電子工作１１ – 甘酒と納豆用恒温器の製作

概要

　　今回は、前の電子工作１０の甘酒恒温器を更に改良し、同じ醗酵食品の納豆の醗酵にも適するように改良した。すなわち、目標は以下のようである。

１）納豆の醗酵温度域（４０°Ｃ前後）も選択できるようにする。

２）サーミスタからの入力線の外れを検知し、動作を停止できるようにする。

回路をほんの一部、プログラムはかなり大きく変えた。12F675のGPIO.2(PIN5)に、甘酒と納豆モードをスイッチで切替えのための入力線を加えた。プログラムに関しては、甘酒と納豆モードの切替えを判別するための機能、更に、サーミスタからの入力線が何らかの理由で外れた場合に、システムを停止させる機能を加えた。

　恒温器の本体として、今回は、蓋付きのダンボール箱（無地良品製、ダンボールふた式・中・ベージュタイプ“Ｘ”、サイズ１６Ｘ２５Ｘ３５ｃｍ、￥４７３）を使ってみることにした。ただ、そのままでは６０Ｗ電球（17mm）でも熱が逃げて６０°Ｃに達しないので（外気温１５°Ｃ位で）、箱の外側に厚さ０．５ｃｍの発泡スチロール製シート（ダイソーカラーボードＮｏ．４）をはって断熱した。

　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　甘酒と納豆恒温器の全体図

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　恒温器の内部

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　簡単に取り外しできるランプヒ−タ部分

回路

　　今回の回路は、電子工作１０のものとほぼ同じであるが、次のような変更を加えた。

1) 入力ポートGPIO.2 (Pin5)に、甘酒（５５ー６０°Ｃ）と納豆（４０°Ｃ前後）の加熱を切替えるスイッチを設けた。すなわち、スイッチがOFF　(Vdd)の時は5V ("H")が、ON (Ｇｎｄ)の時は0V ("L")がこのピンに加わる。これをプログラムの中で検出し、判別する。

２）　内部の空気攪袢の為のファンをDC12Vの大き目(直径55 mm)のものに変え、風量と耐久性に配慮した。

３）　したがって、PIC用電源5Vとファン用電源12Vは、ACアダプタ（ＤＣ１２Ｖ）と三端子レギュレータ（５Ｖ）を組み合わせてつく

った。

最初、スイッチONの時、緑のLEDが点灯するように回路を組んだが、誤動作することが分かった。つまり、納豆モード（GPIO.2への入力"H"）で動作している時に、甘酒モード（入力"L"）に変えると、時として（１０回に１回位の割合で）、モード変換が起らずに、納豆モードが続くことがあった。プログラムを変えたりしたが、なかなか直らない。試しに緑のLEDを除いてみた（これが有ると、ピンへの入力電圧は"L"で、1.87Vほど）。すると入力電圧は"L"で、0V になり、以後、誤動作がなくなった。PICでは、2V以下が"L"とみなされと思っていたのが間違いで、実際は、0.8Vであることが分かった。

この問題の解決で、最初につくったプログラム（ＴｈＮ６７５.BAS）には何の問題もないことが分かった。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　甘酒と納豆モードを切替えるスイッチを付けた

プログラム

甘酒に加えて、納豆の加温も出来るようにしたので、両者の切替えをスイッチの状態を読込み分岐させる部分が加わった。IF GPIO.2=0 からI=350 の部分で、550（甘酒）、350（納豆）は器内温度のON/OFFコントロールの判別に使う係数である。さらに、サーミスタにつながるケーブルが何らかの理由外れた場合には（GPIO.0　(Pin7)の入力値が０Ｖになる）、プログラムが停止するようにした。“サーミスタケーブル外れチェック”の部分がそれである。したがって、Lampを連続してON/OFF制御中は、毎回必ず、従来からの“異常高温チェック”と今回の“ケーブル外れチェック”をすることになる。　下にプログラムのフローチャートを示す。

'****************** プログラミング備忘録 ********************

'ThN675.bas - modified on 2006.1.25 11:10 pm

'Title: Amazake+Natto Heater using 12F675

'Cable disconnect" & "High temp" checks were placed within Loop1 routine.

