家庭用の発酵器では、高い割りに機能が少ないということで、自作することにしました。

パンと糀が上手に発酵できればいいくらいの気持ちで製作を始めましたが、
電子工作だけでなく、熱力学や、製パンの知識も得られる大変有益な製作となりました。

■4つの温度センサー
4つの温度センサーで、発酵室、加熱室、品物の内部温度、外気温の計測が可能。
業務用の発酵装置でもこれだけ細かくデータを取れるものは少ないので、非常に贅沢な仕様と言えます。

■安全な加熱方式
湯たんぽのように、熱湯で室内を暖めるため、火災の心配がありません。

■二層式
発酵室と熱源を別の部屋にすることで、加熱しすぎを防ぎます。
2つの部屋にはダンパーを設けることで、発酵室の温度制御をしています。

■電子ブザー
温度異常時等に、警報を鳴らして知らせます。
今回は動作するような状況にはなりませんでしたが、あると安心ですね。

■ロングケーブル
ロングケーブルにより、制御部を手元に持ってこれます。
温度の監視のため、いちいち近くまで行ったり、

スケッチの書き換え時に、Edisonを分解しなくて済みます。

■電動ファン
自然な空気の流れでは、加熱が間に合わなかったので追加。
スムーズに全体が温まるようになりました。

■冷却ダンパー
熱湯で加熱する方法では、冷却が必要になるほど発酵室温度は上がりませんでした。
自己発熱による品温上昇に対しても、品温が上がってから開いても遅いです。
品温が上がる前なら、加熱ダンパーだけでも対応できます。

ということで、冬場は冷却ダンパーは不要と判明。
夏場はまた事情が変わると思います。

■熱力学、製パンの勉強になる
100度の熱湯では、空気をそんなに高温に暖められないとか、
（今回の装置では、頑張って49度が上限）

40度程度の空気では、パン生地や糀の品温を、適正温度まで上昇させる能力は小さいとか、
（冷え切った状態から、適正温度まで上がるまでに数時間）

パンの捏ね上げ温度を守るのがいかに重要かとか、
（内部が適正温度になる前に、表面が過発酵になる）
（ふっくら発酵しないで、ペチャっと解けたようになる）

とにかく、たくさんのことを勉強できました。
子供の自由研究にどうですか！

制御部の簡単な回路図･･･というか、ポンチ絵を制作しました。
（各パーツの使用方法、工作等は、後半の製作篇をご覧ください。）

Edisonの電源をACアダプタから供給する場合は、温度センサの温度補償値を書き換える必要があります。
（理由はレビュー後半で解説しています。）

今回は、USBハブから供給しています。
Edisonと電源ボードは、GNDとGNDを接続しないと動きません。

温度センサの電源は、電圧が安定していないと精度が落ちます。

Edisonから取った電源は、無視できないレベルで揺らいでいたので、電源ボードから取りました。
サーボが動くと電圧が不安定になりますが、その間は温度計測は行わないので、問題にはなりません。

アナログポートはあと2つ空いていますが、I2Cポートと排他利用されています。
したがってI2C機器を接続していると、4つまでしか使えません。

では、実際の制御部の画像をご覧ください。

グッチャグチャ^^;

長らくお待たせしました。
今回のレビューのメインイベント、「糀の自作」を行いました。

■材料■

  米 ･･･2kg　粘りの強い品種は、種麹を満遍なくまぶすのが難しいのでお勧めしません
種麹･･･10g　下記の種麹を使用しました

■浸水
米を研いで、12時間以上浸水します。
完全に芯まで水を吸わせるため、ご飯を炊くときより長時間浸水する必要があります。

■蒸し
米をざるにあけ、30分以上水きりし、
蒸し器で、1時間蒸します。
炊いたときよりかなり硬く仕上がりますが、芯がゴリゴリ残っていてはいけません。
蒸し足りないよりは、蒸し過ぎのほうがいいです。

