輕松學(xué)用Linux網(wǎng)絡(luò)管理

英文：Christopher Aedo，翻譯：Linux中國/hwlife

linux.cn/article-8942-1.html

大約十年前我開始釀制自制啤酒，和許多自己釀酒的人一樣，我開始在廚房制造提純啤酒。這需要一些設(shè)備并且做出來后確實(shí)是好的啤酒，最終，我用一個(gè)放入了所有大麥的大貯藏罐作為我的麥芽漿桶。幾年之后我一次釀制過 5 加侖啤酒，但是釀制 10 加侖時(shí)也會(huì)花費(fèi)同樣的時(shí)間和效用（只是容器比之前大些），之前我就是這么做的。容量提升到 10 加侖之后，我偶然看到了 StrangeBrew Elsinore，我意識(shí)到我真正需要的是將整個(gè)釀酒過程轉(zhuǎn)換成全電子化的，用樹莓派來運(yùn)行它。

建造自己的家用電動(dòng)化釀酒系統(tǒng)需要大量這方面的技術(shù)信息，許多學(xué)習(xí)釀酒的人是在 TheElectricBrewery.com這個(gè)網(wǎng)站起步的，只不過將那些控制版搭建在一起是十分復(fù)雜的，盡管最簡(jiǎn)單的辦法在這個(gè)網(wǎng)站上總結(jié)的很好。當(dāng)然你也能用一個(gè)小成本的方法并且依舊可以得到相同的結(jié)果 —— 用一個(gè)熱水壺和熱酒容器通過一個(gè) PID 控制器來加熱你的釀酒原料。但是我認(rèn)為這有點(diǎn)太無聊（這也意味著你不能體驗(yàn)到完整的釀酒過程）。

需要用到的硬件

在我開始我的這個(gè)項(xiàng)目之前, 我決定開始買零件，我最基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)是一個(gè)可以將液體加熱到 5500 瓦的熱酒容器（HLT）和開水壺，加一個(gè)活底的麥芽漿桶，我通過一個(gè) 50 英尺的不銹鋼線圈在熱酒容器里讓泵來再循環(huán)麥芽漿（“熱量交換再循環(huán)麥芽漿系統(tǒng), 也叫 HERMS）。同時(shí)我需要另一個(gè)泵來在熱酒容器里循環(huán)水，并且把水傳輸?shù)禁溠繚{桶里，整個(gè)電子部件全部是用樹莓派來控制的。

建立我的電子釀酒系統(tǒng)并且盡可能的自動(dòng)化意味著我需要以下的組件：

一個(gè) 5500 瓦的電子加熱酒精容器（HLT）

能夠放入加熱酒精容器里的 50 英尺（0.5 英寸）的不銹鋼線圈（熱量交換再循環(huán)麥芽漿系統(tǒng)）

一個(gè) 5500 瓦的電子加熱水壺

多個(gè)固態(tài)繼電器加熱開關(guān)

2 個(gè)高溫食品級(jí)泵

泵的開關(guān)用繼電器

可拆除裝置和一個(gè)硅管

不銹鋼球閥

一個(gè)測(cè)量溫度的探針

很多線

一個(gè)來容納這些配件的電路盒子

釀酒系統(tǒng) (photo by Christopher Aedo. CC BY-SA 4.0)

建立釀酒系統(tǒng)的電氣化方面的細(xì)節(jié) The Electric Brewery這個(gè)網(wǎng)站概括的很好，這里我不再重復(fù)，當(dāng)你計(jì)劃用樹莓派代替這個(gè) PID 控制器的話，你可以讀以下的建議。

一個(gè)重要的事情需要注意，固態(tài)繼電器（SSR）信號(hào)電壓，許多教程建議使用一個(gè) 12 伏的固態(tài)繼電器來關(guān)閉電路，樹莓派的 GPIO 針插口只支持 3 伏輸出電壓，然而，必須購買繼電器將電壓變?yōu)?3 伏。

Inkbird SSR (photo by Christopher Aedo. CC BY-SA 4.0)

要運(yùn)行釀酒系統(tǒng)，你的樹莓派必須做兩個(gè)關(guān)鍵事情：測(cè)量來自幾個(gè)不同位置的溫度，用繼電器開關(guān)來控制加熱元件，樹莓派很容易來處理這些任務(wù)。