'Experienced that Ama/Natto mode switching didn't work correctly: Natto

'mode switching (ON/OFF at about 40C) sometimes continues even after the mode

'S/W in Natto mode is turned to Amazake mode when Red-LED was off.

'This problem was found to have been due to too high "L" level voltage (1.87V)

'added to GPIO.2. So Green LED was removed and the "L" level voltage dropped

'to 0V. After that the occurring of the error stopped.

'Ama/Natto mode change by S/W is feasible even while program is operating..

'The first program didn't work. The reason was to have defined "I" as "byte".

'It should have been defined as "word". This was the key point!

'************** プログラムの概要 *******************

'This program executes the following processes.

'(1) Select Amazake or Natto mode by checking the input from GPIO.2 (Pin 5).

'(2) Provide the step numbers to the Amazake and Natto modes.

'(3) Carry out “Cable disconnect check” by examining the level of Vin.

'(4) Carry out “Abnormally high temp check” by examining the level of Vin.

'(5) Then, the lamp heater control routine starts

‘(6) Return to (1)..

'************** PIC12F675のピン結合 *****************

'Pin 1: Vdd (from 5.10V of 3-pin regulator. used as +Ref for ADC)

'Pin 8: Vss (used as -Ref for ADC)

'Pin 7: GPIO.0: input - connected to (10K-thermistor + 10K-VR(0-5V))

'between Vdd and Vss

'Pin 6: GPIO.1: output - connected to +pole of SSR (Solid State Relay)

'via 330 ohm (exp'ly decided)

'Pin 5: GPIO.2: input to distinguish between Amazake ("L") and Natto ("H")

'modes, connected to Vdd via 10 K.

'Pin 4: MCLR - connected to Vdd via 4.7K (external reset)

'*************** ここからがプログラム本体 ***************

ADCON0=%10000011 '=131 (decimal)

'bit7=1(right justified), bit6=0 (Vdd used as volt reference for ADC),

'bit5-4=00 (unimplemented), bit3-2=00 (channel 0-An0),

'bit1=1(starts right away), bit0=1 (on operation)

ANSEL=%00010001 '=17 (decimal), sets Fosc/8 and GPIO.0 as ADC input

'bit7=0 (unimplemented), bit6-4=001 (Fosc/8?),

'bit3-2-1=000 (Digtal I/O pins), bit0=1(Analog input)

TRISIO=%00001101 'GPIO.0 (thermistor), GPIO.2 (Ama/Natto mode selection),

'and GPIO.3 (Reset) are inputs.

CMCON=7 'turns off comparator function

Define ADC_BITS 10 '10-bit ADC used

Define ADC_CLOCK 3 'Internal clock used

Define ADC_SAMPLEUS 50 'Sample timing

Vin var word 'Vin - voltage input from thermistor+VR for box temp

I var word 'I - two threshold step values for Amazake and Natto

'Note I is larger than a byte (256), e.g. 350, 550, so

'use "Word"(16-bit,65535 max). Otherwise doesn't work!!!

Lampht var GPIO.1 'Lampht - Lamp heater

Start:

'*******　甘酒か納豆モードの選択 ********

Loop1: If GPIO.2=0 Then 'Check Ama/Natto mode select S/W ("0"="L" Amazake).

I=550 'Step number for Amazake (55 - 60C)

Goto LampON

Ｅｎｄｉｆ 'Otherwise go to the next step

I=350 'Step number for Natto (about 40C)

LampON: High Lampht 'Lampht -> ON (turn on)

'******　サーミスタケーブル外れチェック ******

'When R-LED is on, the program goes to Halt if thermistor cable to

'GPIO.0 (pin 7) is disconnected (proved!)

