды отбор не происходил при температуре пара в дефлегматоре выше, чем 78,9*С. Эта температура установилась у меня вчера сразу после отбора голов (сегодня атсмосферное давление повышенное), и весь отбор происходил при этой (иногда на десяточку ниже) температуре. Раньше я для управления использовал только датчик в дефлегматоре, но как видно из графика, не использовать датчик в насадке просто глупо. Сравнительно горячая сивуха прекрасно отслеживается им "на дальних подступах", а возобновление отбора происходит тогда, когда верхняя треть колонны уже насыщена легколетучими парами, и сивуха вытеснена в куб.

Выводы.
Автоматизация процесса ректификации весьма перспективна, особенно на поздних этапах, когда подлые хвосты пытаются пролезть в нашу бутылку.
Необходимо доработать алгоритм управления, чтобы отключение происходило по принципу "ИЛИ", при перегреве одного из датчиков, а включение по принципу "И", когда остынут оба датчика.

Продолжаем эксперименты.

Идея классная. Только я не понял на оф-сайте программы указано о регистрации и файлы не качаются.

Буду изучать. Только закачал. Жаль, что не электрик. Это надо с датчиками заморачиваться.

А как данные поступают в компьютер?
И как он управляет клапаном?

Подробная информация по программе ТемпКипер и по подключению датчиков к компу есть здесь и еще здесь.

файлы не качаются.Дмытрусь

По тем ссылкам, что я дал, качается. Только без подключенных датчиков прога работать не будет.

Это надо с датчиками заморачиваться.
Дмытрусь

Посмотри по ссылкам. Там всё очень доступно и понятно. Датчик стоит $2-3 , детали для его подключения к компу еще $1. И если у тебя руки растут не из жопы есть малейшие навыки пайки, ты без труда слепишь эти пять деталей в кучу.

А как данные поступают в компьютер?Андрей

Через ком-порт, можно через USB, но я не пробовал.

...как он управляет клапаном?Андрей

Если использовать темпкипер только как термометр, больше ничего не нужно. С этого стОит и начать - запустить темпкипер с одним - двумя датчиками. А когда оно заработает, заняться схемой управления.
Не хочу пугать непосвященных, поэтому сразу отмечу, что я не программист, не электронщик и даже не электрик. Я сантехник "с расширенным кругозором". А раз это устройство удалось мне, оно доступно каждому.
Итак, темпкипер умеет при пересечении кривой температуры какого-то уровня вверх или вниз делать три вещи.
1. Запускать звуковой файл, который пользователь ему задаст.
2. Изменять уровни на выводах порта принтера.
3. Запускать программу, заданную пользователем.
Последняя опция доступна только в купленной программе, поэтому она была мной сразу отброшена.
Хотел использовать изменение уровней, но проверка показала, что это выполняется не всегда корректно (иногда температура перепрыгивает предел, а уровни не меняются).
Зато звуковое оповещение работает безукоризненно. Это я и использовал.

Снова призываю не падать в обморок тех, кто не в теме того, о чем сейчас пойдёт речь. Я попытаюсь рассказать это на человеческом языке.

1. Я записал два звуковых файла - пищание единицы и двойки, которое выдаёт телефон в тональном режиме набора. В качестве звукового оповещения темпкипера о минимуме я установил файл, где звучит 1, а для максимума - 2. Кому понадобится, я пришлю эти файлы.
2. Собрал схемку (блок питания, одна микросхемка и несколько других деталек). Эта схемка по звуковым сигналам от темпкипера включает и отключает отбор.
Пока управляющий датчик был один - только  в дефлегматоре, схема имела такой вид, как на прикрепленной картинке. Только там есть одна непринципиальная неточность - резистор, который подключен к 14-му вводу микросхемы лучше подключить к ноге № 11. И для визуализации между этим резистором и базой транзистора я вставил светодиод.
Вчерашний прогон показал, что нужно использовать два датчика температуры и изменить алгоритм управления, поэтому правая часть схемы немного изменится.
Завтра - послезавтра проанализирую графики, продумаю, соберу и проверю схему, а потом выложу для всех желающих.

Профессионалы, наверное, будут ржать до посинения, увидев такой способ управления, но для меня главное не следование модным тенденциям современной схемотехники, а создание простого, надежного и правильного работающего устройства, используя имеющиеся знания. Вроде получается

Продолжаем эксперименты.

