O documento descreve o BrewPi, um sistema de controle de temperatura open source para cervejeiros caseiros. O BrewPi usa um Raspberry Pi e Arduino para monitorar e controlar a temperatura durante a fermentação da cerveja com precisão usando um algoritmo PID. Isso permite aos cervejeiros caseiros automatizar o processo de fermentação e monitorá-lo remotamente via internet.

1. Desvendando o BrewPi
Luis Balbinot
hades.himself@gmail.com
II Concurso Estadual da ACervA-PR - Curitiba, PR - 4 de outubro de 2013

2. Desvendando o BrewPi
Controle de Temperatura
“Controle de temperatura é um processo pelo qual a
mudança de temperatura de um determinado espaço (e dos
objetos dentro dele) é medida ou detectada, e a passagem
de energia térmica para dentro ou fora deste espaço é
ajustada de forma que uma temperatura média desejada seja
obtida.”
(Wikipedia)

3. Desvendando o BrewPi
Como se faz o controle de temperatura?

4. Desvendando o BrewPi
Controlador Diferencial
• Controlador de temperatura comum do tipo on-off com
um diferencial (histerese)
• Liga/desliga quando o valor ultrapassa o diferencial
• Ideal para situações onde um controle preciso não é necessário
• Por exemplo, se programado para 18°C com ±1 grau de
histerese a temperatura varia entre 17 e 19°C
• Um único sensor (diodo, resistência)
• Enfiado pela borracha da porta
• Normalmente encostado no fermentador com um isolante ou
dentro de um poço térmico
• Nunca dentro de um copo com água!

5. Desvendando o BrewPi
Controlador Diferencial
• Em regiões com temperaturas mais extremas é
necessário o uso de ciclo quente/frio
• Por exemplo,TIC MT-518Ri com dois estágios
• Para aquecer:
• Lâmpada com um papel alumínio (máximo 25-30W)
• Secador de cabelo (pegar escondido) protegido da
condensação de dentro da geladeira (exige mais do relé)

6. Desvendando o BrewPi
Prós e contras
• Prós:
• Bom para manter a temperatura dentro de certa faixa
• Prolonga o tempo de vida dos relés (menos ativações)
• Barato, fácil de instalar e configurar
• TIC 17RGTi - R$ 90
• TIC MT-518Ri - R$ 180
• Contras:
• Não mantém com precisão uma temperatura exata
• Para a configuração de cervejeiros caseiros ele pode passar
muito dos limites programados devido ao volume de cerveja
e a potência das geladeiras/freezers

7. Desvendando o BrewPi
Controlador PID
• Controlador PID (Proporcional, Integral, Derivativo)
• Hardware quase igual ao controlador
diferencial (sensor, relés, etc)
• Usa um processo retroalimentado que se auto-ajusta
• Mede os erros do presente, os erros acumulados no passado
e a previsão de erros do futuro baseado na taxa de variação
• Uma soma ponderada desses três fatores é utilizada para
ajustar o processo para manter a saída desejada
• Precisa ser calibrado através
de tentativa e erro

8. Desvendando o BrewPi
Prós e contras
• Prós:
• Muito bom para manter a temperatura de um processo no
valor desejado
• Fica muito próximo dos limites estabelecidos
• Ideal para processos sensíveis a variações de temperatura
• Contras:
• Apenas para sistemas com massa relativamente pequena
• Aciona muito mais os relés (desgaste e tempo de vida curto)
• As constantes do algoritmo do PID precisam ser bem
calibradas e ajustadas para se ter um bom funcionamento
• Controladores são mais caros que os on-off

9. Desvendando o BrewPi
Histerese vs PIDTemperatura(°C)
Tempo
181917

10. Desvendando o BrewPi
Automação
• Alguns controladores comerciais possuem gerência:
• Protocolos e soluções proprietárias
• Sem interoperabilidade
• Software fechado e (normalmente) pago
• Recursos limitados (pouca flexibilidade)
• Históricos e log de temperatura restritos
• Programação limitada
• Em geral, a automação é bem fraca e limitada para os
equipamentos mais acessíveis no mercado

11. Desvendando o BrewPi
O que nós queremos?
• Manter a temperatura de forma precisa
• Acesso remoto (Internet, web, celular)
• Monitoração e instrumentação
• Ver e ajustar as temperaturas
• Programar rampas
• Guardar um histórico da fermentação
• Gráficos e logs
• Fica bem mais fácil repetir receitas
• Detecção de problemas na fermentação
• Detectar intrusos na geladeira
• Impressionar os amigos!

