10 多年前，我开始自己酿造啤酒。和大多数家酿爱好者一样，我最初是在厨房里用麦芽精酿造。这需要的设备最少，但仍然能酿造出非常美味的啤酒。最终，我升级到全谷物酿造，用一个大冰桶作为我的糖化罐。有好几年我一次酿造 5 加仑，但酿造 10 加仑花费的时间和精力相同（只需要稍微大一点的设备），所以几年前我升级了。升级到 10 加仑后，我偶然发现了 StrangeBrew Elsinore，并意识到我真正需要做的是将我的整个系统改造为全电动的，并用 Raspberry Pi 运行它。
有很多关于构建自己的全电动家酿系统的优秀信息，大多数酿酒师都从 TheElectricBrewery.com 开始。仅仅组装控制面板就可能非常复杂，尽管那里很好地概述了最简单的方法。当然，您也可以采取 一种更经济实惠的方法，并且仍然获得相同的结果——一个由加热元件供电并由 PID 控制器管理的煮沸釜和热水罐。但我认为这有点太无聊了（而且这也意味着你不会得到关于你的酿造过程的漂亮图表）。
硬件供应
在我说服自己放弃这个项目之前，我决定开始购买零件。我的基本设计是一个带有 5500 瓦加热元件的热水罐 (HLT) 和煮沸釜，以及一个带有假底的糖化罐。我将使用一个泵来将麦芽浆通过 HLT 中 50 英尺的不锈钢盘管再循环（一个 “热交换器再循环麦芽浆系统”，称为 HERMS）。我需要第二个泵来循环 HLT 中的水，并帮助将水转移到糖化罐。所有电气组件都将由 Raspberry Pi 控制。
构建我的电动酿造系统并尽可能多地自动化它意味着我将需要以下设备
- 带有 5500 瓦电加热元件的 HLT
- HLT 中的 HERMS 盘管（50 英尺 1/2 英寸不锈钢）
- 带有 5500 瓦电加热元件的煮沸釜
- 多个固态继电器，用于开关加热器
- 2 个高温食品级泵
- 用于开关泵的继电器
- 配件和高温硅胶管
- 不锈钢球阀
- 1-Wire 温度探头
- 大量电线
- 用于容纳所有设备的电气箱
酿造系统（照片由 Christopher Aedo 拍摄。CC BY-SA 4.0)
系统的电气方面的构建细节在 The Electric Brewery 中得到了很好的涵盖，所以我不会重复他们的详细信息。您可以阅读并遵循他们的建议，同时计划用 Raspberry Pi 替换 PID 控制器。
需要注意的一个重要事项是固态继电器 (SSR) 信号电压。许多教程建议使用需要 12 伏信号才能闭合电路的 SSR。但是，Raspberry Pi GPIO 引脚只会输出 3 伏。请务必购买在 3 伏电压下会触发的继电器。
Inkbird SSR（照片由 Christopher Aedo 拍摄。CC BY-SA 4.0)
为了运行您的酿造系统，您的 Pi 必须做两件关键的事情：感应来自几个不同位置的温度，以及开关继电器以控制加热元件。Raspberry Pi 很容易就能处理这些任务。
有几种不同的方法可以将温度传感器连接到 Pi，但我发现最方便的方法是使用 1-Wire 总线。这允许多个传感器共享同一条线（实际上是三条线），这使其成为检测酿造系统中多个组件的便捷方法。如果您在线搜索防水 DS18B20 温度传感器，您会发现很多可用的选项。我的项目使用了 Hilitchi DS18B20 防水温度传感器。
为了控制加热元件，Raspberry Pi 包含几个可通过软件寻址的通用 IO (GPIO) 引脚。这允许您通过简单地在文件中放入 1 或 0 来向继电器发送 3.3v 电压。当我还是一名新手，学习所有这些工作原理时，Raspberry Pi—使用 GPIO 驱动继电器 教程对我最有帮助。GPIO 控制多个固态继电器，根据酿造软件的指示开关加热元件。
我首先开始处理用于容纳所有组件的箱子。因为这一切都将在一个滚动车上，我希望它是相对便携的，而不是永久安装的。如果我有一个位置（例如，在车库、杂物间或地下室），我会使用一个更大的电气箱安装在墙上。相反，我找到了一个尺寸合适的 防水项目箱，我期望我可以将所有东西都塞进去。最后，结果证明有点紧，但它奏效了。在左下角是 Pi，带有一个接线板，用于将 GPIO 连接到 1-Wire 温度探头和 固态继电器。
为了保持 240v SSR 的凉爽，我在外壳上开了孔，并将 铜垫片 与 CPU 散热膏堆叠在它们之间，并将散热器安装在箱子外部。它运作良好，箱子内部没有任何散热问题。在盖子上，我安装了两个 120v 插座的开关，以及两个 240v LED，用于指示哪个加热元件正在通电。我为所有连接使用了烘干机插头和插座，因此断开水壶与所有设备的连接很容易。一切在第一次尝试时就正常工作了。（首先绘制接线图绝对是值得的。）
