Barbecue fai da te - sist. ventilazione termoregolato con PID

[Luca00]

Ciao a tutti!

Questo è il mio primo messaggio e vorrei sottoporvi un problema per un mio progetto...

Premetto che di elettronica sono abbastanza digiuno...

Per puro sfizio e divertimento sto realizzando un barbecue a carbonella/bricchetti artigianale abbastanza grosso.

Voglio realizzare un sistema di ventilazione delle braci termoregolato così composto:

- Termoregolatore digitale PID

- Termocoppia al centro della zona cottura

- 2 ventole per le camere di combustione

Ma ho 2 dubbi:

1) Il meno problematico: la logica PID è adatta ad un sistema che risponde in maniera non immediata? Nel senso, dal momento in cui io do più ossigeno alle braci, leggerò un aumento della temperatura dalla sonda dopo un certo periodo, dato che la camera di combustione è separata.

2) Problema serio: immagino che il termoregolatore agisca aumentando la tensione di uscita sulle ventole quando la temperatura si scosta verso l'alto da quella impostata e viceversa. Ora, a me serve esattamente il contrario, se la temperatura scende, aumento la velocità delle ventole (do più ossigeno alle braci), se sale la abbasso. E' possibile adattare il termoregolatore affinché funzioni come desidero?

Io non ne ho idea, non so se è un problema facilmente risolvibile o insormontabile...

Vi ringrazio anticipatamente per i vostri consigli!

Ciao!

[Livio Orsini]

Prima considerazione generale. Ma che ti serve regolare la temperatura delle braci di un barbeque? Ho sempre fatto, e come me tanti altri, delle ottime grigliate e delle buone fiorentine usando solo l'occhio .

Comunque se proprio vuoi regolare la temperatura delle braci vai incontro a parecchi problemi di non facile soluzione. Prima di tutto visto che la temperatura delle braci di carbone di legna supera gli 800 C hai il problema del sensore e, soprattutto, dei collegamenti elettrici del medesimo.

Poi le ventole. Se usi ventole azionate da motore a spazzole la regolazione la puoi ottenere variando la tensione, altrimenti devi variare la frequenza usando un inverter.

Il problema minore è il regolatore PID. E' solo una questione di taratura delle costanti di tempo. In regolatore di questo tipo è adatto per controllare processi con tempi di risposta <1ms come processi con tempi di risposta >10h. DIpende solo dalla taratura.

[Luca00]

Innanzitutto grazie della risposta...

C'è da fare una piccola distinzione. Tu parli di grigliate, e in questo caso hai perfettamente ragione nel dire che un controllo di temperatura non serve, questa tecnica si chiama "grilling" ed è la tipica grigliata all'italiana, cioè in cottura diretta (le braci sono sotto la carne). Io sto realizzando un barbeque per cottura indiretta e low&slow, il tipico metodo americano. In questo caso le carni non sono sopra le braci ma lontane da esse. Con questo metodo la cottura avviene ad una temperatura stabilita e abbastanza precisa (con coperchio chiuso) e può durare molte ore. Ed è qui che entra in gioco la comodità di realizzare un controllo della temperatura.

In realtà il mio progetto non prevede questa situazione. Nel mio progetto la sonda di temperatura non è nella camera di combustione dove risiedono le braci, ma nella zona di cottura a livello della griglia (che è la temperatura che voglio che rimanga costante), dove la temperatura desiderata non supera i 200°C. Un sensore in grado di rilevare (e resistere, cavi compresi) fino a 300°C, massimo 400°C, è più che sufficiente.

Bene. Per il discorso dell'aumento del voltaggio in uscita al CALARE della temperatura anziché all'AUMENTARE, cosa mi dici? I termoregolatori digitali PID in commercio prevedono questa possibilità o no? Se la risposta è no, è possibile rimediare in qualche modo?

Grazie ancora per l'attenzione.

[Livio Orsini]

In genere i regolatori commerciali di temperatura hanno in uscita un "contatto" che comanda un relè elettromeccanico, o SSR, con tecnica PWM.

Ci sono anche controllori che hanno in uscita un segnale analogico 0-10v, che può fungere da riferimento di velocità per un regolatore di velocità. Il senso di correzione lo determini dalla taratura dei parametri.

P.S. Ho soggiornato in USA, per motivi professionali, a più riprese e per periodi più o meno lunghi. I barbeques del tipo che intendi tu hanno una regolazione molto più....naturale. Si avvalgono dell'inerzia termica di grandi masse di pietra. Poi ci sono anche i tipi casalinghi simili a quello che vuoi realizzare ma, dalle mie esperienze, i risultati culinari son piuttosto scadenti.

P.P.S. Questo tipo di cottura ha tradizioni regionali anche italiche, specie in Sardegna. Agnello, maialetti e conigli vengo spesso cucinati con questa tecnica che è tradizionale dei pastori. Come al solito la regolazione è naturale: pietre.

Modificato: 21 agosto 2010 da Livio Orsini

[Luca00]

Perfetto. Una domanda:

In internet ho trovato un termoregolatore PID commerciale con uscita di tensione a impulsi, potrebbe fare al caso mio? Vado contro qualche regola se posto un link all'oggetto per farmi dare un parere?

Per il discorso cottura, a me è presa la fissa di termoregolare le braci vedendo in tv un servizio/documentario su una di quelle gare di bbq che fanno negli states, dove arrivano con questi rimorchi di smokers enormi. Lì ho visto le ventole e non riesco più a togliermele dalla testa!

