Как я делал йогурты

Недавно купил себе йогуртницу. Это нехитрое устройство состоящее из корпуса с нагревательным элементом и 7-ми баночек, непосредственно в которых и происходит приготовление.

Первая партия йогурта меня слегка разочаровала, он был очень густой, в нем буквально стояла ложка и слишком кислый, в общем – ничего и близко похожего на вкусные йогурты из магазина. Заподозрив, что чрезмерная кислота йогурта возникла из-за слишком высокой температуры (попросту говоря – закваска «перебродила»), я замерил температуру внутри нагревательного корпуса, во время приготовления йогурта, и получил — 46°С. В инструкции по приготовлению закваски для йогурта указано, что оптимальный режим готовки — 38-42°С.

Решив разобраться с температурными режимами, я полез внутрь йогуртницы….

Там все было предельно просто, выключатель-лампочка и нагревательный элемент по плоскости установки баночек для йогурта, никакого намека на регулировку температуры и времени.

Я решил сделать йогуртницу, с регулировкой температуры и времени, не пропадать же «добру», как потом выяснилось, регулятор времени есть в моделях дороже моей, но терморегулятора нет ни в одной модели.

Итак, приступим.

Так как йогуртница пока на гарантии, делаем регулятор снаружи, в отдельном корпусе. Нагревательный элемент выглядит слишком хрупким и может перегореть, а рассказывать на сервисном центре, что моя доделка приносит только пользу, неблагодарное дело.
Нам надо контролировать температуру и время в процессе приготовления.
Мощность нагревательного элемента не высока 15Вт, подойдет симистор BT137x без радиатора с опто-тиристором MOC3041 (D1). В качестве «мозга» конструкции выбран микроконтроллер АTTiny13A (U2). Датчик температуры DS18B20 (U1).
Индикатором работы и настройки служит выключатель-лампочка на йогуртнице.

Схема регулятора, спроектированная в Протеусе, выглядит так:

Восемь часов кропотливого труда паяльником и я собрал эту схему. Для компактности устройства, монтаж выполнен в розетке наружной установки.

Блок питания взят от зарядки для телефона и разделен на 3 части, целиком не помещался внутрь корпуса. Генератор «БП_часть1», трансформатор «БП_часть2», выпрямитель и фильтр «БП_часть3». Напряжение на выходе 8В, что явно много для контроллера с пределами питания 2-5,5В, следовательно надо использовать стабилизатор на 5В (L7805).
Отдельно на плате собрано управление симистором. Гнездо от плеера для подключения датчика температуры DS18B20. Кнопка для управления установлена рядом. Место для контроллера выбрано с расчетом для простого извлечения и программирования.
Внешне выглядит аккуратно и компактно.

Программа работает следующим образом.
Для управления мощностью на нагрузке, был использован аппаратный ШИМ микроконтроллера, с корректировкой работы по температуре.
Раз в минуту измеряется температура, сравнивается значение, и производится корректировка регистра(OCRA) микроконтроллера, отвечающего за скважность ШИМ.
//————————————————————————————————
Temperature(); //Проверка температуры
if (Tds18b20>TempWork) if (OCR0A>=10) OCR0A=OCR0A-10;
if (Tds18b20==TempWork) if (Td>5) if (OCR0A>=5) OCR0A=OCR0A-5;
if (Tds18b20==TempWork) if (Td<5) if (OCR0A<=250) OCR0A=OCR0A+5;
if (Tds18b20<TempWork) if (OCR0A<=245) OCR0A=OCR0A+10;
//———————————————————————————————
При температуре на сенсоре больше заданной, значение PWM уменьшаем на 10 из 255
При температуре на сенсоре равной заданной, и дробь температуры больше 0,5 значение PWM уменьшаем на 5 из 255
При температуре на сенсоре равной заданной, и дробь температуры меньше 0,5 значение PWM увеличиваем на 5 из 255
При температуре на сенсоре меньше заданной, значение PWM повышаем на 10 из 255
Так мы контролируем температуру и корректируем ее в процессе работы.
Для работы йогуртницы в заданном временном интервале, внутри контроллера сконфигурирован таймер. При достижении заданного значения в 8 часов работы, контроллер отключает йогуртницу от сети.

О работе регулятора, на заданной температуре, свидетельствует мигание выключателя-индикатора на йогуртницы.
Под разные закваски (йогурт, бифит, ацидолакт, и т.д.) нужны разные режимы работы, для этого есть возможность регулировки.
Если нажать и удерживать кнопку, выключатель-индикатор начнет мигать:
1 раз и отпустить кнопку, индикатор мигнет текущее значение температуры в йогуртнице (пример:22°С – мигнет 22 раза).
2 раза и отпустить кнопку, индикатор мигнет заданную температуру в памяти устройства.
3 раза и отпустить кнопку, индикатор мигнет заданное время работы в памяти устройства. Не мигал – непрерывная работа.
4 раза и отпустить кнопку, потом снова нажать, индикатор начнет мигать снова, сколько раз мигнул индикатор до отпускания кнопки, такое значение заданной температуры запишется в память EEPROM микроконтроллера.
5 раза и отпустить кнопку, потом снова нажать, индикатор начнет мигать снова, сколько раз мигнул индикатор до отпускания кнопки, такое значение времени работы в часах запишется в память EEPROM микроконтроллера. Если после пяти миганий отпустить и больше не нажимать кнопку, регулятор будет работать непрерывно.
Выставленные значения запоминаются в EEPROM-е контроллера.

Приступим к приготовлению «Правильного» йогурта.

Шнур питания йогуртницы втыкаем в розетку регулятора, вилку регулятора в розетку 220В.
Индикатор выключатель начнет мигать, сигнализируя о неисправности датчика температуры, воткнем в разъем на регуляторе штекер 3,5 с датчиком на конце. Индикатор светится, не мигая, свидетельствуя о начале работы. Датчик температуры ложится между баночек с закваской разведенной в молоке.
Для контроля температуры, в корпус йогуртницы помещен бытовой термометр. При проверке температуры, расхождение между двумя термометрами было 0,5°C, что вполне укладывается в погрешность измерения бытового термометра.
Температура выставлена на 38 градусов, время работы на 8 часов.
По окончании цикла получили йогурт уже не такой «суровой» плотности и исчез кисловатый вкус.
Приятного аппетита.

Данный регулятор можно использовать в любых схемах с резистивным нагревательным элементом с высокой инерционностью. Для мощной нагрузки необходимо установить радиатор на симистор.

Архив с проектом в последней картинке.