iSpindel – DIY Electronic Hydrometer
iSpindel - DIY electronic Hydrometer

          iSpindel - DIY electronic Hydrometer


www.ispindel.de



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[Deutsche FAQ] - docs/FAQ.md
[English FAQ] - docs/FAQ-en.md
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ChangeLog


  
    
      Date
      Note
    
  
  
    
      10.06.21
      Firmware 7.1.0: Added  support for BierBot Bricks.
    
    
      05.06.21
      Firmware 7.0.0: migrate to LittleFS (SPIFFS is replaced in favor of LittleFS being its successor)
    
    
      04.02.21
      Firmware 6.5.1: New tilt equation, support for Brewblox via MQTT, improved calibration tools - thanks for contributions @tomsykes @bdelbosc @vitotai @thegreatgunbantoad and many others
    
    
      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


  
iSpindel - DIY electronic Hydrometer
    
      Featured in german brewing magazine Braumagazin.de
      
There are FAQs:
        
          [Deutsche FAQ] - docs/FAQ.md
          [English FAQ] - docs/FAQ-en.md
          [中文 FAQ] - docs/FAQ-zh.md
        
      
      
Documentation in other languages
        
          English Documentation (work in progress) 🇺🇸
          Nederlandse Vertaling (lopende werkzaamheden) 🇳🇱
          Documentação em Português (trabalho em andamento) 🇧🇷
          中文文档 (完善中) CN
        
      
      Firmware download here
      ChangeLog
      Inhaltverzeichnis
      Lizenz
      
Prinzip
        
          Metazentrum
        
      
      
Aufbau
        
          Varianten
          Bauteile
          Schaltplan
          Schlitten
        
      
      
Konfiguration
        
          Test Server
          
Ubidots
            
              Portal
            
          
          BierBot Bricks
          Scripting
        
      
      
Anzeige
        
          Ubidots Graphen
          CraftBeerPi
          FHEM
          iSpindel-TCP-Server
        
      
      Kalibrierung
      
Software
        
          Firmware flashen
          Compile from Source
        
      
    
  




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

Test Server

simple test server

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.

BierBot Bricks

Die Einrichtung mit BierBot Bricks ist einfach und kostenlos. Ihr benötigt hierfür die iSpindel Firmware > 7.1.0.


  Zunächst müsst ihr einen kostenlosen Account erstellen. Zur Registrierung.
  Nach der Registrierung links im Menü auf “Bricks” (siehe 1. im Bild).
  Dort klickt ihr nun auf den blauen “Add Brick” / “Brick hinzufügen” oben rechts.
  Wählt den “iSpindel”-Tab im Popup und kopiert den API key in die Zwischenablage.
  Ruft nun das Konfigurationsportal eurer iSpindel auf (die iSpindel erstellt einen Accesspoint durch mehrmaliges Drücken der Reset-Taste, s. hier)
  Wählt als Service “BierBot Bricks” aus (siehe 2 im Bild).
  Fügt nun unter “Token/ API key” den API key aus euer Zwischenablage ein und klickt ganz unten auf den blauen Speichern-Button.
  Geht nun zurück auf bricks.bierbot.com und wählt “Equipment” bzw. “Brauanlagen” auf der linken Seite aus (3 im Bild).
  Erstellt nun ein neues Gerät (blauber Button rechts oben) vom Typ “Fermenter”.
  Weißt nun durch Drag & Drop von der iSpindel auf den entsprechenden Platz (grün markiert) des Fermenters den Würzesensor zu (optional könnt ihr dies nun auch für die Temperatur machen).
  Klickt “Save” / “Speichern”.
  Um die Aufzeichnung zu starten, benötigen wir nun noch ein Rezept. Erstellt dieses unter Rezepte (es reicht eine Fermentationsrast), speichert es, und startet es über den oragenen Knopf in der Rezeptübersicht.


Fertig!



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.


  siehe Ubidots-Scripting



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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


  Plato Formel


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


  upload zu FHEM


iSpindel-TCP-Server


  https://github.com/DottoreTozzi/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


  Firmware flashen


Compile from Source


  Compile from source


Gefällt es dir, na dann spende mir halt ein Bier  :beers:




        