Regelbare Thermostate für Einkreiser wie Gaggia & Co?

hi ergojuer,

einkreiser mit regelbarem thermostat gibt es, z.b. meine zaffiro. mir persönlich scheint der aufwand allerdings unproportional hoch um eine maschine mit so einem kleinen boiler wie z.b. die gaggia cc nachträglich damit zu versehen. zum einen kostet der regelbare thermostat sicherlich wesentlich mehr als ein festthermostat und zum anderen ist z.B. in dem kessel der zaffiro eine relativ - mehrere cm - lange bohrung angebracht, in dem das thermoelement seinen platz hat.
wenn du mehr über die zaffiro lesen möchtest, auf home-baristadotcom gibt es eine sehr informative rezension mit bildern über die maschine zu lesen.
ansonsten, wenn du mehr darüber wissen willst, wie das konkret in der maschine gelöst ist, dann schreib mir doch ´ne pm und ich mache vielleicht mal ein paar photos davon.

schönen gruss, werner

 

Re: Regelbare Thermostate für Einkreiser wie Gaggia & Co

also die 'großen' einkreiser haben ein verstellbaren thermostat, die domobar hatte auch einen. aber wenn du den verstellst, machst du nen schuß ins blaue und kannst nur messen, was du 'angestellt' hast. die schalthysterese ist in den selteneren fällen einstellbar und so kannst du nur bisschen dran drehen, dann messen, evtl. die halbe stunde warten, bis alles durchgewärmt ist und das ganze von vorn, bis du erreicht hast was du magst.
also wenn du schon umbauen/umrüsten magst, würde ich dir empfehlen den zweipunktregler gegen einen kontinuierlichen regler zu tauschen (also pid) entweder du nimmst den 'aufwändigen' weg und besorgst dir lauter einzelkomponenten oder alles integriert, teile gibts in jedem gut sortierten elektronikfachhandel (conrad & co, professionellere lösungen zb bei eurotherm, w&b elektronik, jumo ect. pp....)
du musst ja keinen durchbruch im gehäuse anfertigen, sondern kannst das irgendwo extern in ner box unterbringen, so daß es jederzeit zurückrüstbar ist.
der vorteil liegt auf der hand: du siehst direkt, was du eingestellt hast und im normalfall ist es auch reproduzierbar, einmal 90grdc bleiben halt auch bei einer erneuten einstellung 90grdc; beim bimetallthermostaten ändert sich die schalthysterese in abhängigkeit der schaltfrequenz und des alters natürlich, außerdem verbrauchen sich diee kontakte bei einer zu hohen schaltfrequenz (schalthäufigkeit bei so kontakten ist ca 100.000 - 1.000.000, das ist schneller erreicht, als man glaubt, wenn man schwankungen eliminieren mag )sehr schnell, ein solid-state-relay ist da verschleißärmer (aber nicht unkaputtbar...)

klar ist, daß du natürlich keine wunder erwarten darfst, aber das ist wohl besser, als an irgend einer schraube zu drehen. beim nächsten mal, wenn du die wieder so einstellen magst, drehst einen millimeter zu weit oder zu wenig und erreichst doch wieder nicht die gewünschte temperatur...

 

Re: Regelbare Thermostate für Einkreiser wie Gaggia & Co

Regelung ist Regelung. Ob per Zweipunktregler mit seiner Hysterese oder per PID macht nur einen Unterschied in der Regelgüte (sprich Temperaturschwankungen). Der PID-Regler macht übrigens auch nur PWM (schaltet also das Heizelement ein und aus, es gibt keine "analoge" Leistungssteuerung). Die Zweipunktregler schalten stur bei einer bestimmten Temperatur ein und bei einer anderen, höheren aus, der Unterschied ist die Hysterese. Es gibt keine Vorkehrungen gegen Überschwinger etc. Ein PID-Regler (PID heisst übrigens Proportional-Integral-Differential) kann dagegen feinfühliger regeln, bei hinreichend hoher PWM-Frequenz (im Bezug auf den betrachteten Zeitraum) gibt es keine Zickzack-Temperatur um die Soll-Temperatur, sondern eine viel glattere Kurve ohne große Überschwinger beim Nachheizen.