Игорь расскажи как ты управляешь клапаном через программу? Я ещё не вник, но при беглом взгляде понял, что она подаёт звуковой сигнал. Т.е. через аудио-выход можно управлять? Если так, а вдруг в нужную минуту каспер ругнётся? Опять же на клапан (пока не держал в руках, поэтому не знаю) наверно надо подавать сигнал не по принципу "1" или "0". Клапан ведь может при подаче сигнала перекрыть газ? Расскажи подробней механическую часть и её управление компом.

Игорь расскажи как ты управляешь клапаном через программу?Дмытрусь

Вроде слегка описал в предыущем посте.

... а вдруг в нужную минуту каспер ругнётся? Дмытрусь

Микросхема МТ8870 не реагирует ни на какую хрень, только на ДТМФ-сигналы. Я пробовал запускать управляющий сигнал при достаточно громкой музыке. Она не мешает. Именно поэтому я использовал ДТМФ-сигналы, а не какую-то другую фигню.

...на клапан ... наверно надо подавать сигнал не по принципу "1" или "0". Клапан ведь может при подаче сигнала перекрыть газ?
Дмытрусь

Стоп. Никакого газа. Клапан управляет отбором спирта из ректификационной колонны. Представляет собой кран и два провода. Дал 12 вольт - он открылся, не дал - закрылся. И еще одно. Если ты дал на вход микросхемы МТ8870 звук единички (или другого нечетного числа) длительностью 1/10 секунды, на её 11-й ноге появляется 5 вольт и остаётся до тех пор, пока ты не отключишь питание, или не дашь звук двойки (или другого чётного числа). Так что управляющий звук  я подаю короткими импульсами, а нужный уровень уже поддерживает нужное время микросхемка.

какой используешь датчик

какой используешь датчикwwn, 11 Февр. 08, 00:51

DS18B20. Информация здесь и здесь.
А тут найдешь почти переведенное на русский язык описание датчика

игорь еще вопрос оба датчика у тя заходят через одно отверстие? как ты закрепил датчик в трубе или ты его опустил ~ на 2/3 и засыпал наполнителем? да еще схемка на подобе этой но только на пик-контроллере, тогда не нужен комп. и соответственно можно не бояться сбоя в электрике(имеется ввиду у энергетиков).

игорь еще вопрос оба датчика у тя заходят через одно отверстие?wwn, 11 Февр. 08, 21:28

Нет. Я не сторонник конакта пара непосредственно с датчиками. В нужных местах в дефлегматоре и колонне просверлены отверстия д.8 мм, а в них впаяны глухие трубки-гильзы. Датчики вставлены в эти гильзы.

схемка на подобе этой но только на пик-контроллере, тогда не нужен комп. и соответственно можно не бояться сбоя в электрике(имеется ввиду у энергетиков).
wwn, 11 Февр. 08, 21:28

Против контроллера по нескольким причинам.
1. У меня нагрев электрический. Отсутствие электроэнергии (и воды тоже) в любом случае остановит мой процесс. А недлинные сбои не влияют - есть бесперебойка.
2. Я уже говорил, что я - бывший сантехник. Если ком-адаптер и ДТМФ-декодер для меня еще посильны, то для изготовления схемы на пик-контроллере мне придётся залезать в дебри неведомых пока мне знаний и по матчасти, и по программированию, и по прошивке. Не слишком ли для одного устройства?
3. Устройство на пик-контроллере будет управлять, это беспорно, но визуализации на таком уровне, как даёт ТемпКипер, на контроллере не добьёшься. Графики ТемпКипера это супер!
4. Я уверен в необходимости совершенствования управления, добавления и изменения некоторых узлов и функций по результатам проб, ошибок и удач. У меня в планах организовать доступ к снятию данных и управлению процессом либо по LAN, либо по интернету, либо по GSM, либо комбинированно. Я не представляю такого варианта на пике. Да и зачем, если у меня есть комп СПЕЦИАЛЬНО для задач ректификации. Второй пень, 128 метров, 4 гига винт. Цена ему сегодня долларов 50. Пусть работает.

