iSpindel - DIY electronic Hydrometer

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ChangeLog

Date Note 17.11.19 Firmware 6.2.0: New Calibration routine: The calibration procedure takes now less than 5s only to determine offsets that set the current position of the Accelerometer close as possible to level! Also this new implementation solves a few issues reported where the values have not been saved reliably. Also, the configuration file routine has been improved to support larger strings that were clipped at some point 10.11.19 Firmware 6.1.3: Extending the length of URL parameter to support API Gateway URLs. Fixes of incompatibilities from #308. Support for latest ESP8266 SDK solving naming collisions 8.11.19 Firmware 6.1.2: hardening SPIFFS config save routine 27.10.19 Firmware 6.1.1: Added support for ThingSpeak (#305) (#308), improving documentation, fix for prometheus sender data (#303), updating to new PIO output path 27.10.19 Firmware 6.1.0: migrating to ArduinoJSON v6 27.10.19 Firmware 6.0.6: expand size to support longer urls 7.3.2019 Firmware 6.0.5: Fix Javascript issue with selection of the Service Type 19.12.2018 Firmware 6.0.4: Higher precision for polynominal possible 19.12.2018 Firmware 6.0.3: Higher precision for gravity displayed in status page 24.10.2018 Firmware 6.0.2: Display issues on MacOS resolved 22.08.2018 Firmware 6.0.0:

1. Alternative pin for OneWire tempearuture sensor DS18B20 now possible. This allows a different PCB schema to use either pin D1 or D6 .

2. Auto detection of OneWire pin, successfull detected pin will be saved together with a config save action. Output of detailed debug information of OneWire Sensor during searches, helping those with hardware issues.

3. Increased battery lifetime of about 20% by reducing the runtime to ~2200ms through various tunings.

4. Using Interrupts instead of delays to read the Accelerometer, allows significant shorter read intervals

5. Shorter read cycles allow more precision, increased samples from 7 to 39 samples that still fit into the necessary wait state for the Temp sensor! 16.08.2018 Firmware 5.9.1: Fixing Ubidots issue and extending MQTT 09.08.2018 Firmware 5.9.0: Support for MQTT, InfluxDB (Thanks to jmelhus, iceaway and thorrak) 13.05.2018 Firmware 5.8.6: allow longer fields for polynominal, SSID and Password 15.03.2018 Firmware 5.8.5: adding support for Prometheus Pushgateway, thanks to @jankeesv 08.03.2018 Firmware 5.8.4: adding support for logging temperature data in Fahrenheit and Kelvin, thanks to @iceaway 05.03.2018 Firmware 5.8.3: Support for InfluxDB as additional backend, thanks to @iceaway 23.02.2018 New drawer version ‘mwx-Edition’ using threaded bolt nut and washer - thanks to @mwx 21.02.2018 Firmware 5.8.2: Extend token size to 40 char to support longer Ubidots token 14.02.2018 Firmware 5.8.1: HTML encode special character in configuration forms, allows displaying the passwort correctly 09.02.2018 Firmware 5.8.0: Transmitting the Wifi strength RSSI to insight of the reception 07.02.2018 Firmware 5.7.1: Allow longer sleep intervals longer up to 99999s == 27 days 03.02.2018 Firmware 5.7.0: Introduce Factory Reset feature 02.02.2018 Firmware 5.6.2: Support for Wifi credentials with special characters 07.11.2017 Firmware 5.6.1: Restoring Wifi credentials, moved to HTTP client library, improved RFCAL resilience to gain more stable Wifi connection 17.10.2017 Firmware 5.5.4: Various fixes for CraftBeerPi, BrewPiLess and Ubidots 28.09.2017 Firmware 5.5.0: Recall saved Wifi credential thus persisting over configuration changes 31.08.2017 iSpindle.py Version 1.3.1: genericTCP Update (local server & prep for public server); Firmware 5.4.2: Memory improvements. 29.08.2017 Firmware 5.4.1: Rewrite of the upload class to streamline and allow further data items. Also add iSpindel.de as data server as preset. 08.08.2017 calibration tool to calculate gravity as alternative to the Excel sheet 05.07.2017 Workaround for BrewPiLess 30.06.2017 Mentioned in http://preview.mailerlite.com/g6n5p3/660851237247259035/r2w6/ 22.05.2017 updated build docs 22.05.2017 switching build environment to platform.io 01.05.2017 Major Firmware update to 5! Calculate the Gravity now within the iSpindel by expression evaluation! The conversion polynom can be stored per iSpindel and sends as an additional metric (without a unit). Therefore, whether Plato or SG is prefered is up to the user defined polynom. There are two variable available tilt and temp . Zero point calibration. Firmware update OTA over the Air 12.04.2017 Mentioned in http://www.homebrewtalk.com/showthread.php?t=598187 01.03.2017 Mentioned in hackaday.com http://hackaday.com/2017/03/01/iot-device-pulls-its-weight-in-home-brewing/ 23.02.2017 English documentation added 14.02.2017 English documentation added 09.02.2017 Firmware 4.1.6 31.01.2017 Bilder Aufbau Platinenvariante 26.01.2017 Firmware 4.0: inifinte sleep time developed: the maximum 71min RTC time extends through step-sleeps . Wifi RF calibration introduced when calling configuration. fixed bug of emergency interval. fixed UI numeric formating 25.02.2017 Firmware 3.5.0: genericTCP: Python Skript um lokal die Daten in eine CSV Datei zu schreiben (thanks to Tozzi) 23.12.2016 CraftBeerPi Info, FW.3.4.4, Combo-Schlitten 18.12.2016 FAQ und Ubidots tool 15.11.2016 Firmware 3.4.2: Supporting now backends: CraftBeerPi, TControl,FHEM, generic HTTP. major Portal rework, added labels for convenience, upload speed improvements, Power saving on empty battery, added custom Battery conversion factor, Bugfixes 11.12.2016 Sources and drawer online 11.12.2016 FHEM upload documentation & firmware (thanks @MSBannert!) 07.12.2016 Schematics 03.12.2016 Firmware 2.1.2 Wifi improvements 09.11.2016 Calibration and Excel sheet for conversion to Plato, SG etc.