12. Desvendando o BrewPi
BrewPi
http://www.brewpi.com/

13. Desvendando o BrewPi
BrewPi
• Solução feita para homebrewers
• Não é um produto, é uma plataforma colaborativa
• Utiliza hardware de baixo custo, modular e de fácil
reposição
• Software livre e de código aberto
• Já vem parametrizado para a configuração de
homebrewers:
• Lotes de 20-40 litros fermentados em uma geladeira
• Facilmente adaptado para ambientes diferentes
• Não precisa comprar o shield que é vendido no site

14. Desvendando o BrewPi
BrewPi Shield Rev. C

15. Desvendando o BrewPi
BrewPi: Estrutura
pyserial
via USB
AF_UNIX
socket +
filesystem
HTTP
Ajax

16. Desvendando o BrewPi
Hardware: Raspberry Pi
• Raspberry Pi Rev B (US$ 50)
• CPU de 700 MHz
• Linux/Debian em cartão SD
• Cuida da interface web
• Conexão com cabo ou WiFi (precisa de
um dongle USB de US$ 5)
• Fonte USB de 1A ou mais para WiFi
• Fácil de instalar, com passo-a-passo online:
• http://docs.brewpi.com/
• Conhecimento básico de Linux é necessário!

17. Desvendando o BrewPi
Hardware:Arduino
• Arduino Uno (US$ 13)
• Microcontrolador
ATmega328 de 16MHz
• 32KB de flash, 2KB de SRAM,
1KB de EEPROM
• 14 pinos digitais, 6 analógicos
• É o coração do BrewPi e, depois de programado,
funciona de forma independente ao Raspberry Pi
• Responsável pela medição da temperatura e pela
implementação do algoritmo de PID
• Ativa/desativa os relés

18. Desvendando o BrewPi
Hardware: Sensores
• Sensores digitais 1-Wire (U$ 2)
• Maxim DS18B20
• À prova d’água (aço inox)
• Não precisam de calibragem, independente do
comprimento do cabo
• Barramento 1-Wire permite que vários sensores sejam
ligados nas mesmas entradas, cada um com seu endereço
• Requer um único resistor de pull-up de 4.7K para todos
os sensores
• BrewPi usa 2 ou 3 (fermentador, geladeira e
ambiente, que é opcional)

19. Desvendando o BrewPi
Hardware: Relés
• Fazem o chaveamento da energia para
alimentar os dispositivos (geladeira, etc)
• Relés mecânicos são mais baratos (US$ 2,5
com 2 canais), mas duram menos
• Relés de estado sólido de até 5A custam um
pouco mais (US$ 25 com 2 canais)
• Relés de estado sólido maiores (10A ou mais)
custam menos (apartir de US$ 8 cada), mas
não são tão práticos nem pequenos
• Pode ser mais barato simplesmente manter
um estoque de relés mecânicos e ir trocando!

20. Desvendando o BrewPi
Hardware: Exemplo
(para brewpi-uno-revC.hex)
(para brewpi-uno-revC.hex) F N
Geladeira
Lâmpada
4.7KΩ
Fermentador
Geladeira
USB
Raspberry Pi
7-12V Ext.
(opcional)

21. Desvendando o BrewPi
Hardware: Opcionais
• LCD (20 colunas por 4 linhas,
US$ 8-15)
• Botão de controle (Rotary Encoder)
• Shield para o Arduino
• Sensor de porta
• Mais relés
• Ventilador
• Iluminação da geladeira

22. Desvendando o BrewPi
Meu BrewPi

23. Desvendando o BrewPi
Tela Principal

24. Desvendando o BrewPi
Dispositivos Instalados

25. Desvendando o BrewPi
PID

26. Desvendando o BrewPi
PID: Peak Detection

27. Desvendando o BrewPi
Em desenvolvimento
• Nova interface para programar rampas, independente do
Google Docs
• Suporte a LCD com interface I2C
• Suporte a configuração de múltiplas câmaras de
fermentação
• Nova versão no meio/final de outubro
• http://forum.brewpi.com/

28. Desvendando o BrewPi
Dúvidas?!
hades.himself@gmail.com