PIDコントローラーでのヨーグルト

熱特性の変化に対処するために、PIDコントローラーのチューニングをどのように変更しますか？

プロジェクト：ヨーグルトを作っています。約半日、110°Fで培養します。牛乳と少しのスターターカルチャーを入れてヨーグルトを手に入れます。次のバッチのスターターのために少し節約し、残りを食べます。簡単で美味しい。

セットアップ：食品の安全な容器（蓋付きの鍋）をヒーターの上に置き、タイプK熱電対、SSR、およびPIDコントローラーを追加します。これは、鍋と発熱体の両方としてクロックポット（225W、約3/4 gal）を使用している場合にうまく機能しますが、より大きなバッチ（1 gal）を実行したいです。

問題：より大きなヒーター対熱質量比（1000Wホットプレートとセラミックではなくステンレス鋼パン）。サイクルの後半の間に不安定性が増加します。PIDコントローラーは水で調整されており（ミルクは少し高価です）、最初の数時間は温度を2°F以内に保ちますが、ヨーグルトの文化として顕著な温度変動に気づいており、クロックポットを使用するのとは異なり、乳清の分離が見られます（おそらく、過熱によるか、同じために蓋の結露が増加したため）。大きな熱質量が培養中の熱伝導率の変化のノイズを減衰させたことはかなり確信していますが、最初に温度調節を過度に損なうことなく後の段階で温度をより正確に制御するために進む方法がわかりません。

本当の問題は、PID制御の詳細ではなく、機械的なセットアップのようです。PID制御は、あなたが望むものでさえないかもしれません。

ヨーグルト文化の容器を水槽に入れてから、水槽の温度を調節してみます。水の余分な熱質量は支配的な時定数を長くし、コンテナ内で何が起こっているかにあまり依存しません。

より長い時定数では、単純なサーモスタットのオン/オフ温度制御が十分に機能するはずです。ヒーターの電力を十分に低くして、1時間定数内で水槽が2〜4度程度しか変化しないようにします。単純なしきい値検出のオン/オフ制御は非常にうまく機能します。

設定点での急激な振動を防ぐためにヒステリシスを追加する代わりに、時定数の1/50程度など、出力を短時間固定するだけです。

昔、写真フィルム処理用に温度制御された水浴を作りました。機械的なセットアップは、プラスチック製の「ゴム製」スタイルの浴槽の1つ、水を循環させるための水槽ポンプ、およびコーヒーカップ用の既製の300 Wの浸漬ヒーターでした。浴槽の両側に直列に配置された2つのサーミスタが温度フィードバックを提供しました。これはマイクロコントローラーの時代よりも前であったため、フリップフロップは64ラインサイクルごとにオン/オフ信号をサンプリングして保持していました。それはリレーを制御し、それが浸漬ヒーターのオンとオフを切り替えました。本当にうまくいきました。規制に達すると、温度はFの何分の1に固定されたままになりました。

あなたはこれをPIDコントローラーで考えすぎています。

私はあなたのバッチが発酵するにつれてより粘性になると思います。対流熱伝達が弱くなるため、全体の熱伝導率が低下します。

考えられる解決策の1つは、ボリューム全体に均等に配置される浸漬ヒーターを使用することです。熱エネルギーが移動しなければならない平均距離は短くなり、セットアップは熱伝導率にあまり依存しません。

別の可能な解決策は、PID定数のいくつかのセットを持つことです。最初のセットは、より薄い生乳用に調整されます。2番目のセットは、より厚いヨーグルト用に調整されます。先験的に知っている一定期間後に定数のセットから別のセットに切り替えることができます。

スレッドはヨーグルトを作るために電気エネルギーを使用する際にすでに PIDから離れているので、私は別のアプローチを提案するかもしれないと思いました...

牛乳とスターターをクロックポットに入れて、電源を入れます。混合物の温度が華氏160度になったら、鍋を鍋から取り出し、蓋をします。遅滞なく、ポットをタオルで包み、最高の飲料クーラーに入れます。

「PIDコントローラー（上記のOlin Lathrup）と、複数のコントローラー（およびそのオーバーヘッド回路）、浸漬ヒーター、またはCOTS（私、ここ）でこれを考えすぎています。

プロセスにEEフットプリントが絶対に必要な場合は、華氏160度を検出してビープ音またはブザーを鳴らす温度検出器を設計できます。

私はここでゲームに少し遅れたかもしれませんが、何かを探していて、このスレッドに出会いました。私はこれを使ってヨーグルトを作ります-水浴は必要ありません：

https://github.com/CapnBry/HeaterMeter/wiki

私は自分で組み立てました（しかし、彼は現在それらも販売しています。すべてオープンソースです）。元々の目的はバーベキューを制御することでしたが、スーサイドビデオやヨーグルトにも最適です。私はそこにある最も愚かなクロックポット（オフ、ロー、ハイ）を制御し、その中に穴のあるふたを持っています。まだ持っていない場合は、シアーズなどで入手できます。

私は彼が推奨するプローブを使用していますが、念のために2つ目の独立したプローブも用意しています！セットアップを10時間実行した後、ヨーグルト/ホエイミックスを通常のペーパータオルが敷かれたザルに注ぎ、水気を切ります。排出時間はさまざまであり、目的の一貫性に達したら排出を停止できます。

プロセスの完全な概要を示すために：

1）1ガロンの牛乳を大きなストックポットに注ぎ、ストーブの上でゆっくりと華氏170度まで上げ、その温度で5〜10分間放置します。

2）オーブンの電源を入れ、Crock Potボウルを入れて、バグを殺すために約230°Fに温めます（オプションです。時々怠け者ですが、まだ悪いバッチを持っていません）

3）温度が100°Fに達するまで冷水に浮かべて、シンクのストックポットを冷却

4）クロックポットボウルをオーブンから引き出し、クロックポットに置き、冷却させますが、PIDコントローラーとクロックポットをオンにします（低）

5）滅菌牛乳に入れ、ギリシャヨーグルトの小さなポットの約半分を泡立てます（私はチョバニが好きですが、ほとんどのライブカルチャーヨーグルトはそれを行い、実験するのは楽しいです、Fageは良いです）

6）ロット全体をクロックポットに注ぎます（1ガロンを魔法のように受け入れるクロックポットがあります-面白い方法です！）

7）蓋をして、プローブを挿入し、10時間動作させます

8）HeaterMeterのWebサーバーですべてをこっけいにしましょう！（画像内の実際の数字について心配する必要はありません-それらが私が言及したものと異なる正当な理由があります、ここに入れるにはあまりにも詳細です）

9）準備ができたら、上記のようにヨーグルトを排出します（液体ホエーは機械でのパン作りに最適です、BTW）

10）小さな容器に入れ、冷蔵し、食べる！

これがどこかで誰かがハイテクを使って最も基本的な食べ物を作るのを楽しむのに役立つことを願っています-私は確かにそれを楽しみます！