Medidor de pH para cerveza DIY - V2

 

Dificultad: Difícil.

Tiempo aproximado: 3 horas.

Coste: 25 - 50€.

Utilidad: Útil

 

El primer Gadget propio que publique en la web fue mi propio medidor de pH [link!], desde entonces ha pasado más de un año y medio, y tocaba darle una revisión. Gracias al tiempo que le dedico al montaje y aprendizaje para nuevos artículos en la web en el camino he aprendido lo suficiente para actualizarlo.

No obstante, el Gadget sigue siendo válido y funcional, así que puedes revisar ambas versiones, ya que en términos de medición del pH funciona exactamente igual.

¿Arto de los medidores de pH baratos? En mi caso sí, y por eso decidí fabricarme mi propio medidor pH, donde si alguna vez falla o se estropea la sonda, solo tenga que comprar una nueva y que esta sea determinante para la calidad de la medición.

El proyecto define un medidor de pH mediante Arduino al que le he añadido una serie de mejoras para que sea más práctico: Propio diseño de carcasa de impresión 3D,  un soporte para que sea más cómodo, tres pulsadores configurados para que no sea necesario acceder a la placa Arduino cada vez que necesitemos recalibrarlo, led señalización de la muestra (verde dentro de los parámetros, rojo fuera de los parámetros) y el añadido de Wifi, para que podamos enviar los datos a diferentes aplicaciones.

En esta versión le he retirado la batería, la pila en este caso no la veía práctica, ya que yo tengo mi medidor de pH en un sitio fijo, además que con las pruebas con la anterior versión detecte que funcionaria mejor la pila con un módulo de aumento.

-Se instalará de modo que la sonda de temperatura y la de pH queden cercanas para así toma la misma medida a la vez.

- La nueva carcasa, hace que sea mucho más compacto y fácil de ver la medición frente a la anterior versión en vertical.

-Los pulsadores instalados, se han configurado con secuencia para que no puedan actuar por una pulsación errónea.

Pulsador 1 + Pulsador 2: Calibrado en 4pH.

Pulsador 1 + Pulsador 3: Calibrado en 7pH.

Pulsador 2 + Pulsador 3: Borrado del calibrado.

- Con los leds de señalización podemos ver de forma rápida si estamos dentro de los valores que queremos, en resumen es establecer un rango de pH ideal (en mi caso entre 5,3 y 5,6) y que dentro de el nos encienda el verde y fuera de el, en rojo.


 - El encendido del Medidor de pH para cerveza, en este caso es externo para que sea más compacto.

.



Materiales necesarios para el Medidor de pH par cerveza:

Las opciones extras no son necesarias para el funcionamiento básico del proyecto.

Materiales:

Placa de desarrollo: Wemos D1 mini V3.0 (basado en ESP8266 CH340). Coste Aprox: 4€ [eBay] [Aliexpress] [Amazon]

- Pantalla Oled SH1106 1,3 Pulgadas (4 pines) [Aliexpress]

- Sonda de pH con conexión BNC. (En mi caso 4502C). Coste aproximado: 10 a Max. calidad de la sonda. [eBay] [Aliexpress]

- Módulo regulador de detección de valor de PH. Coste aproximado: 5€. [eBay] [Aliexpress]

 - Sonda de temperatura DS18B20. Coste aproximado: 2€. [eBay] [Aliexpress]

Cables Gpios. Coste aproximado: 1€. [Aliexpress]

3 micro pulsadores. Coste aproximado: 2€. [eBay] [Aliexpress]

 1 Resistencia 220 Ohmios: Coste aproximado: 1€. [eBay] [Aliexpress]

1 Resistencia 1 KOhmio. Coste aproximado: 1€. [eBay] [Aliexpress]

3 Resistencias 4,7 KOhmios. Coste aproximado: 1€. [eBay] [Aliexpress]

 Led rojo y verde 3V - 12mm [Aliexpress]

- Alimentador 5v 1A - MicroUSB* [Aliexpress]

*O del conector de tu wemos si tienes una versión diferente

Diseño STL de carcasa [Thingiverse]:

*Si no puedes mecanizar tu propia caja.