這里有一些不同的方法來將溫度傳感器連到樹莓派上，但是我找到了最方便的方法用單總線。這就可以讓多個(gè)傳感器分享相同的線路（實(shí)際上是三根線），這三根線可以使釀酒系統(tǒng)的多個(gè)設(shè)備更方便的工作，如果你要從網(wǎng)上找一個(gè)防水的 DS18B20 溫度傳感器，你可以會(huì)找到很多選擇。我用的是日立 DS18B20 防水溫度傳感器。

要控制加熱元件，樹莓派包括了幾個(gè)用來軟件尋址的總線擴(kuò)展器（GPIO），它會(huì)通過在某個(gè)文件寫入 0 或者 1 讓你發(fā)送3.3v 的電壓到一個(gè)繼電器，在我第一次了解樹莓派是怎樣工作的時(shí)候，這個(gè)用 GPIO 驅(qū)動(dòng)繼電器的樹莓派教程對(duì)我來說是最有幫助的，總線擴(kuò)展器控制著多個(gè)固態(tài)繼電器，通過釀酒軟件來直接控制加熱元件的開關(guān)。

我首先將所有部件放到這個(gè)電路盒子，因?yàn)檫@將成為一個(gè)滾動(dòng)的小車，我要讓它便于移動(dòng)，而不是固定不動(dòng)的，如果我有一個(gè)店（比如說在車庫、工具房、或者地下室），我需要要用一個(gè)裝在墻上的更大的電路盒，而現(xiàn)在我找到一個(gè)大小正好的防水工程盒子，能放進(jìn)每件東西，最后它成為小巧緊湊工具盒，并且能夠工作。在左下角是和樹莓派連接的為總線擴(kuò)展器到單總線溫度探針和固態(tài)繼電器的擴(kuò)展板。

要保持 240v 的固態(tài)繼電器溫度不高，我在盒子上切了個(gè)洞，在盒子的外面用 CPU 降溫凝膠把銅片散熱片安裝到盒子外面的熱槽之間。它工作的很好，盒子里沒有溫度上的問題了，在盒子蓋上我放了兩個(gè)開關(guān)為 120v 的插座，加兩個(gè)240v 的 led 來顯示加熱元件是否通電。我用干燥器的插座和插頭，所以可以很容易的斷開電熱水壺的連接。首次嘗試每件事情都工作正常。（第一次繪制電路圖必有回報(bào)）

這個(gè)照片來自“概念”版，最終生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)該有兩個(gè)以上的固態(tài)繼電器，以便 240v 的電路兩個(gè)針腳能夠切換，另外我將通過軟件來切換泵的開關(guān)?，F(xiàn)在通過盒子前面的物理開關(guān)控制它們，但是也很容易用繼電器控制它們。

控制盒子 (photo by Christopher Aedo. CC BY-SA 4.0)

唯一剩下有點(diǎn)棘手的事情是溫度探針的壓合接頭，這個(gè)探針安裝在加熱酒精容器和麥芽漿桶球形的最底部閥門前的 T 字型接頭上。當(dāng)液體流過溫度傳感器，溫度可以準(zhǔn)確顯示。我考慮加一個(gè)套管到熱水壺里，但是對(duì)于我的釀造工藝沒有什么用。最后，我買到了四分之一英寸的壓合接頭，它們工作完美。

軟件

一旦硬件整理好，我就有時(shí)間來處理軟件了，我在樹莓派上跑了最新的 Raspbian 發(fā)行版，操作系統(tǒng)方面沒有什么特別的。

我開始使用 Strangebrew Elsinore釀酒軟件，當(dāng)我的朋友問我是否我聽說過 Hosehead（一個(gè)基于樹莓派的釀酒控制器），我找到了 Strangebrew Elsinore。我認(rèn)為 Hosehead很棒，但我并不是要買一個(gè)釀酒控制器，而是要挑戰(zhàn)自己，搭建一個(gè)自己的。

設(shè)置 Strangebrew Elsinore很簡(jiǎn)單，其文檔直白，沒有遇到任何的問題。盡管 Strangebrew Elsinore 工作的很好，但在我的一代樹莓派上運(yùn)行 java 有時(shí)是費(fèi)力的，不止崩潰一次。我看到這個(gè)軟件開發(fā)停頓也很傷心，似乎他們也沒有更多貢獻(xiàn)者的大型社區(qū)（盡管有很多人還在用它）。