蒸しあがった米

■種切り
種麹を米に混ぜる作業のことです。
米が40度まで冷めたら、種麹を擦り込みます。

重要なポイントは、すべての米に、確実に、種麹を付着させること、
種切り完了時の品温が、30度以上あること、の2点。

最小限の種麹で満遍なく麹を繁殖させるのは、非常に技術がいるので、
今回は、規定の4.5倍の種麹（10g）を使用しました。

■発酵
米を鍋に入れ、発酵器上段へセット。
下段には、大鍋で熱湯を沸かしたものをセットしてあります。

オレンジのケーブルは、醗酵室と糀の温度を測る温度センサーです。（2つついてます）
青いケーブルは、加熱室の温度センサーです。

セット完了

醗酵室が25度を割ると急激に品温が低下してくるので、時々加熱用のお湯を沸かしなおします。
パンを焼いたときの教訓から、隙間を徹底的に塞いだ結果、30度以上の温度を10時間程度維持できるようになりました。
スタイロフォームは、15mmでも十分な断熱効果を確認できました。

■手入れ1回目
14~17時間で一回目の手入れ（かき混ぜて冷やす作業）を行います。
品温はおよそ34度くらいになってました。
この時点では発酵というより、腐敗に近い香りがしてました。

この辺から糀自体が発熱を始めます。
ひとまとめにしておくと、50度近くまで上昇することも。

■手入れ2回目～完成
品温が40～45度の間に納まるよう、数時間に一度手入れしつつ、仕込から計算して48時間発酵させます。
完成が近くなってくると、蓋をしていてもむせるほど部屋中に麹の香りが漂います。

■枯らし
発酵が終了したら、涼しい場所に広げ一晩熱と水分を飛ばし、完成です。

今回は心配しすぎて、35度前後で発酵させてしまいました。
破精廻り（はぜまわり、糀菌の繁殖具合のこと）にムラができ、フワフワになりませんでした。

■保存
生麹は日持ちしません。
マルカワ味噌さんの情報によると、冷蔵庫で20日ほどが限度だとか。
冷凍にすると6ヶ月もつそうですが、発酵力が弱まり味噌には向かなくなります。
そこで、常温で6ヶ月保存が可能な、塩切り麹にしました。

方法は簡単で、塩を投入して混ぜるだけ。
塩梅はこの後味噌に入れる量全部（1.2kg）を混ぜました。
保存だけ考えるなら、こんなに大量に入れなくて大丈夫だと思います＾＾;

糀の自作に先立って、完成した発酵器の具合を見るため、パンを焼きました。

パンの種類は、フランスパン系のバタールです。
名前は似てますが、バタールにバターは使いません。

パンは砂糖を入れないと発酵しないと誤解されている方がいますが、イーストはでんぷんを養分にできるので不要です。
というか、ハード系のパンに砂糖を入れると、日持ちしなくなるわ、風味悪くなるわ、いいことはありません。

■レシピ■
強力粉･･･250g
ドライイースト･･･3g
塩･･･5g
水･･･167cc

こちらの本のレシピを、イースト用にアレンジしました。

■調理■
塩は水に溶かしておく。
イーストと粉をさっと混ぜ、水を入れる。
全体に水が回ったら、手でコネコネする。

十分粘りが出たら、十分大きな容器にいれ、ラップ等で乾燥しないようにし、発酵工程へ。

圧力鍋のように密閉できる大きななべに熱湯をわかし、発酵機下段へ。
上段には、捏ね上がったパン生地を入れる。
隙間から熱が逃げるので、ティッシュを詰めたり衣類･毛布でくるんで断熱する。

起動後30分で、醗酵室は33度ちょっとに。（Cが加熱室、Dが醗酵室）

起動後1時間で37度近くに上昇！（Cが加熱室、Dが醗酵室）

断熱が不十分なのか、1時間半後には30度ギリギリ程度まで低下。（Cが加熱室、Dが醗酵室）

お湯を沸かしなおし、合計3時間程度発酵させたでしょうか。
完全に過発酵してました汗

気を取り直しササっと整形、2次発酵兼ベンチタイムを40分。
バタールにはとても見えない不恰好っぷり＼(^o^)／

210度で20分焼いた。

発酵加減の見極めミスで、ウルトラスーパーハードなパンになりました。
過発酵すると、ご覧のとおり焦げ色が薄くなります。
形もなんでしょうこれは^^;
味は、焼きたて冷めたては、まずまずおいしかったです。
（パンというのは、焼きたてアツアツのパンは非常においしくありません。冷めたてが最もおいしくいただけます。）