En este caso, diseñe una carcasa completa para el medidor de pH:

- Una primera parte para el medidor propio en una sola pieza con apertura para los tres pulsadores, display, leds de señalización, sujeción para la placa de programación Wemos, sonda de temperatura y pH. Anexa con una tapa trasera con apertura para la alimentación:

Y una segunda parte, con una base para el medidor, con un brazo articulado para las sondas en medición, y soporte de guarda de almacenamiento de las sondas:



Extra:

- Cable interruptor micro usb [Aliexpress]

Soporte microscopio digital.. Coste aproximado: 6€. [Aliexpress]

Soluciones de calibrado, de valores 4pH, 7pH y 10 pH [eBay] [Aliexpress]

Tornillos tapa trasera M1.7 x 5mm [Aliexpress]

 

Si queréis Añadirle Batería:

Batería: 18650 3400mAh - 3,7v. 5€  [eBay] [Aliexpress] [Amazon]
 
Carcasa batería 18650. [Aliexpress]
 
Módulo de potencia de Aumento [Aliexpress]
 
Módulo de carga:  TP4056 (Tipo C - o micro usb de 6 pines). Coste Aprox: 2€ [eBay] [Aliexpress]

 

Esquema de montaje Medidor de pH DIY V2:

Las conexiones se han simplificado con respecto a la versión anterior, (debido al cambio de pantalla principalmente), nueva placa de programación y dos leds.




Leyenda de las conexiones del Medidor de pH DIY V2:

- OLED SH1106:
VCC -> 3V3
GND -> GND
SCL -> D1
SDA -> D2

- Modulo conexión BNC:
V+: +5V
G: GND
Po: A0

- Sonda DS1820b:
Rojo: +5V
Amarillo: D7
Negro: GND
-Resistencia 4,7KOhmios entre +5V y Amarillo.

- Pulsador 1 (sin polaridad):
1 conector: +5V
2 conector: D0
-Resistencia 4,7KOhmios entre D0 y GND

- Pulsador 2 (sin polaridad):
1 conector: +5V
2 conector: D5
-Resistencia 4,7KOhmios entre D5 y GND

- Pulsador 3 (sin polaridad):
1 conector: +5V
2 conector: D6
-Resistencia 4,7KOhmios entre D6 y GND

- Led Verde (sin polaridad)
1 conector: D3
2 conector: GND

- Led Rojo (sin polaridad)
1 conector: D4
2 conector: GND

-Los GND los conectaremos a una ficha común y de esta al GND del Wemos.
-La alimentación de 5V los conectaremos a una ficha común y de esta a la entrada Wemos 5V.
-La alimentación del Display Oled también podemos conectarla al 5V, pero como también funciona a 3v, decidí en 3v por dejar una instalación más limpia.


Montaje de Medidor de pH DIY V2:

Si tenéis una impresora 3D podéis imprimiros los archivos adjuntos de medidor de pH en el cual encajan los componentes. Si no podéis mecanizar cualquier caja y haceros vuestro propio medidor con otra carcasa (como en la versión V1 [link!]).

El montaje con los archivos queda perfectamente encajado y en un tamaño reducido, pero requiere de más trabajo y mayor precisión en las soldaduras, ya que el espacio que he dejado es mínimo para que quede compacto.

En el caso de mecanizarte tu caja el orden de conexiones no es importante, en el caso de la carcasa que he preparado, realizaremos las conexiones empezando por los componentes más al fondo.

Conectaremos los led de señalización:

Uniremos los GND entre ambos y dejaremos un cable en vivo para unir todos los GND's.

Y el otro extremo del led directo con conexión rápida dupont.
 


Colocaremos el display para ver como encaja, viene con 4 guías de colocación de la pantalla, en mi caso para no forzar porque la pantalla está inclinada y es bastante frágil, utilizo dos de los soportes (cortando los otros dos) y finalmente aseguro con silicona:

Una vez comprobamos que encaja soldamos los cuatro cables del display oled:

GND en vivo y el resto con terminación rápida dupont.