Contribution and support is appreciated especially regarding creation and translation of documentation. Feel free to provide a pull request . Die iSpindel befindet sich in andauernder Entwicklung, siehe dazu den Hobbybrauer.de Thread. Mithilfe ist herzlich willkommen und Ergänzungen bitte per Pull Request einreichen. Großes Dank an alle die Unterstützung leisten seitens Grundlagen erarbeiten oder passende Hardware zu finden.

Inhaltverzeichnis

Lizenz

Jeglicher kommerzieller Nachbau oder Verwendung ist prinzipiell untersagt. Geltende Patente werden verletzt. All rights reserverd, any commercial use is hereby prohibited and will violate applicable patents.

Prinzip

Die Messung der Dichte von Wasser mit Hilfe des krängenden Zylinders ist so einfach wie genial - man braucht keine externe Referenz (außer der Erde) und der Zylinder ist extrem leicht sauber zu halten. Der Neigungswinkel ändert sich im Verhältnis zum Auftrieb und damit im direkten Zusammenhang mit dem Zuckergehalt. Kein unnötiges Öffnen zum spindeln und evtl. Kontaminieren!

Daher die Idee, ein IoT device mit Wifi zusammen mit einem Beschleunigungssensor und Temperatursensor in einen schwimmenden Zylinder zu legen. Dort wacht er alle bsp. 5min auf, verbindet sich mit meinem Wlan und sendet seinen Neigungswinkel, Temperatur und Akkuspannung an einen Cloudservice wie Ubidots oder einen lokalen Server.

Metazentrum

Eigentlich dreht es sich hier um das “Metazentrum”, der Zylinder wird solange rotieren bis das Metazentrum im Lot zum Auftriebspunkt ist. Diesen Wert messen wir.

Man kann insofern trimmen, dass man am Boden ein paar Gramm hinzufügt, damit stellt sich der Zylinder mehr auf, oder am Deckel, damit krängt er mehr.

In der Software berechnent man aus den XYZ Beschleunigungswerten den Euler Winkel für X und Y und bildet daraus den Absolutwinkel. Diesen verrechnen wir mit den kalibrierten Eckwerten zum °Plato.

Aufbau

Varianten

Alle drei Varianten sind funktionell identisch

Variante A: Lochrasterplatine & Schlitten

Die Lochrasterplatine ermöglicht den Nachbau jederzeit mit ‘Hausmitteln’ Variante B: nur Platine

Die fertige Platine über die Sammelbestellung bringt einen komfortablen Aufbau Variante C: Platine & Schlitten

Die obige Platine kann (über Trenn-Schnitt) mit dem Kunstoff Schlitten in Kombination verwendet werden der einen spielfreien Sitz garantiert.