■発酵機はどうだったのか■
イーストの発酵温度は一般的には40度です。
熱湯で加熱すれば50度くらいいくのではと期待してましたが、最高37度止まり。

加熱ダンパーが閉じる温度は39度に設定してましたが、当然動作せず。
冷却ダンパー（動作点43度）は全く無用でした(；・∀・)

本格的に安定した運用をするには、電気ヒーターが必要ですね。
いい勉強になりました。

■センサーの選定■
温度センサには測定原理や、接続方法等の違いで、数多くの製品が売られていますが、
　・温度変化と出力値が比例している･･･温度の計算が楽
　・精度が良い･･･校正が楽
　・工作が楽･･･回路製作の手間が省ける
　・プログラムが楽
　・安い
という点を考慮し、ワンチップのアナログセンサ【LM61CIZ】を選びました。

LM61CIZは、温度を電圧の変化で出力するアナログセンサです。
秋月電子通商で、4個100円で購入できます。

■仕様■
特別な周辺回路は不要。
電源とGNDを接続し、Intel Edison for ArduinoのAnalog INに刺すだけ♪

温度が1℃変化すると、出力も10mV変動するので、温度の計算が楽チン。
チップ内でバイアスが600mVかかっていて、マイナス温度の測定も楽。
（300mV時にｰ30℃、600mV時に0℃、1600mV時に100℃となります。）

温度センサとしては高精度。
ただし、+-4℃と無視できない誤差がありますから、スケッチできちっと校正する必要があります。
（ずれてる分を加減算すればいいです）

■製作■
センサー単体では、本体から離れた部品は測定できませんから、ケーブルを取り付けます。
今回は、センサー2個つきのケーブル1本(オレンジ)、1個つきのケーブル1本（ブルー）、ショートケーブル1本（より線）の、3本を作りました。

このケーブル、電子機器用ではなくプロ向けのマイク用です。
選定理由は、多芯、しなやか、高品質、色が豊富なんといっても安いからです。
(参考価格：L-4E6S･･･100円/m　多芯シールドケーブル･･･200～500円/m)

庫内･熱源センサーケーブル（オレンジ）

オレンジケーブル配線図

発酵物センサーケーブル（ブルー）

ブルーケーブル配線図

外気センサは、ケーブルを引っ張りまわす必要がないので、電線の端材でサクっと仕上げました。
5V、OUT、GNDを1本にまとめると、センサ出力がかなりふらつきます。

OUTは5Vとは別に、GNDとより合わせてください。

外気用センサケーブル

外気用センサケーブル配線図

■スケッチ■
温度の取得は、ADCの値として読み込みますが、その前にADCの分解能を10bitから12bitに変更しておきます。

     analogReadResolution(12);

     ※setup関数か、loop関数内で宣言しないと、エラーが出ます

続いて、値を読み込みます。

     float val = analogRead(A0);

ここで得られた値は、センサーの電源電圧(私の場合は5V=5000mV)を、4095段階で表現しています。
つまり、Analog INの値を4095で割って、10mV（1℃あたりの電圧変動値）で割ると、温度に変換できます。

     float celsius = (val*5000/4095)/10; //DC IN給電の場合
     float celsius = (val*4750/4095)/10; //USB給電の場合

このままではバイアス分の600mVが加わったままの結果、つまり60度高い温度になりますので、60℃を減算します。

このとき、温度センサの誤差をいっしょに差し引きます。

     celsius -= 62.5;

私の場合は4.5℃ずれてました。
センサの公証誤差より大きい値ですが、Intel Edison for Arduinoの場合誤差が大きくなる傾向にあります。
USB給電と、DC IN給電でAREFの基準電圧が変わるので、上の赤字部のようにソースを書き換える必要があります。

■表示機の選定■
当初はLiquid Crystalライブラリを使おうと、シリアル接続のLCDキャラクタ表示機を使おうかと思ってましたが、貴重なポートを大量に浪費するため、
SeeedStudioのGROVE-LCD RGB Backlightを選びました。