Soldaremos fuera de la caja también los conectores de los pulsadores:

En las soldaduras se incluye ya la resistencia de cada pulsador, dejaremos un polo de cada pulsador con un conector rápido dupont para la placa y el negro (GND en vivo para la unión de todos los GND's)

Y el conector de la sonda de temperatura:

Dejaremos un cable rápido dupont con conector para la placa, y el GND y voltaje en vivo para la unión de todos los cables de voltaje 5V y GND's)

*En la parte marcada conectaremos el cable de alimentación (ojo en ese lado de la resistencia).

El conector de pH no es necesario soldar, ya que funcionamos conexiones rápidas dupont:

La placa wemos la colocaremos en el hueco preparado para ella, encaja perfectamente, pero recomiendo una vez finalizado el montaje y la programación fijar con dos puntos de soldadura para que quede más sujeta y sea fácil de retirar en un futuro si es necesario. 

En las primeras versiones de la carcasa esta venía en unas ranuras donde quedaba más fija, pero me dificultaba mucho la conexión de los GPIOS.


Conectaremos todos los elementos en su ubicación,  soldaremos los generales de 5V y GND que dejamos preparados y mediante conexiones rápidas dupont a la placa Wemos.

 


Con esto, tendremos finalizado el montaje de nuestro medidor de pH:

Adjunto a los STL de la carcasa del Medidor de pH tenéis el de la base, donde encajaría nuestro medidor, con su brazo para las sondas.


Y con un espacio de guarda para las sondas para cuando no estén en uso.

 

 

Programación de medidor pH DIY V2:

Necesitaremos del programa Arduino IDE para configurar nuestra placa:
Programa: Arduino IDE

Código Medidor de pH v2: Release 0.87 [link!]

Instalaremos el programa Arduino IDE y lo ejecutaremos, conectaremos nuestro Wemos mediante el cable usb al PC, seleccionaremos nuestro modelo de placa. 


Instalación de librerías:

Al comienzo del código tenéis las librerías necesarias, en mi caso tenía todas instaladas, pero si no las tenéis, buscaremos las librerías (las "include") y las instalaremos, si nos faltan al intentar compilar el código nos lo indicara:

*Libreria Atlas Gravity [link!]

Conectaremos nuestra placa Wemos mediante el conector microUSB al PC y seleccionaremos el puerto COM y nuestra placa:



Comprobaremos el código, que si lo habéis copiado tal cual sin modificaciones no debería de dar errores, salvo que falten librerías por instalar en vuestro pc:


Y cargaremos el código en nuestra placa:


Podéis modificar el código a vuestro antojo, pero os dejo algunos tips rápidos que os deje marcados en el código:

- Si utilizáis algún otro pin para las sondas, led, pulsadores,,, están marcadas las líneas donde simplemente tenéis que cambiar el número de pin/GPIO:


- Si queréis que el led verde y rojo se encienda en otros valores podéis modificarlo:

Actualmente, se enciende el led verde entre 5,3 y 5,6, y fuera de estos valores se enciende en rojo:

Y modificaremos el texto de la pantalla:



 Calibrado de nuestro medidor de pH para Cerveza:


1.- Calibrado general del sensor de pH:
Hay dos potenciómetros en el conector pH-4502C:
 
Por defecto en los dos que he tenido yo, me vinieron bien configurados, pero siempre es bueno conocer como funciona nuestro módulo para futuras averías o si encontráis algún descuadre:

P1: es la regulación de compensación
P2: (Offset) Es el límite de la medición de pH.
 
Offset: El rango de la sonda oscila entre valores negativos y positivo, pero necesitamos valores positivos para que los "lea" nuestra placa. 
El 0 representa un pH de 7,0.
Si notáis alguna desviación un tip para regular estos potenciómetros:
Con la sonda desconectada, cruzamos los dos polos del BNC de forma que hagan corto.
Medimos con un multímetro el valor de Po,
Y regulamos hasta obtener 2,5v


2.- Calibrado de nuestro phMeter
 
1.- Prepararemos nuestras soluciones de pH específicas para calibrar, teniendo en cuenta el factor de corrección de temperatura, ya que para eso tenemos también sonda de temperatura:


2.- Podemos hacerlo de dos maneras:
-Desde los botones:
Con las sondas dentro de la solución y a la temperatura adecuada pulsar la secuencia según corresponda:

Pulsador 1 + Pulsador 2: Calibrado en 4 pH.