CraftBeerPi

之后我偶然遇到了一個(gè)用 Python 寫的 CraftbeerPI，它有活躍的貢獻(xiàn)者支持的開發(fā)社區(qū)。原作者（也是當(dāng)前維護(hù)者） Manuel Fritsch 在貢獻(xiàn)和反饋問題處理方面做的很好?？寺∵@個(gè)倉庫然后開始只用了我一點(diǎn)時(shí)間。其 README 文檔也是一個(gè)連接 DS1820 溫度傳感器的好例子，同時(shí)也有關(guān)于硬件接口到樹莓派或者芯片電腦的注意事項(xiàng)。

在啟動(dòng)的時(shí)候，CraftbeerPI 引導(dǎo)用戶通過一個(gè)設(shè)置過程來發(fā)現(xiàn)溫度探針是否可用，并且讓你指定哪個(gè) GPIO 總線擴(kuò)展器指針來管理樹莓派上哪個(gè)配件。

CraftBeerPi (photo by Christopher Aedo. CC BY-SA 4.0)

用這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行自制釀酒是容易的，我能夠依靠它掌握可靠的溫度，我能輸入多個(gè)溫度段來控制麥芽漿溫度，用CraftbeerPi 釀酒的日子有一點(diǎn)點(diǎn)累，但是我很高興用傳統(tǒng)的手工管理丙烷燃燒器的“興奮”來換取這個(gè)系統(tǒng)的有效性和持續(xù)性。

CraftBeerPI 的用戶友好性鼓舞我設(shè)置了另一個(gè)控制器來運(yùn)行“發(fā)酵室”。就我來說，那是一個(gè)二手冰箱，我用了 50 美元加上放在里面的 25 美元的加熱器。CraftBeerPI 很容易控制電器元件的冷熱，你也能夠設(shè)置多個(gè)溫度階段。舉個(gè)例子，這個(gè)圖表顯示我最近做的 IPA 進(jìn)程的發(fā)酵溫度。發(fā)酵室發(fā)酵麥芽汁在 67F° 的溫度下需要 4 天，然后每 12 小時(shí)上升一度直到溫度到達(dá) 72F°。剩下兩天溫度保持不變是為了雙乙酰生成。之后 5 天溫度降到 65F°，這段時(shí)間是讓啤酒變“干”，最后啤酒發(fā)酵溫度直接降到 38F°。CraftBeerPI 可以加入各個(gè)階段，讓軟件管理發(fā)酵更加容易。

SIPA 發(fā)酵設(shè)置 (photo by Christopher Aedo. CC BY-SA 4.0)

我也試驗(yàn)過用液體比重計(jì)來對(duì)酵啤酒的比重進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過藍(lán)牙連接的浮動(dòng)傳感器可以達(dá)到。有一個(gè)整合的計(jì)劃能讓 CraftbeerPi 很好工作，現(xiàn)在它記錄這些比重?cái)?shù)據(jù)到谷歌的電子表格里。一旦這個(gè)液體比重計(jì)能連接到發(fā)酵控制器，設(shè)置的自動(dòng)發(fā)酵設(shè)置會(huì)基于酵母的活動(dòng)性直接運(yùn)行且更加容易，而不是在 4 天內(nèi)完成主要發(fā)酵，可以在比重穩(wěn)定 24 小時(shí)后設(shè)定溫度。

像這樣的一些項(xiàng)目，構(gòu)想并計(jì)劃改進(jìn)和增加組件是很容易，不過，我很高興今天經(jīng)歷過的事情。我用這種裝置釀造了很多啤酒，每次都能達(dá)到預(yù)期的麥芽汁比率，而且啤酒一直都很美味。我的最重要的消費(fèi)者 —— 就是我！很高興我可以隨時(shí)飲用。

隨時(shí)飲用 (photo by Christopher Aedo. CC BY-SA 4.0)

這篇文章基于 Christopher 的開放的西部的講話《用Linux、Python 和樹莓派釀制啤酒》。

作者簡(jiǎn)介

Christopher Aedo 從他的學(xué)生時(shí)代就從事并且貢獻(xiàn)于開源軟件事業(yè)。最近他在 IBM 領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)極棒的上游開發(fā)者團(tuán)隊(duì)，同時(shí)他也是開發(fā)者擁護(hù)者。當(dāng)他不再工作或者實(shí)在會(huì)議室演講的時(shí)候，他可能在波特蘭市俄勒岡州用樹莓派釀制和發(fā)酵一杯美味的啤酒。