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BrewPi partie 1 – Hacker le réfrigérateur

Dans cette partie du projet BrewPi, nous allons voir comment transformer un simple réfrigérateur en une chambre de fermentation à température contrôlée. Nettoyage, ajout de périphérique et modification électrique sont au programme !

Choisir le réfrigérateur

Il faut bien évidemment un réfrigérateur en état de fonctionnement, c’est à dire capable de faire du froid. La remise en service d’un vieux modèle qui traîne au fond du garage est tout à fait possible (c’est mon cas) ou si votre budget le permet vous pouvez acheter un modèle neuf.

Quelques points auxquels il faut faire attention pour notre usage :

  • Volume interne : Votre récipient de fermentation doit rentrer entièrement dans le réfrigérateur. Il faut donc faire attention à la largeur mais surtout à la hauteur de l’intérieur du réfrigérateur (ne pas oublier l’espace pour le « barboteur » ). Privilégiez les modèles sans compartiment « freezer » disposant d’un évaporateur placé au fond du compartiment interne.
  • Fermeture : La porte du réfrigérateur doit pouvoir fermer correctement, vérifier donc si certains éléments comme les range-bouteilles ne bloquent pas la fermeture. En fonction des marques et modèles ces éléments peuvent être fixes ou démontables. Une solution radicale est de découper les éléments fixes.
  • Hygiène et étanchéité : Dans le cadre d’une récupération/occasion vérifiez l’aspect général (joint de porte, points d’oxydations, moisissure, etc..). Le joint de porte doit permettre une fermeture hermétique du compartiment et doit pouvoir être propre après un éventuel nettoyage. Les moisissures et saletés doivent pouvoir être nettoyées, attention aux points de rouilles qui retiennent facilement les bactéries.
  • Stabilité : En plaçant le récipient de fermentation à l’intérieur nous ajoutons une charge de 10 à 25 kilogrammes (en fonction du volume contenu), il faut donc que le réfrigérateur soit parfaitement stable. A cause de la présence du compresseur il est nécessaire de placer le récipient au dessus du traditionnel « bac à légume » pour profiter de la profondeur complète du compartiment, ce qui réhausse le centre de gravité et réduit la stabilité de l’ensemble.

Et pourquoi pas un congélateur ?

Il est également possible de choisir un congélateur qui aura l’avantage de bénéficier d’une meilleure isolation thermique. Attention cependant aux modèles à tiroirs qui disposent la plupart du temps d’évaporateurs horizontaux entre chaque compartiments, ce qui empêche de placer le récipient de fermentation à l’intérieur. Les modèles type « coffre/bahut » sont aussi utilisables avec pour seul inconvénient leur accès unique par le haut. Un accès sur le côté via une porte est bien plus pratique pour la « maintenance quotidienne ».

Modifier le réfrigérateur

Nettoyage

En fonction de la provenance du réfrigérateur un nettoyage en profondeur est vivement conseillé. Dans mon cas il a passé une dizaine d’année au fond d’un local de stockage, poussières et moisissures se sont accumulées au fil du temps.

Enlevez le maximum d’accessoires démontables, plateaux, grilles, supports dans la porte, qui faciliteront le nettoyage et ne seront pas nécessaire pour la transformation. Ne pas oublier le joint de porte, lieu très accueillant pour de multiples champignons et bactéries. Envisagez son démontage également pour le récurer en profondeur dans votre douche/baignoire. Pour ma part j’ai retiré complètement l’habillage intérieur de la porte car constitué d’éléments fixes (en mauvais état) qui allaient gêner la fermeture avec le récipient de fermentation. A la place un panneau de polystyrène rigide permet la finition intérieure.

 

Modification du thermostat

On passe ensuite au démontage du thermostat. Lors du désassemblage il est nécessaire de bien identifier les fils et leurs rôles.

Ces étapes sont bien évidemment à réaliser avec le réfrigérateur déconnecté du réseau électrique domestique. Des condensateurs sont présents dans le circuit électrique qui alimente le compresseur, ils peuvent conserver une certaine charge même si le réfrigérateur est débranché depuis plusieurs minutes et provoquer une électrisation. Ne pas réaliser ces étapes si vous na savez pas ce que vous faites et les risques que vous prenez, dans ce cas faites-vous aider par quelqu’un à l’aise avec l’électricité.

 

Sur mon modèle on peut repérer trois fils :

  • Bleu : « neutre » commun partagé avec l’éclairage et le thermostat
  • Rouge : « retour » du thermostat vers le compresseur
  • Blanc : alimentation de l’éclairage commandée par l’interrupteur de porte

Je souhaite conserver l’éclairage intérieur, je laisse donc le fil bleu et le fil blanc connectés à l’ampoule. Concernant le thermostat j’en déduis que pour mettre en route le compresseur il est nécessaire d’établir un contact électrique entre le « neutre » (bleu) et le fil rouge. On « abandonne » le fil rouge en le protégeant dans un isolant (ruban adhésif ou gaine thermoretractable).

On passe ensuite derrière le réfrigérateur, à proximité du compresseur, pour repérer la boite de raccordement électrique. Dans mon cas elle se trouve à gauche du compresseur recouverte par un couvercle noir (démonté pour la photo).

 

Dans ce boitier on trouve un bornier avec les éléments suivants :

  • Rectangle jaune : alimentation électrique 220v avec phase (marron) et neutre (bleu)
  • Cercle bleu : le départ du neutre vers les différents éléments internes
  • Cercle rouge : borne du condensateur avec notre fil rouge provenant du thermostat

Sans rentrer dans les détails précis, pour mettre en route le compresseur il faudra donc établir un contact entre la borne « neutre » (bleu) et la borne du condensateur (rouge).