Продолжаем эксперименты!
Схема управления клапаном уже переосмыслена, есть вариант изменения. Добавление одного 555ЛА3 решает проблему совместной работы двух датчиков - отключение по принципу "или", а включение - по "И". Поджимает отсутствие свободного времени, ночей уже не хватает. Наверное закажу кому-то, чтобы все мои задумки собрали красиво в одном корпусе.

Нет. Я не сторонник конакта пара непосредственно с датчиками. В нужных местах в дефлегматоре и колонне просверлены отверстия д.8 мм, а в них впаяны глухие трубки-гильзы.Игорь

У меня тоже через гильзу 6х5мм,а сейчас гоняю скороварку на воде и показывает 99*С.Причём и DS и мультиметр.Последний напрямую раньше всегда сотку показывал на воде.Либо поправку придётся внести,либо попробовать термопастой забить.

Либо поправку придётся внести,либо попробовать термопастой забить.Klim, 12 Февр. 08, 15:25

Клим, ты еще не избавился от этого? Зачем тебе точное значение темпертуры? Не забывай про полуградусную погрешность ДС-ов. Смотри, при прошлом перегоне температура в дефлегматоре, при которой я отбирал спирт, была 78,3*С, а при последнем - 78,9. Меня это ничуть не смутило. Ну изменилось давление, или что-то там еще. Пофиг.
Давай еще раз. Я начинаю при огромном флегмовом числе отбирать головы, а когда начинает отбираться спирт - запоминаю температуру. Ставлю эту температуру в темпкипер в качестве и минимума и максимума, и начинаю отбор, постепенно наращивая его скорость.Как только темп-ра выпрыгивает на 1/10 от установленной, отбор останавливается. При останове отбора темп-ра начинает падать, и когда она хоть на секунду прыгает на 1/10 ниже установленной, отбор возобновляется. Конкретное значение температуры меня не интересует.
Иногда оказывается, что значение выбрано неудачно, и его приходится подкорректировать на 1/10 вверх.
Сейчас я поставил еще один датчик пониже, и о предстоящем росте температуры знаю заранее. Кроме того, со вторым датчиком удаётся классно наблюдать влияние роста давления на стабильность режима.
Продолжаем эксперименты!

игорь ты прав - не надо смотреть на кокретную температура, т.к. она зависит от давления. по поводу погрешности - она такова: погрешновть ту которую ты знаешь и еще погрешности датчика от температуры (где то на сайтах есть данные, когда партию проверяли на погрешность - она апроксимиреется по формуле - если интересно поищите)

Спирт проходит сквозь клапан?Его кто-нибудь разбирал?С какими поверхностями контактирует спирт?Нет ли там резины или еще чего нежелательного?

Отвечу сразу на все вопросы, потом - на каждый в отдельности.
Применение электромагнитного клапана от автомобильной газобаллонной установки - не цель моих экспериментов. Цель - проверка предположения, что такой (ступенчатый) способ регулирования отбора будет эффективным. Эксперименты показали, что ступенчатый отбор с использованием ЭМК работает и даёт прекрасные результаты. Может он не столь грациозен, как прецизинное плавное изменение обора в соответвтвии с изменяющимися условиями ректификации, однако позволяет успешно применить недорогое и несложное оборудование для получения хороших результатов.
Теперь примененный на этапе экспериментов доставшийся на шару клапан от автомобиля уступит место либо специально на заказ изготовленному, либо приобретенному специализированному. Но все пять вёдер спирта , полученных за несколько экспериментов с клапаном, вполне пригодны для питья.
Теперь отвечу на каждый вопрос.

Спирт проходит сквозь клапан?georg, 15 Февр. 08, 22:34

Да, когда он открыт.

Его кто-нибудь разбирал?georg, 15 Февр. 08, 22:34

Разумеется, клапан перед использованием был изучен и расмотрен. Из двух, имеющихся в комплекте для газобаллонной установке(газовый и бензиновый), был выбран бензиновый.

С какими поверхностями контактирует спирт? Нет ли там резины или еще чего нежелательного?georg, 15 Февр. 08, 22:34

Корпус, прижимная пружина, седло клапана и сам клапан металлические (алюминиевый сплав и сталь) и не вызывают сомнений (нейтральный спирт с металлами в хим. реакцию не вступает, а микровыносы не принесут в мой организм того, чего я не получаю при питье обычной воды). Уплотнение клапана не понравилось, оно было из какой-то чёрной резины, которая обязательно бы воняла. Эту резину (циллиндрик д.5мм высотой 1 мм) я заменил на кусочек рыжего силикона от соединителя капельницы. Работает нормально.

