Brewtools Fluid Control System (FCS)„How to“-Guide: Kontrollierte Gärführung, Drucksteuerung & mehr!

Das Brewtools Fluid Control System (FCS) ist eine Steuerungslösung für kontrollierte Gärführungen, die eine präzise Überwachung und aktive Änderung von Temperatur und Druck während der Gärung (sowie das Monitoring von Füllstand und Stammwürze in Zukunft) ermöglicht. Geeignet für den Heimbraubereich wie für gewerbliche Brauer gleichermaßen, wurde das Brewtools FCS mit dem Ziel entwickelt, Brautechnologien aus der Industrie auch für Hobbybrauer und Mikrobrauereien verfügbar zu machen.

Funktionen des Brewtools Fluid Control System

Das Brewtools FCS bietet die Möglichkeit, sowohl die Temperatur (durch Heizen und Kühlen) als auch den Druck während des gesamten Gärprozesses präzise vor Ort wie online zu überwachen und zu steuern. Damit erhältst du eine umfassende Kontrolle über die wichtigsten Parameter der Gärung.

In der Zukunft wird das System durch weitere Sensoren und Aktoren ergänzt, die den Gärprozess noch effizienter und automatisierter gestalten. In Entwicklung sind unter anderem Sensoren für die Dichte- und Füllstandsmessung, ein Magnetrührer zur Durchmischung (Agitation) sowie die Möglichkeit des automatischen Hopfenstopfen (Dry Hopping) unter Druck.

Das modulare Design des FCS ermöglicht eine kontinuierliche Erweiterung der Funktionen, sodass es flexibel an die individuellen Anforderungen von Hobby- und Mikrobrauereien angepasst werden kann.

Hauptkomponenten des Brewtools Fluid Control System

Brewtools FCS Display Modul
Das Display Modul dient als zentrale Steuereinheit des Systems. Es verfügt über integriertes WLAN und Bluetooth und übernimmt die Datenverarbeitung sowie die Steuerung der Prozesse. Das Display-Modul wird über ein 6-Pin-Kabel mit dem I/O-Modul verbunden.

Brewtools FCS I/O Modul
Das Input/Output-Modul fungiert als Schnittstelle zwischen den Sensoren, Aktoren und dem Display-Modul. Es steuert die angeschlossenen Geräte und versorgt das gesamte System via eines Netzteils mit Strom. Das I/O-Modul verfügt über Anschlüsse für verschiedene Sensoren und Aktoren.

Sensoren und Aktoren
Temperatursensoren (PT1000): Ermöglichen die präzise Messung der Temperatur.
Drucksensoren (CAN-Bus): Überwachen den Druck während des Gärprozesses.
Aktoren: Dazu gehören Magnetventile für Gas und Kühlung und die Eintauchpumpe.
Geplante Sensoren: Zukünftig sind Sensoren für Dichte- und Füllstandsmessungen geplant, die ebenfalls über den CAN-Bus angeschlossen werden.
Geplante Aktoren: In Zukunft sind Magnetrührer und ein automatisches Hopfenstopfen (Dry Hopping) unter Druck vorgesehen.

Brewtools FCS Heiz-Relay-Modul
Das Heiz Relay ermöglicht ein aktives Anheben der Gärtemperatur. Das Relay wird über ein 7-Pin-Kabel mit dem I/O-Modul verbunden und steuert beispielsweise Heizelemente zur Temperaturregelung. Die Stromversorgung für das angesteuerte Heizelement wird mit dem Brewtools Netzteil für Relay-Modul Heizung sichergestellt.

Montage des Displays im Gärkeller
Das Display-Modul wird mit einem Kugelgelenk geliefert, das 2 unterschiedliche Montageoptionen bietet. Das Brewtools FCS Display kann entweder auf einer ebenen Oberfläche oder am Bloff-Off Rohr des Gärtanks angebracht werden.

Netzteile und Verbindungskabel
Neben den beiden Netzteilen und den Verbindungskabeln zwischen Display und I/O Modul bzw. zwischen Heiz Relay und I/O Modul müssen ausgehend vom I/O-Modul alle Aktoren und Sensoren mit den passenden Verbindungskabel verknüpft sein, um diese in das Brewtools FCS System zu integrieren.

Komplettsets für das Brewtools FCS bei MashCamp

Für einen unkomplizierten Start mit dem Brewtools Fluid Control System (FCS) findest du bei uns das Brewtools FCS Starter Set bzw. das Brewtools FCS Heizsteuerungs-Set. Beide Sets enthalten alle notwendigen Komponenten und Kabel, die dir eine reibungslose und vollständige Installation und Nutzung des FCS ermöglichen. Du hast aber auch die Möglichkeit, dir das Brewtools FCS individuell zuzammenzustellen. Alle Komponenten, die du dafür benötigst, sind auf MashCamp einzeln erhältlich.