Purtroppo non è la mia professione ma sono sempre stato affascinato da tutto ciò che è "automatico". Dal cancello automatico al cruise control... Devo avere un controllo automatico della temperatura!

Concordo in pieno per la Sardegna, ottimo il maialino! Ma visto che sei stato negli states, il mio obbiettivo è il "pulled pork", è quella cottura che voglio ottenere...

[Livio Orsini]

Posta il link così vediamo.

Poi in fatto di cotture e cibi, fortunatamente, non c'è ancora nessuna legge che obbliga o proibisce di cuocersi la carne secondo preferenza personale.

[Luca00]

Ecco il Link:

Link

Pensavo ad uno dei 2 da 36,99€. Secondo te possono fare al caso mio?

Ho trovato anche questo, che mi sembra più bello, ma purtroppo non c'è indicato il prezzo...

Link

Esatto, ma al di là del lato sfizioso, resto convinto che sia un ottimo sistema. Posso sicuramente sbagliarmi, è una teoria nella mia testa, ma a questo punto ho assoluto bisogno di realizzare il sistema per avere una prova empirica.

[mariano59]

QUESTO è il controllo di potenza del motore che potresti usare in abbinamento con un regolatore con uscita ad impulsi proporzionali, la stessa ditta produce tutta una serie di regolatori, ma non necessariamente devi sceglierne uno della stessa casa. La sonda di temperatura ti consiglio di prenderla con stelo sensore molto lungo, per lasciare il cavo il più distante possibile dalla fonte di calore.

Ciao, buona cottura, spero di non assistere alla nascita di un nuovo vulcano...

[Luca00]

Ah... Mi hai colto alla sprovvista.... Io pensavo di attaccare direttamente le ventole al termoregolatore... Purtroppo sono decisamente poco addentro in questo campo... Esistono anche termoregolatori che hanno uscite che vanno direttamente alla ventola? Oppure, ci sono ventole che si possono attaccare direttamente?

Potrebbe essere un piccolo vulcano effettivamente, quando procederò con le affumicature...

[Livio Orsini]

In gerale no. I comuni termoregolatori sono pensati per comandare elementi riscaldanti come i resistori.

Io non mi fido troppo dei variatori di velocità per motori asincroni monofasi, anche se da un po' di tempo in qua sono presenti dul mercato prodotti validi. Di solito sono incorporati nelle pompe per circolatori da riscaldamento. Però anche sulle ventole dei climatizzatori da anni si applicano regolatori con motori asincroni monofasi.

Comunque vada sei costretto a variare la portata d'aria quindi devi prevedere una regolazione di velocità della ventola. Ti conviene scegliere la ventola in funzione del regolatore più adatto al tuo scopo.

[Luca00]

Credo di capirci troppo poco per addentrarmi in discorsi di motori sincroni/asincroni... Ma veramente in commercio non esiste qualcosa ( a prezzi ragionevoli) che mi permetta di attaccare in ingresso una sonda di temperatura e in uscita delle ventole?

[Luca00]

Ulteriore considerazione, giusto per capire...

Il termoregolatore di cui ho postato il link (il primo), leggo che la tensione a impulsi in uscita a volori di 8V e 0.4A. Io non ci posso attaccare direttamente a questo una ventola che a 12V consuma 4W? Sono sicuramente sotto gli 0.4A...

No, no, ho sbagliato, sono 40mA, cioè 0,04A... Niente... Al limite una da 0.5W, ma non so quanta aria fa...

Modificato: 23 agosto 2010 da Luca00

[Luca00]

Guardando in giro ho visto che ventole da 12V e 0.5W muovono 33 metri cubi d'aria l'ora... A 8V saranno meno, 20 diciamo... Considerando la resistenza che l'aria incontra lungo il tragitto attraverso il bbq, questo valore cala ancora... Potrebbe andare come overboost, cioè una quantità d'aria di base che entra fissa e garantisce un apporto minimo e la ventola agisce da lì in poi. Sempre che si possa collegare direttamente la ventola a quel controllore. E' un discorso di mantenere il tutto entro costi ragionevoli... (e non troppo complicati in elettronica..)

[mariano59]

Direi che ti conviene prendere come esempio un sistema già fatto, da copiare. Non è cosa da poco calibrare le ventole per il braciere. Devi scegliere il tipo di ventola, non tanto per la tensione, quanto per la tipologia, tutte le ventole muovono l'aria, ma ogni tipo ha la sua peculiarità e non è detto che sia ottimale per quell'uso. Concordo con Livio sulla regolazione dei motori monofase asincroni, ma se lo guardo dal punto di vista dell'addetto all'automazione, dal punto di vista dello smanettone invece, mi sono costruito un controllo di potenza simile a quello del link, con un antico integrato che avevo in casa (tca785) e con ingresso da impulsi proporzionali prelevati da un regolatore Gefran serie 1000, recuperato tra i morti di fabbrica e riparato. Ci ho fatto la termoregolazione di un circolatore per una stufa a legna modificata a termostufa, e funziona benissimo. Beninteso, in azienda non farei mai una cosa del genere... anche perchè disponiamo di inverter e della trifase . Se vuoi risparmiare, credo che il sistema regolatore + scheda di potenza sia il minimo. Forse negli States si trovano normalmente quei sistemi, gia pronti per i DIYers, ma qui non credo sia facile. Comunque il prezzo della scheda di potenza non sarà enorme, sono tre componenti in croce. Un altro sistema sarebbe quello di usare una ventola con motore a spazzole in continua, a 12v o 24v, avresti una regolazione migliore.