Ein gemeinsames Problem haben beide: die Heizleistung ist eigentlich zu klein für die Anforderungen, sprich: trotz voller Leistung würde die Temperatur des Brühwassers viel zu stark sinken, wenn man kontinuierlich beziehen würde. Da ist es völlig egal, ob PID oder sonstwas, mehr als voll auf kann kein Regler. Das ganze funktioniert nur, weil die Wärmekapazitäten von Kessel/Thermoblock, Brühgruppe etc. ausreichend für einen Bezug ist und danach eine Pause gemacht wird. Bei solchen Verhältnissen hat es jeder Regler schwer, weil er schnell an Anschläge läuft. Es ist kein Zufall, daß die höchstgelobten Espressomaschinen (La Marzocco, Synesso etc.) alle einen eigenen Kessel mit Brühwasser haben, der letztendlich einen großen, temperaturstabilen Puffer darstellt. Damit ist es kein großes Problem, auf Bruchteile eines Grads konstante Temperaturen am Brühkopf herzustellen. Theoretisch könnte man mit hinreichend Power an der Heizung mit einer sehr kleinen Maschine (also kleinen Zeitkonstanten) die Temperatur aktiv ausregeln, sprich die Temperatur des Wassers erst kurz vorm Brühkopf einzustellen. Das würde aber gewaltigen Aufwand bedeuten (die Heizung müsste heftig dimensioniert werden, um schnelle Regelantworten zu kriegen) und das andere ist gut genug, also macht das keiner. Bei kleinen Maschinen wie der Silvia oder ähnlichen ist es schwierig.

Martin

 

Schnelle Regelung mit Thermoblock denkbar?

@MartinJ

:idea: Bleibt aber noch die Frage, ob dies vielleicht mit einer Thermoblock-Maschine, wie z.B. einer Quick Mill direkt möglich wäre, da die auf Grund des Durchlauferhitzer-Prinzips kleine Wärmekapazitäten, wenig Puffer und viel Leistung haben?

 

@ swenny: nein, denn auch der thermoblock ist eine art puffer, wenn du genug wasser ziehst, kühlt der thermoblock aus und dann sinkt eben auch während des bezuges die temperatur


@ martin: bingo, allerdings werden heizungen nicht über pwm sondern über eine 'einfache' schwingungspaketsteuerung gefahren. die netzfrequenz bleibt ja unangetastet und im grunde schaltest du nur recht häufig das netz zu, die kleinste regelbare einheit in diesem falle ist eben ein netzsinus
man müsste es evtl mit einem phasenanschnitt probieren, so wäre eine analoge und eben auch voll kontinuierliche regelung möglich, zum einen ist das aber schwachsinnig von wirkungsgrad und dem aufwand der regelgüte her, zum anderen funktionieren die schwinungspaketsteuerungen spitzenmässig aufs grad genau und mehr.

wenn man die heizung entsprechend überdimensioniert, muss die regelung SEHR feinfühlig arbeiten, sonst haut dir bei einem großen bezugsvolumen die temperatur nach oben ab und du bekommst nen heftigen überschwinger, das andere extrem wäre, daß es eben nicht schnell genug geht, d-anteil hin oder her, und die temp langsam wieder fällt
vielleicht könnte man das mit ner art mischerbatterie und 'zu heißem' boilerwasser einfacher regeln

 

Hat sich jemand schon mal diesen PID-Link angeschaut?

 

ordentlicher batzen geld, ist aber schon bekannt gewesen

 

Hallo erstmal an Alle,

bin auf der Suche nach Informationen zu einstellbarer Brühtemperatur auf diese Seite gekommen.

Nachdem mir bei meiner Maschine aufgefallen ist, dass viele stärker geröstete Kaffees besser schmecken, wenn man etwas kälter brüht (z.B. indem man vorher eine Tasse leer rausläßt oder die Maschine vorher kurz abschaltet), wollte ich mir einen einstellbaren Thermostaten einbauen. Dazu habe ich erstmal aufgemacht. Auf dem Kessel klebt ein Temperaturschalter mit Solltemp. 95 °C. Laut Datenblatt hat der eine Schalthysterese von +/- 5 °C. Diese Knöpfchen gibt es in 5 °C Schritten. Zu grob. Zur Verringerung der Schalthysterese habe ich nun einen Rohr in den Kessel gelötet, indem nun ein billiger Thermostat sitzt (Schalthysterese +/- 3°C). Das Ergebnis war erstaunlich. Jeder Kaffee hat nicht nur seinen optimalen Mahlgrad, sondern auch seine optimale Brühtemperatur. Das ganze Experiment erfolgte mit einer Saeco Macig, die in Euren Kreisen wg. einigen oft genannten Nachteilen keinen so guten Ruf hat.

Nun meine Frage: Welche bessere Maschine hat eine einstellbare Brühtemperatur. Denn wenn ich schon Geld für was Neues ausgebe, will ich eigentlich nicht wieder basteln.