Pulsador 1 + Pulsador 3: Calibrado en 7pH.

Pulsador 2 + Pulsador 3: Borrado del calibrado.


Si tenéis que repetir la medición recomiendo antes hacer un borrado.

- Desde la consola del programa Arduino IDE también no servirá para ver las mediciones y para comprobar el funcionamiento correcto de los botones y la sonda:
Desde Arduino IDE pulsaremos en el icono de la lupa y nos abrirá la conexión por puerto COM:

Aquí veremos las lecturas de pH. y nos dirá al principio los cuatro comandos que podemos enviar para calibrar el Medidor de pH desde la consola.
CAL,4 - Calibrar en 4.
CAL,7 - Calibrar en 7.
CAL,10 - Calibrar en 10.
CAL,CLEAR - Borrar calibrado.



Unos consejos de conservación de la sonda de pH:
 
- Tenerla cubierta siempre con su tapa.
- El electrodo no puede dejarse secar. Se recomienda una solución específica de electrodos, o solución de pH4.01.
- No usar nunca agua destilada.


¿Medidor de pH con Wifi?

Como habéis visto a lo largo de proyecto, la placa que utilizo es una Wemos D1 mini, la cual cuenta con conectividad Wifi.

Con esto conseguimos poder enviar los valores obtenidos de nuestro medidor de pH a otras aplicaciones externas:

- Tal y como hicimos con el Control de barriles que las enviábamos a nuestra "propia" aplicación móvil mediante Blynk [link!]

- O podemos enviar datos por MQTT a otros entornos, como hicimos con el Control de Barriles con Home Assistant [link!] o CraftBeerPi, Brewblox....

Esta parte la tengo en su fase de finalización de pruebas, si leéis los otros artículos encontraréis fácilmente la lógica de funcionamiento, si encontráis estas integraciones de interés dejármelo en los comentarios y la publicamos lo antes posible u os intento ayudar en vuestro proyecto DIY.

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10 Comentarios

  1. EL link del codigo no funciona,y muchas gracias por este trabajo es muy bueno .

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  2. Muy buen trabajo! Te interesa que haga una placa para montar el Wemos, display, botones y Led?

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  3. Buenas!
    Puede ser interesante, si quieres mándame un correo y lo vemos! Todo lo que sea mejorar un DIY encantado!

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  4. hola¡ consulta ¿ te dio buenos resultados el electrodo ? por que tengo ganas de intentar hacer este proyecto, pero entiendo que la vida útil de los electrodos es muy corta (todos los que probé a los meses se terminaron rompiendo) y me interesa la idea de solo cambiar el electrodo.
    la placa con el bnc funciona con todos los electrodos ? calculo que no y que diferentes electrodos (de diferente calidad) tienen diferentes placas que lo controlan, pero quizás sabes cuales se pueden usar con esta placa.

    ya estoy por hacer el Ispindel muy buena tu pagina ¡¡

    saludos desde Argentina ¡

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    1. Buenos días.
      Si viste el primer medidor que me monte hace un par de años, el electrodo es el mismo, compre uno nuevo para este proyecto, pero únicamente para comprobar si había algún problema en mi electrodo antiguo y me sirvió para comprobar que aún funcionaba correctamente y tener un repuesto.
      Entiendo que cualquier electrodo con conexión BNC funcionara, el principio de funcionamiento del electrodo es el mismo para todos, miden voltaje el cual se envía a la placa Arduino, uno de mayor calidad, debería de durar más y ser aún más preciso.
      Saludos y animo con esos DIY!





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    2. gracias por responder ¡ voy a probarlo despues del iSpindel. Saludos ¡¡

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  5. consulta tendría que cambiar mucho si uso una pantalla oled de 0,96? otra consulta cuando bajo el programa me baja el rar vacio se podra volver a subir ?

    Saludos

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    1. ya lo pude bajar, perdon.

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    2. Perfecto. La pantalla de 0,96 te debería de funcionar, como mucho cambiar en el código el tipo de pantalla, la actual es SH1106 y la de 0,96 es SSD1306.
      Un Saludo!

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