■製作■
製作といっても、下記のベースシールドを介してケーブル1本つなぐだけ^^;

■スケッチ■
https://github.com/Seeed-Studio/LCD_RGB_Backlight_Suli

こちらからライブラリをダウンロードし、Edison用Arduino IDEのlibrariesフォルダへコピーしておきます。

   #include <Wire.h>
   #include <Servo.h>
   #include "rgb_lcd.h"
   rgb_lcd lcd;

   void setup(){
     lcd.begin(16, 2);
     lcd.setRGB(25, 25, 25);
     lcd.print("Wellcome");
     lcd.setCursor(0, 1);
     lcd.print("Multi Fermenter");
     lcd.setCursor(0, 0);
     delay(5000);
   }

lcd.setRGB();で、バックライトの色や輝度を変更できます。
Wellcome Multi Fermenter と5秒間表示されたあと、void loop()を実行します。

表示を消すときは、

     lcd.clear();

を実行します。
そのほかにも、文字列をスクロールしたり、点滅させたり、右から書いたり、といったことが可能。

■機種の選定■
国産メーカーのサーボと互換性が高く、Arduinoでの使用でもある程度実績のある、GWS S03T/2BBMG（台湾製）を選びました。
コネクタはJR（日本遠隔制御株式会社）タイプ。

国産品は5000円～1万円以上と高価ですが、こちらのサーボは1個1000円。

■製作■

このサーボが動作するArduinoのポートは9と3ですので、制御線をそこに2台接続します。

それ以外のポートでは動作しません。

電源はIntel Edison for Arduinoから取ると、電流容量不足でシステム全体が落ちます。
かまわず動かし続けると、最悪Intel Edison for Arduinoが破壊されますので、かならず外部電源を用意しましょう。

その際、外部電源と、Intel Edison for ArduinoのGNDを接続しましょう。

そうしないと、これまたシステム全体が正常に動作しません。

■スケッチ■

Arduino IDEの標準ライブラリを利用できます。

   #include <Servo.h>

   Servo servo;

   void setup(){

     servo.attach(9,1000,2000);  //可動範囲を指定した、ポートの割り当て
     servo.write(170);  //170°まで回転
     delay(1500);  //サーボが落ち着くまで処理停止
     heatingServo.detach();  //割り当てたポートの開放

   }

■取り付けとケーブル延長■

端材で棚へ取り付け、ケーブルを延長しました。

赤い極太ケーブルがサーボ2台へ繋がってます。

■部品の選定■
ただ鳴ればいいだけですので、価格だけで選びました^^;
村田製作所のPKM13EPYH4000-A0という製品です。
1個30円。

■加工■
画像の通り、線とコネクタを繋いだだけでフィニッシュです^^;;

■スケッチ■

     tone(13,2000,200) ; //出力ピン、周波数、鳴動時間(ミリ秒)

たったこれだけ。

■■ジャンパ･スイッチ■■

Intel Edison for Arduinoには沢山のジャンパ、スイッチが取り付けられています。

これらのジャンパの設定を適切に行わないと、最悪製品が故障するので、きちんと機能を把握しましょう。

J8：AREF電圧設定　AREF･IOREF切り替え
Analog INの基準電圧を、AREFと、IOREF（デフォルト）のどちらかから選択できます。
IOREFに設定した場合、さらにJ9のジャンパ設定に応じ5Vと2.5Vから基準電圧を選べます。
IOREFが3.3Vのとき、基準電圧が3.3Vではなく、2.5Vになることに注意してください。
AREF側に切り替えた場合は、AREFポートから所望の電圧を入力します。

J9：IO電圧設定
IOポートの電圧を設定するジャンパです。
3.3Vと5Vから選択できます。
デフォルトでは5Vに設定されています。

J11、J12：PWMポート設定端子
Intel Edison for Arduinoで使用できるPWMポートは、4つ。
本系Arduino UNO R3は6つ。
このジャンパによって、本家Arduinoの6ポートから、任意の4つを選択できます。