Беспокойство с точки зрения безопасности применяемых материалов у меня вызывают полихлорвиниловые трубки от систем переливания. При достаточно долгом применении даже на холодном спирте они твердеют, теряют пластичность. Поиск в сети дал ответ, что твердение вызвано вымыванием пластификатора. Значит этот пластификатор я выпил Результатов пластификации моего организма пока не заметно , но не будет ли поздно?
Шутки шутками, но трубки надо будет чем-то заменять.

Беспокойство с точки зрения безопасности применяемых материалов у меня вызывают полихлорвиниловые трубки от систем переливания. При достаточно долгом применении даже на холодном спирте они твердеют, теряют пластичность. Поиск в сети дал ответ, что твердение вызвано вымыванием пластификатора. Значит этот пластификатор я выпил Результатов пластификации моего организма пока не заметно , но не будет ли поздно?
Шутки шутками, но трубки надо будет чем-то заменять.
Игорь, 16 Февр. 08, 08:51

Игорь, можно вообще отказаться от трубок.
У тебя же стоит на выходе холодильник? Так вот я использую в качестве холодильника трубку из пищевой нержавейки диаметром 6 мм (наруж), в корпусе из другой трубки диаметром 10 мм. Холодильник прямоточный и из этого холодильника, без всяких трубочек спирт благополучно стекает в баночку:-)

Далее про клапан. Клапан можно использовать от жигулевского карбюратора типа "Солекс". Там есть так называемый электромагнитный клапан холостого хода.
В нем для уплотнения не применяется никаких резиновых или прочих деталей.
Уплотняется за счет конусообразной присадочной формы седла и клапана (как пробка притертая к графину). Единственно нужно выточить из нержавейки корпус для этого клапана и заменить латунный конусный стержень на нержавячий. Стоит сей девайс копейки. Бывает двух типов. Принцип тот же но вот корпус электромагнита немного разный. У одного тонкий но чуть длиннее, у друго с бОльшим диаметром но покороче.

Беспокойство с точки зрения безопасности
Игорь, 16 Февр. 08, 08:51

Я не о том.Если взять то что мы едим и чем дышим,о какой безопасности вообще может идти речь?
Я о другом.Чистый спирт почти не имеет запаха.То,чем он пахнет,можно,скорее назвать словом "дух"(по-английски "spirit"),причем,чем чище продукт,тем легче он впитывает посторонние запахи.
Согласен с тобой,ПВХ трубки оставляют желать...Я использую силиконовые после получасового кипячения.Покупал в аквариумном магазине.И только там,где нужна гибкость,т.е.соединяю между собой негибкие медь и нерж.

Перед клапаном стоит какой нибудь регулятор отбора,В смысле того,сначала устанавливаешь скорость отбора - потом клапан,или только клапан закрыт-открыт и всё.

И еще.У меня колонна тоже работает в полуавтоматическом режиме,но алгоритм проще,т.к.ИМХО не думаю,что это хорошая идея-при первой перегонке выжимать весь спирт из хвостов.
У меня DS1820 стоит всего один-в дефлегматоре,но последние полгода я им не пользуюсь.Использую мини термостаты.Следующим образом.
-1.Заливаю спирт-сырец,открываю воду,включаю две ступени нагрева,иду гулять.
-2.После прогрева куба и колонны срабатывает термостат в дефлегматоре(65 град),отключается одна ступень нагрева,колонна работает сама на себя,мне выдается сообщение на мобильник,минут через 20 мне нужно быть у руля,т.к.следующий этап не автоматизирован(пока).
-3.С очень большим флегмовым числом отбираю голову,начало пищевой фракции определяю только по запаху,т.к.термометр не показывает абсолютно никакого изменения.Затем выставляю оптимальное флегмовое число,и я свободен.
-4.Пищевая фракция отбирается до тех пор,пока температура в баке достигнет 90 град(это другой термостат),затем с помощью электропривода трубка отбора перебрасывается в емкость для хвостов.
-5.Хвост отбираем до тех пор,пока сработает еще один термостат(80 град)в дефлегматоре.Отключается нагрев.ФИНИШ.Сообщение на мобильник.
Термостаты выпускаются на разную температуру и стоят 1$.