Bauteile

siehe Bauteile

Schaltplan

siehe Schaltplan

Schlitten

siehe Bauteile

Konfiguration

Ubidots

Zu Beginn muss ein kostenloser Account bei Ubidots.com erstellt werden

Im Menü API Credentials erhält man seinen Token durch das die iSpindel die Berechtigung zum Schreiben der Daten erhält.

Diesen notieren.

Portal

Durch mehrmaliges Drücken der Reset Taste erstellt der Wemos einen AccessPoint, mit dem verbunden man die nötigen Einstellugen vornehmen kann.

Die iSpindel signalisiert dass sie sich im Konfiguration-Modus druch permanentes Blinken im Sekundentakt.

Man verlässt den Konfiguration-Modus durch speichern seiner Einstellungen, durch betätigen des Menüpunkts Start iSpindel oder durch warten von 5 Minuten. Danach befindet sie sich im Betriebsmodus d.h. sie sendet ihre Daten und geht daraufhin direkt in den “Deep Sleep” Standby Modus. Daher ist sie im normalen Modus nicht erreibar.

Der Ubidots Token und die IDs , welche man oben notiert hat, werden nun an dieser Stelle eingetragen.

Ebenfalls stellt man hier den Intervall ein in dem sie Daten liefert. Dies hat direkt mit der Akku Lebensdauer zu tun. Es empfiehlt sich in der Praxis etwa 1800 Sekunden (= 30 Minuten) Takt zu wählen.

Man erreicht es über

Eine Übersicht der Daten kann man über den Info Menüpunkt einsehen

Nach dem man obige Daten eingetragen und gespeichert hat, wird die Spindel sich mit dem Wlan und Ubidots verbinden und die Daten übertragen.

Falls noch nicht vorhanden, wird selbständig ein neues Device erstellt und die Sensoren angelegt.

Auf der Ubidots Weboberfläche wird man nun unter Sources sehen dass die Daten aktualisiert werden.

Nun kann man im Dashboard sich seine Graphen nach Belieben zusammenstellen.

Scripting

Ubidots kann ausserdem an vielen Stellen per Script bedient werden. Eine Dokumentation zu den Funktionen findet sich direkt bei Ubidots. Hiermit können zum Beispiel nicht mehr benötigte Daten in Variablen gelöscht werden.

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Die iSpindel kann ihre Daten an verschieden backends senden. Es empfiehlt sich mit dem Cloudservice Ubidots zu beginnen, dort kann man sich einen kostenlosen Account erstellen und die Graphen sich darstellen. Man kann auch weitere Abwandlungen der Daten vornehmen, wie den Plato / SG Wert errechnen, den EVG usw. Folgende backends werden mittlerweile unterstützt:

Ubidots Graphen

CraftBeerPi

Beschreibung von @not:

Wenn Du die neueste Firmware auf Deine iSpindel geflasht hast musst Du auch craftbeerpi updaten: dazu brauchst Du den branch “hydrometer”. Wenn Du die Spindel dann konfigurierst, gibst Du neben den Einstellungen für Dein WLAN im Dropdown-Menu “CraftbeerPi” an und darunter die IP Adresse Deines im selben Netzwerk gelegenen Craftbeerpi-Servers. Danach sendet die Spindel an den Raspberry Pi -Rechner und Craftbeerpi registriert die Spindel automatisch . Wenn die Verbindung klappt, findest Du die Spindel “wie von Geisterhand” in der Hardware-Konfiguration von CBP. Du siehst, dass Daten ankomen, wenn Du Deine Fermentation / Gärung im CBP anschaust, da sind dann nicht nur die Temperatur (ist und soll) , sondern auch Spindeltemperatur und Plato zu sehen (siehe Screenshot oben) mit letztem Zeitstempel.

git clone -b hydrometer https://github.com/Manuel83/craftbeerpi.git

FHEM

iSpindel-TCP-Server

Kalibrierung

Zur Umrechnung von dem gemessenen Winkel ° in °Plato, SG, %mas o.ä. ist es initial nötig eine Referenzkurve zu kalibrieren. Die gewonnenen Referenzen können dann über eine Excel Tabelle oder das Online Gravity Calibration tool in eine Funktion überführt werden, die zur Darstellung hinterlegt wird.

Da jede selbstgebaute Spindel andere Messwerte ergeben wird, muss man diesen Prozess einmalig pro iSpindel durchführen.

siehe Kalibrierung durchführen

Software

Firmware flashen

Compile from Source

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