这些图片来自“概念验证”版本——最终生产系统应该有两个更多的 SSR，以便可以切换 240v 电路的两个支路。我希望通过软件切换的另一件事是泵。现在它们通过箱子前面的物理开关控制，但它们可以很容易地通过继电器控制。
控制箱（照片由 Christopher Aedo 拍摄。CC BY-SA 4.0)
我需要的唯一其他有点棘手的东西是温度探头的压缩接头。探头安装在 HLT 和糖化罐中最低隔板上阀门之前的 T 型接头上。只要液体流过温度传感器，它就会是准确的。我也考虑过在水壶中添加一个热套管，但意识到根据我的酿造过程，这对我没有用。无论如何，我购买了 1/4 英寸压缩接头，它们非常完美。
软件
硬件整理好后，我有时间玩软件了。我运行了最新的 Pi OS。在操作系统方面不需要任何特殊的东西。
我从 Strangebrew Elsinore 酿造软件开始，这是当一位朋友问我是否听说过 Hosehead（一种基于 Raspberry Pi 的酿造控制器）时发现的。我认为 Hosehead 看起来很棒，但与其购买酿造控制器，不如挑战一下自己构建一个。
设置 Strangebrew Elsinore 很简单——文档很详尽，我没有遇到任何问题。即使 Strangebrew Elsinore 工作正常，Java 似乎有时会给我的第一代 Pi 带来压力，并且它不止一次崩溃。我也很遗憾看到开发停滞不前，似乎也没有一个庞大的额外贡献者社区（尽管过去和现在都有很多人在使用它）。
CraftBeerPi
然后我偶然发现了 CraftBeerPI，它是用 Python 编写的，并由一个活跃贡献者开发社区支持。最初的作者（和当前的维护者）Manuel Fritsch 非常乐于处理贡献并就人们提出的问题提供反馈。克隆 repo 并开始使用只花了我几分钟。README 还有一个连接 DS1820 温度传感器的很好的例子，以及关于将硬件连接到 Pi 或 C.H.I.P. 计算机 的说明。
在启动时，CraftBeerPi 会引导用户完成一个配置过程，该过程会发现可用的温度探头，并允许您指定哪些 GPIO 引脚正在管理哪些设备。
CraftBeerPi（照片由 Christopher Aedo 拍摄。CC BY-SA 4.0)
使用此系统运行酿造过程很容易。我可以指望它可靠地保持温度，并且我可以为多温度阶梯糖化输入步骤。使用 CraftBeerPi 使我的酿造日变得有点无聊，但我很乐意用传统手动管理的丙烷燃烧器的“兴奋”换取该系统的效率和一致性。
CraftBeerPI 的用户友好性启发我设置了另一个控制器来运行“发酵室”。在我的例子中，那是一台我花了 50 美元买到的二手冰箱，加上里面一个 25 美元的加热器）。CraftBeerPI 可以轻松控制冷却和加热元件，您可以设置多个温度步骤。例如，此图表显示了我最近酿造的会话 IPA 的发酵温度。发酵室将发酵麦芽汁保持在 67 华氏度四天，然后每 12 小时升高一度，直到达到 72 华氏度。该温度保持了两天的双乙酰休息。之后，将其设置为降至 65 华氏度五天，在此期间我对啤酒进行了“干投”。最后，啤酒被冷冻至 38 华氏度。CraftBeerPI 使添加每个步骤并让软件管理发酵变得容易。
SIPA 发酵曲线（照片由 Christopher Aedo 拍摄。CC BY-SA 4.0)
我还一直在试验 TILT 比重计，通过蓝牙连接的浮动传感器监测发酵啤酒的比重。有计划将其与 CraftBeerPI 配合使用，但目前它将比重记录到 Google 电子表格中。一旦该比重计可以与发酵控制器对话，就可以轻松设置基于酵母活性直接采取行动的自动化发酵曲线——与其指望主发酵在四天内完成，不如将升温设置为在比重稳定 24 小时后开始。
与任何类似项目一样，设想和计划改进和附加组件很容易。尽管如此，我对今天的现状感到满意。我已经用这套设备酿造了很多啤酒，并且每次都达到了预期的糖化效率，而且啤酒一直都很美味。我最重要的客户——我自己！——对我一直在厨房里酿造的啤酒感到满意。
龙头中的家酿啤酒（照片由 Christopher Aedo 拍摄。CC BY-SA 4.0)
本文基于 Christopher 在 OpenWest 上的演讲 使用 Linux、Python 和 RaspberryPi 酿造啤酒。OpenWest 将于 2017 年 7 月 12 日至 15 日在犹他州盐湖城举行。
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