1. Brewtools FCS Fluid Control System Starter Kit ohne Kühlung
   Das Starter Set ermöglicht die präzise Messung und Regulierung von Druck sowie die Messung der Temperatur. Für eine aktive Temperatursteuerung sind jedoch separat erhältliche Aktoren erforderlich, wie ein Magnetventil für die Kühlung oder alternativ die Brewtools Eintauchpumpe. Hier findest du detaillierte Informationen zum Brewtools FCS Starter Kit!
2. Brewtools FCS Fluid Control System Heizsteuerungs-Set
   Das Heizsteuerungs-Set ermöglicht ein aktives Anheben der Gärtemperatur und enthält neben dem Heiz-Relay-Modul ein Heizelement sowie alle benötigten Verbindungskabel und das passende Netzteil für die Heizung. Hier findest du die Details zum Heizsteuerungs-Set!

Funktionsweise und Aufbau des Brewtools FCS

Funktionsweise des Brewtools FCS

Das Display-Modul dient als Benutzeroberfläche, über die alle Einstellungen vorgenommen und gemessene Werte überwacht werden können. Das Display Modul kommuniziert mit dem I/O-Modul, das die angeschlossenen Sensoren und Aktoren steuert. Für die aktive Steuerung der über die Sensoren gemessene Werte sind Aktoren erforderlich, wie beispielsweise Magnetventile für Druck oder Kühlung bzw. die Brewtools Eintauchpumpe. Basierend auf den Sensordaten leitet das Brewtools FCS System automatisch Kühl- oder Heizvorgänge bzw. den Druckaufbau in Form von Schließen oder Öffnen von Magnetventilen bzw. der Eintauchpumpe ein, um die gewünschten Gärbedingungen zu erreichen.

Aufbau des Brewtools FCS

Montage der Hardware

1. Brewtools FCS Display Modul befestigen:
   Montiere das Display-Modul mit dem Ball-Mount-System. Verwende dafür die Verbindungsstange und entweder die Befestigungsklemme oder das Kugelgelenk 1″ für Wandmontage
2. I/O Modul und falls verwendet, das Heiz-Relay-Modul montieren:
   Befestige die Module an der Wand in der Nähe der zu steuernden Komponenten.
3. Sensoren und Aktoren installieren:
   • Temperatur Sensor am entsprechenden Port anbringen.
   • Eintauchpumpe im Kühlaggregat oder Magnetventil für Kühlung am Glykol-in Port anschließen.
   • Drucksensor in das Magnetventil für Druck mit M12 Gewinde einschrauben (im FCS Starter Kit enthalten); das Magnetventil an einem passenden TC-Port anbringen
   • alternativ: Magnetventil für Druck am Gärtank anbringen und mittels Klemmverbindung mit dem Drucksensor mit TC 34mm verbinden (für individuelle Konfigurationen)
   • falls verwendet: Heizelement am passenden TC-Port anbringen
4. Verkabelung: Alle Kabel besitzen Stecker mit männlichen und weiblichen Ausgang. Achte darauf, dass diese korrekt verbunden werden. Die Brewtools Verbindungskabel sind mit folgender Pin-Belegung erhältlich:
   • 2-Pin: 24V DC Stromversorgung, bspw. Verbindungskabel zu Magnetventilen
   • 3-Pin: Temperatursensor (PT1000)
   • 5-Pin: CAN-Bus Verbindungskabel I/O Modul zu Sensoren (z. B. Drucksensor, Dichtesensor, Füllstandssensor, Agitator)
   • 6-Pin: Verbindungskabel Display zu I/O Modul
   • 7-Pin: Verbindungskabel Heiz-Relay zu I/O Modul

Verbindungsschritte:

1. Stromversorgung: Schließe das Netzteil am Port 1 des I/O-Moduls an. Stelle aber erst eine Stromversorgung her, wenn das gesamte System verbunden ist.
2. Display: Verbinde das Display-Modul über das LP12-6-Pin Kabel mit Port 2 des I/O-Moduls.
3. Relaismodul (falls vorhanden): Verbinde das Heiz-Relay-Modul über das LP12-7-Pin Kabel, 2 mit Port 3 des I/O-Moduls. Verbinde das Heiz-Relay-Modul und Heizelement mit dem LP20-3-Pin Kabel und das Relay-Modul mit dem Netzteil an eine Steckdose, die durch einen FI-Schutzschalter abgesichert ist.
4. Kühlmagnetventil oder Eintauchpumpe: Verbinde die Eintauchpumpe mit Port 4 des I/O-Moduls. Wenn du ein Kühlmagnetventil verwendest, brauchst du für die Verbindung das LP12-2-Pin Kabel und das Adapterkabel (DIN 43650 Typ A).
5. Magnetventil für Druckkontrolle: Verbinde das Magnetventil (Druck) mit Port 5 des I/O-Moduls über ein LP12-2-Pin Kabel und das Adapterkabel (DIN 43650 Typ B).
6. Magnetventil für Zwangskarbonisierung (falls vorhanden): Verbinde das Magnetventil (Druck) mit Port 6 des I/O-Moduls über ein LP12-2-Pin Kabel und das Adapterkabel (DIN 43650 Typ B).
7. Drucksensor: Schließe den Drucksensor über ein LP12-5-Pin Kabel an Port 8 des I/O-Moduls an.
8. Temperatursensor: Verbinde den Temperatursensor über ein LP12-3-Pin Kabel mit Port 13 des I/O-Moduls.
9. Strom einschalten: Schließe das Netzteil an die Steckdose an. Das System wird aktiviert.