J13：外部充電池設定
LiPo電池などの充電池を接続する際、使用するようです。
バッテリコントローラの温度センサポートへ繋がっているようです。
詳しい仕様は調べてませんので、ご利用の際はマニュアルを十分読んでください。

SW1：USBホスト・クライアント設定
J16のUSBポートは、ホストモードとクライアントモードを排他利用しており、
このスイッチにてどちらで動作するか、設定できます。
デフォルトではクライアントモードになっています。

SW1UI1：シールドリセット
シールドのみリセットされます。

SW1UI2：主電源
パソコンの電源ボタンと同じような機能です。

SW1UI3、SW1UI4：リカバリ用スイッチ
端末をリカバリするときに使います。

RMボタンは、2つあるリカバリモードを選択するときに押下します。

SW1UI5：端末リセット
端末が強制的に再起動します。

■■基本的な使用方法■■
Edisonドライバ、
USBドライバ
を予め、インストールしておきます。

J16のUSB、J8のUSBの順番で、パソコンに接続します。
これでEdisonが起動し、パソコンに接続できました。
※USBハブを使用すると、正常に接続できません。

■■電源電圧について■■

Intel Edison for Arduinoは、USBバスパワーと、DC INどちらでも動作するよう設計されていますが、

2系統の電源から供給される電圧は、微妙に異なります。

USBバスパワーでは、システム電圧は4.75V、IOREFも4.75Vです。

DC INでは、システム電圧5V、IOREFも5Vです。

USBバスパワーで動かす場合、Analog INのAREFも4.75Vになり、5Vのつもりでスケッチを設計していると、正しい結果が得られなくなります。

また、別電源の周辺機器や、厳密な電圧を要求する機器と接続した場合、常にストレスがかかります。

■■ファームウェアのアップデート■■
J16、J8のUSBをPCに接続後、7～15VのACアダプタを、Intel Edison for ArduinoのDCジャックへ接続します。
新しいファームウェアをダウンロードし、解凍します。
Edisonが外部メモリとして認識されていますので、そこへ解凍したファイルを全てコピーします。
EdisonへTera Termやputtyといったターミナルからログインし、ユーザーroot、パスワード無しでログインします。
reboot otaというコマンドを実行し、完全に再起動するまで数分待ちます。

■■初期設定■■
configure_edison -setupというコマンドを実行する。
すきな端末名をタイプし、Enter、Yとタイプし、さらにEnter。
パスワード設定を要求されるので、2回入力し設定します。
WiFi設定するかどうか聞かれるので、YとタイプしEnter。
SSIDを自動でスキャンします。
このとき、EdisonのチップWiFiアンテナの感度があまりよくなく、スキャンできない場合があります。
そのときは、Edisonをアクセスポイントに向けてください。
ネットワークのリストから、接続したいSSID名の頭の番号をタイプし、Enter。
ネットワークのパスワードを入力し、Enter。

設定が終了したら、ipconfigというコマンドで、IPアドレスを調べておきましょう。

■■SSHでログイン■■
Edisonは標準でSSHサーバーがインストールされています。
WiFi設定が正常に終了していれば、SSHクライアントからログインすることが出来ます。
パソコンを有線で接続できない状況も多々あるので、非常に便利ですね。

■■I2Cのテスト ～加速度センサを動かす～ ■■
Intel Galileoで使用した加速度センサを動かしてみました･･･が動かない汗
シリアルでのデータ送信は簡単に動きましたが、、、、なぜだろう。

■■XBeeを動かす■■
こちらもIntel Galileoと同じソースとハードが、ポン付けで動作しました。
Bluetoothも、WiFiも標準搭載なので、あまり必要ないかもしれませんが。

■■取り扱い難易度■■
発酵器開発前にざっと触った感じでは、本家Arduinoと違い、電子工作、プログラミング初心者にはまず扱えないと思います。

オンラインマニュアルも、改稿ごとに内容が充実してきているとはいえ、まだ電子工作初心者には情報不足です。
英語のマニュアルしかありませんし。

ある程度知識があれば、マイコンボードとしては破格の高性能を利用し、本家Arduinoではできないようなすばらしい試作機を製作できます。