ADCIN 0, Vin 'Read Vin from GPIO.0 (AN0).

Pause 50

If Vin=0 Then 'Vin was found to become 0 V (actually measured) when

'the cable to GPIO.0 was disconnected.

Goto Halt

Endif

'**********　異常高温のチェック　*********

ADCIN 0, Vin 　 'Read Vin from GPIO.0 (AN0).

Pause 50 'Wait 0.05 sec (Delay but not polling is used).

If Vin>625 Then 'This value was exp'ly found (0 - 1023 steps)

Ｇoto Halt 'Shut down the system.

Ｅndif

'********* ランプヒータ制御ルーチン ********

ADCIN 0, Vin 'Read Vin from GPIO.0 (AN0).

Pause 50

If Vin>I Then 'This value was exp'ly found (0 - 1023 steps)

Ｇoto LampOff 'Go to Lamp-off routine

Endif

Goto Loop1

LampOFF: Low Lampht 'Lampht -> OFF (turn off)

Pause 10000 'Wait 10 sec.

Loop2: ADCIN 0, Vin 'Read Vin from GPIO.0.

Pause 50

If Vin<I Then

Ｇoto Start 'Go to Start

Ｅndif

Goto Loop2

Halt: Low Lampht 'Turn OFF the lamp heater - shut down the system.

End 'End the operation.

‘**********　プログラム本体はここまで　***************

‘**********　秋月のプログラマで焼く時の設定　*********

'Note: AKI Programmer's configs. - FOSC: INTOSC (GP4:I/O), WDTE: Enable,

'PWRTE: Enable, MCLRE: MCLRpin (external SW), BODEN: Enable,

'CP/CPD: Not protected

**** 上記プログラムのHex File(ThN675.HEX) の内容 ****

:020000040000FA

:100000005C280F39A00083161F088F3930389F00F5

:1000100083120310A00DA00D1F08C1392004013860

:100020009F000030A10032302B209F149F1816280B

:100030001E08A10083161E085728A301A200FF3046

:10004000A207031CA307031C57280330A100DF30BD

:100050002B201F28A101E83EA000A109FC30031CB1

:100060003428A00703183128A0076400A10F312805

:1000700020183A28A01C3E2800003E280800A200B4

:1000800003304728A20006304728A2000530A80008

:1000900023082102031D4E282208200204300318E1

:1000A0000130031902302805031DFF305728831340

:1000B000031383126400080083309F0083161130FD

:1000C0009F000D30850083120730990064000519E8

:1000D0006E282630B8000230B90072285E30B800B1

:1000E0000130B90085148316851000308312012079

:1000F000BA002108BB0032301D203A08A0003B089E

:10010000A100A30100304520031D8728C728003027

:100110000120BA002108BB0032301D203A08A0009F

:100120003B08A1000230A30071304220031D992832

:10013000C72800300120BA002108BB0032301D2042

:100140003A08A0003B08A1003908A3003808422063

:10015000031DAB28AC2866288510831685108312F2

:100160002730A30010301E2000300120BA002108E3

:10017000BB0032301D203A08A0003B08A10039081E

:10018000A30038083F20031DC6286628B428851020

:0A0190008316851063008312CA284D

:02400E00FC3F75

:00000001FF

:

納豆をつくってみた

ネット上に載っている様々な自家製納豆づくりの情報をもとに、今回製作した恒温器を用い、納豆菌の代わりに市販の納豆を使って実際に納豆をつくってみた。

材料：　大豆（ＳＡＶＩＮＧＳ、国産２５０ｇ入り）、市販のパック入り納豆（３パック￥１００のもの）

容器：　蓋付きポリプロピレン製（１．５Ｌ、２０X１５X８（H）ｃｍ、電子工作１０で使ったものと同じもの）

手順：　大豆約１００ｇを一晩水に浸けた後、圧力釜で、箸先でちょっと押すとすぐ潰れてしまう程度に、２０分位煮た。　予め熱

湯で殺菌した容器に、パック入り納豆（全量の４分の１位）を入れ、湯を２０ｍｌほど加えてかき混ぜた。次いで、水切り

してある煮豆を加え、納豆菌が良く分散するように、スプーンでかき混ぜた。蓋をして、容器を恒温器に入れ、加熱を

開始した。この容器は、もともと即席ラーメンを電子レンジでつくるのに使うものなので、蓋と容器本体の間に３つの

蒸気抜き口が設けてあり、空気が出入りできるので、醗酵に適すと思われる。

食感：　一応糸を引き、独特の臭いもして納豆らしいが、市販品のようではない。柔らかい煮豆を食しているような感じである。

大豆が大きいこと、それに納豆菌として使った市販の納豆を溶いた水の量が多かったようである。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　市販の納豆（パックの約４分の１）を20ｍｌの湯に溶いたもの　

　　　　　　 　　　　　　　　　上記に煮豆を加え、良くかき混ぜたもの（このあと、２４時間醗酵させた）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４０°Cで約２４時間醗酵させた後、４日間冷蔵庫で保管したもの

後日、納豆菌（商標“納豆素”　３ｇ入り、大豆３０ｋｇ処理用、￥６３０）を新宿京王デパート８Fの富澤商店で入手し、それを使って納豆をつくってみた。材料、容器、それに、手順は上記の場合とほぼ同じ。ただ、今回は型崩れしないように大豆をより慎重に扱い、また、米粒の大きさに相当する位の量の納豆菌（乾燥大豆１００ｇに対して）を、容器中で、８０°位の湯、約１０ｍｌに溶き、その容器にまだ熱い状態（７０−８０°C）の煮豆を加えて、慎重にかき混ぜた。そして、４０°Cに設定した恒温器で２４時間保温した。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　納豆菌（商標“納豆素”）―さらさらした粉末

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　納豆菌を使ってつくったもの。２４時間程度で良く醗酵がすすむことがわかる。

ポイント：

１） 雑菌の繁殖を防ぐため、煮豆が熱い内（８０°C位？）に納豆菌を混ぜる。

２） 混合用のスプーン、醗酵容器、布きんなど、すべて熱湯や蒸気で殺菌する。

３） 醗酵容器の上蓋の下に水滴を取るために、殺菌した布きん、または、クッキングペーパーをはさむ。

４） 醗酵容器内の煮豆は最大で３層まで。

５） 空気（酸素）の流通にも配慮する。

６） 煮豆の表面が傷まないように配慮する。

７） 小さい大豆を使う方が、良く糸をひく納豆ができるようである。

８） ２４時間の醗酵終了後、冷蔵庫で２−３日熟成すると、本来の味やまろやかさが出るようである。

　余談

　　　　醗酵用の恒温器づくりも今回で３台目、材料集め、電子回路づくり、それに、プログラムの作成に、大分要領が良くなってきた。経験とは不思議なもの。とにかく自分で作ってみると、いろんなことが勉強できる。もっとも、温度の自動制御とは言っても、スイッチをＯＮ／ＯＦＦするだけの超簡単なものだが。もう一つ、この恒温器を甘酒と納豆の醗酵に交互に使う場合には、お互いの菌が汚染しあう可能性があるので、滅菌する必要があると思われる。方法としては、恒温器の内部を長時間太陽に当てる、甘酒モード（６０°C、または、VRを回して温度を上げて）で蓋を一部開け加熱する、自家製ビール醸造用の殺菌アルコールを使うなどが考えられる。小生の場合、納豆をつくった後に甘酒をつくる時、電子工作６で使った殺菌灯ナショナルGL-30を２時間ほど、位置を変えて照射した。効果のほどは定かではないが。

市販の納豆を使ってつくった納豆も、冷蔵庫で保存しながら、インスタントラーメンなどに混ぜて食し、結局、2週間ほどなくなった。今回の納豆菌でつくったものは、見栄え、味とも、すこぶる良好。

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