Prüfung der Magnetventile

Kontrolliere, dass die Magnetventile korrekt ausgerichtet sind. Sie sind mit einem Pfeil markiert, der die Fließrichtung anzeigt.

Schutzfunktionen des I/O-Moduls

Das I/O-Modul verfügt über 4 Relaisausgänge mit 24V DC, 1A (max. 24W). Es misst die Leistungsaufnahme jedes Ausgangs und bietet Schutz vor Kurzschlüssen und Überstrom.

Konfiguration des Systems

1. Einstellungen über das Display:
   Öffne das Einstellungsmenü durch Antippen des Symbols unten rechts. Das Menü umfasst 10 Seiten.
   • Seite 2: Einheiten für alle Messgrößen einstellen.
   • Seite 3: Namen für die Tanks vergeben, um sie einfacher zu identifizieren.
   • Seite 4: Konfiguration der externen Relaissteuerung.
     • „OFF,“ wenn kein Relaismodul installiert ist.
     • „5V,“ wenn ein Relaismodul (5A) installiert ist.
   • Seite 5: Systemtöne und Alarme aktivieren oder deaktivieren.
   • Seite 7: Drucksensor-Port überprüfen (CAN1 auswählen).
   • Seite 9: WLAN-Verbindung aktivieren, um Updates herunterzuladen.

Funktionstest

Nachdem alle Komponenten verbunden und das System konfiguriert wurden, empfehlen wir einen Funktionstest durchzuführen, um sicherzustellen, dass alle Komponenten korrekt arbeiten.

1. Öffne die Funktion „Manuelle Steuerung“ im Display-Menü (Manual control)
2. Temperatur prüfen:
   • Überprüfe, ob die aktuelle Temperatur angezeigt wird.
   • Tippe auf die Temperaturanzeige und stelle eine Zieltemperatur unterhalb der aktuellen Temperatur ein. Kontrolliere, ob das Magnetventil für die Kühlung sich öffnet oder die Eintauchpumpe startet.
   • Wenn du ein Heizelement mit Relay-Modul verwendest, stelle eine Zieltemperatur oberhalb der aktuellen Temperatur ein. Überprüfe, ob das Relay-Modul aktiviert wird (Erkennung anhand eines Klickgeräuschs). Das Heizelement nicht länger als 5 Sekunden laufen lassen, wenn es nicht vollständig in Flüssigkeit eingetaucht ist. Beende den Heizvorgang, indem du die Zieltemperatur wieder unter die aktuelle Temperatur einstellst.
3. Druck prüfen:
   • Vergewissere dich, dass der Druck angezeigt wird. Um die Druckmessung und das korrekte Ablassen von Druck zu messen, wird im Gärtank ein wenig Überdruck benötigt.
   • Um die Druckentlastung zu testen, stelle eine Zieldruckeinstellung unterhalb des aktuellen Drucks ein. Stelle sicher, dass die Funktion „Druckablassen (release pressure)“ aktiv ist und das Magnetventil (Druck) korrekt öffnet.
   • Für das Testen der Zwangskarbonisierungsfunktion ist etwas externer CO₂- oder Luftdruck erforderlich. Stelle über das Display einen neuen Zielwert ein, der über dem aktuellen Druck liegt, und überprüfe, dass das Magnetventil für die Zwangskarbonisierung nicht aktiviert ist.
   • Tippe erneut auf die Druckanzeige und aktiviere das Symbol für die Funktion „Druckaufbau“ (adding pressure). Vergewissere dich, dass das Magnetventil für die CO₂-Zufuhr öffnet und der Druck ansteigt.
   • Tippe ein letztes Mal auf die Druckanzeige und wechsle zurück zur Funktion „Druckablassen“

Wenn alle Tests erfolgreich sind, ist das System betriebsbereit.

Abschließend

Das Brewtools Fluid Control System ist eine moderne und flexible Lösung zur Gärsteuerung von Gärtanks von gewerblichen Brauereien wie Hobbybrauern gleichermaßen. Das Brewtools FCS ermöglicht bereits jetzt als einzige Gärsteuerung die gleichzeitige Überwachung und Steuerung von Druck und Temperatur während der Gärung. Zukünftige Erweiterungen wie die Messung der Stammwürze, Füllstandsmessung, ein Agitator zur Durchmischung oder die automatische Hopfenzugabe unter Druck bieten zusätzliche Funktionen, die das Fluid Control System noch reizvoller machen und neue Möglichkeiten für die Gärsteuerung eröffnen.