Si vous voulez obtenir plus d’informations sur les circuits de démarrage et de fonctionnement des compresseurs de réfrigérateurs je vous invite à consulter le blog suivant dont ce schéma provient :

 

Deux bornes sont encore disponibles et prêtes à accueillir mon nouveau branchement (fil bleu et fil marron avec les inserts en plastique blanc).

On installe ensuite l’élément chauffant (ici un chauffage de serre) à l’intérieur du réfrigérateur. L’appareil étant de provenance britannique j’ai supprimé la fiche qui ne sera de toute manière pas utile pour la suite. Cela facilite également le passage du câble vers l’extérieur en utilisant un trou existant dans la carcasse.

On passe au branchement des Solid State Relay. Un relais va « remplacer » le rôle du thermostat et établir le contact qui permet de mettre en fonctionnement le compresseur, le deuxième relais contrôlera l’alimentation électrique de l’élément chauffant (tel un interrupteur).

J’ai rassemblé l’ensemble des branchements dans une boîte type « plexo ». A gauche le relais en charge du compresseur du réfrigérateur qui ne nécessite pas d’arrivée électrique. A droite le relais en charge du contrôle du chauffage. Le câble d’alimentation fournis directement au chauffage le neutre et la terre, le relais commute simplement la phase (les connexions ne sont pas encore réalisées sur l’illustration).

La partie « contrôle » des relais en partie haute n’est pas présente dans cette première photo. Ce sont simplement deux conducteurs qui seront reliés aux sorties digitales du boiter BrewPi et qui fourniront à la demande une tension de 5v pour commuter ou non la charge (contact compresseur ou chauffage).

Une fois l’ensemble des connexions réalisées voici le résultat :

Mise en place des sondes de températures

Le fonctionnement de la régulation de température nécessite au minimum deux sondes pour recueillir les températures de l’air du réfrigérateur et du liquide dans le récipient de fermentation. Une troisième sonde optionnelle peut être ajoutée pour mesurer la température du local où se trouve la chambre de fermentation.

Les sondes à utiliser sont de type DS18B20 1-wire. Ce sont des composants électroniques qui fournissent des valeurs via un bus de communication commun. Leur branchement se fait via trois fils : un fil d’alimentation 5v, un fil de masse et un fil de données. La conception du bus 1-wire permet également de les relier en mode « parasite » via seulement deux fils, masse et data, en injectant l’alimentation 5v via le fil de data. Le boitier BrewPi n’est cependant pas compatible avec ce type de branchement, il faut absolument que les sondes soient reliées via trois fils.

Il existe de multiples fournisseurs sur internet qui vendent des sondes pré-câblées et dites « étanches », encapsulées dans un tube en acier inoxydable. Par expérience l’étanchéité n’est jamais garantie et dépend largement du produit qui comble l’espace vide dans le tube. Ces sondes peuvent également être fournies avec un câbles à trois conducteurs mais ne certifie en aucun cas que le branchement en interne de la sonde n’est pas en mode parasite. Si une sonde n’est pas détectée par le BrewPi et que vous êtes certain de l’ensemble de votre branchement il est fort probable que ce soit le cas.

Afin que l’ensemble soit démontable et modulable j’ai utilisé des connecteurs GX trois broches le tout rassemblé dans une boite type « plexo ». Un câble 4 paires torsadées type « éthernet » assure la liaison entre mes connecteurs GX et un des connecteurs RJ12 du BrewPi.

En plus des deux connecteurs pour les sondes on retrouve également un connecteur pour un ventilateur. Celui-ci sera alimenté directement par le BrewPi en 12v et permettra un une distribution uniforme de la chaleur ou du froid autour du récipient de fermentation. Attention le BrewPi ne pourra fournir une alimentation en 12v via les connecteurs RJ12 que s’il est lui même alimenté en 12v (via le connecteur dédié).

Voici le brochage du côté du connecteur RJ12 et les couleurs associées dans le câble de paires torsadées que j’ai utilisé.

 

Schéma de l’installation

De manière schématique l’installation finale ressemble à ceci :

 

Test hardware

Une fois l’ensemble des connexions réalisées on peut vérifier le fonctionnement en alimentant le BrewPi. Attention si vous avez prévu d’alimenter en 12v, pour éviter de « griller » les sondes de températures à cause d’un mauvais branchement (inversion 5v et 12v par exemple) il est fortement recommandé de tester une première fois en alimentant le BrewPi via la prise microUSB et une alimentation USB standard.

Le firmware ne détectant pas de connexion série via USB il reste dans un mode « Hardware Test ».  Il affiche normalement les valeurs de l’ensemble des sondes de températures connectées avec leur numéro d’identification. Il est également possible d’actionner manuellement les sorties digitales qui commandent les relais via un appui sur l’écran tactile.

Je conseille lors de cette étape de test de noter les emplacements des sondes de température et leur numéro d’identification correspondant. Cela sera utile pour la configuration ultérieure.

Prochaine étape, la préparation du système Raspberry et installation de l’application BrewPi.

 

A propos de l'auteur :

Manu

Jeune diplômé en informatique de l’eXia.CESI, et passionné par le monde informatique et ses applications dans la vie quotidienne. Chez moi sont hébergées deux RPi, l’une dédié multimédia, l’autre centre domotique. J’ai également conçu une solution de monitoring de chaufferie collective où notre chère carte fruité est le point central.


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