Grüße vom textilflieger

 

kommt drauf an, was du erwartest...
die vfa pronta bietet quasi stufenlos einstellbare temperatur, diverse modelle von la spaziale, la san marco oder auch schon die reneka techno wie auch die dalla corte bieten elektronisch einstellbare brühtemperaturen - der haken dürfte wohl der preis, der sich ausschließlich im 4-stelligen bereich bewegt...

 

Eigenbau

Gaggia CC:

Ich kenn das Problem mit dem Thermostat zu gut. Die Clasic Coffee ist sicher eine schöne Maschine, nur einstellen kann man bei ihr nichts. Entweder der Espresso schmeckt einem, oder nicht - mir hat er nicht geschmeckt (alle Mahlgrade durchprobiert, Wasserfilter, etc...). Also: neue Maschine?
Obwohl ich mir gelegentlich eine bessere Maschine zulegen werde, hab ich versucht das Optimale aus der CC rauszuholen, weshalb ich eine Temperaturregelung eingebaut habe. Es handelt sich dabei um eine Standardschaltung, wie man sie z.B. bei Conrad Elektronik bekommt. Dazu noch ein Netzteil und eine Box, um die Schaltung sauber zu verstauen.



Funktionsweise:
Die Schaltung ersetzt den Thermostat für die Kaffee-Zubereitung (der Thermostat für Dampferzeugung wurde nicht angetastet). Den Temperaturfühler habe ich mit Wärmeleitpaste eingeschmiert und lediglich unter dem Thermostat festgeklemmt (Die Thermostatschraube ist zum Glück lang genug). Dann noch die 230V Anschlüsse, die normalerweise mit dem Thermostat verbunden sind, auf die Regelung geführt und fertig.

Das Ganze ist Gebastel - ich gebs ja zu - aber funktioneren tut's und optisch stört das graue Kästchen auf der Rückseite nicht. Die Maschine ist jetzt seit einem Jahr modifiziert und läuft einwandfrei. Und der Espresso wird geniessbar (zusätzlich regulierbarer Druck ist wohl unverzichtbar für den perfekten Espresso). Der Preis belief sich auf etwa 100.- SFr. Also alles in allem eine einigermassen günstige Lösung.

Gruss
Thurs

 

hi thurs,

das sieht zwar nicht unbedingt schön aus, aber erfüllt doch durchaus seinen zweck, wunderbar.
hast du zum nachbau vielleicht noch eine etwas mehr in die tiefe gehende dokumentation der ganzen geschichte und würdest du sie auch veröffentlichen?
deine modifikation erscheint mir für alle 'kleinen' einkreiser eine durchaus sinnvolle und kostengünstige alternative zu dieser doch recht teueren pid-geschichte zu sein. ich zumindest erwäge meine venus, die inzwischen bei meiner freundin ihren dienst tut, entsprechend umzubauen.

chapeau!

schönen gruss, werner

 

Schau mal bei conrad.de unter der Artieklnummer 194883 - 62, das sollte dem verwendeten Bausatz entsprechen.
Ein Loetkolben sollte vorhanden sein (loeten an sich ist nicht wirklich schwer). Und eine Anleitung ist auch dabei:

 

na,

ich gebe ja zu, das ich freihand unterhalb von 0603-bauelementen, wenn's richtung finepitch geht, so meine schwierigkeiten habe.
aber der hinweis auf die conrad-bestellnummer ist doch schon mal hilfreich, schönen dank!
oops, auf der platine scheint mindestens ein milf zu sein, könnte also doch schon fast ein ding der unmöglichkeit sein...
... aber ein zweiter blick zeigt nur eine diode - 1n4148? - in normalem rastermass, das würde ich sogar noch nach drei ristrettos mit einer dachkallenlötspitze hinbekommen, aber auf keinen fall bleifrei;-)

gruss, werner

 

Hehe, das Conrad-Zitat war auch nachtraeglich eingefuegt, und zwar ob seines Unterhaltungswertes!

 

Ergänzungen

Also zunächst zur Optik:



Das Kästchen und die beiden Schrauben unten dran sind alles, was nach dem Umbau von aussen zu sehen ist (aber auch nur wenn man die Maschine von hinten anschaut). Insofern finde ich stört das überhaupt nicht (die Box liesse sich natürlich noch anmalen ... wem's Freude macht).

Zur Regeltechnik:
Ich hab die PID Geschichte im Zusammenhang mit den Espressomaschinen nicht wirklich angeschaut, aber da ich gelernter Automatiker (in Deutschland: Prozessleitelektroniker) bin, gebe ich mal meine Meinung dazu ab.
PID-Regler (Proportional, Integral, Differential) kommen in der Industrie standardmässig zum Einsatz (es gibt kaum noch Geräte, die weniger bieten). Aber die Stellgeräte (die Geräte, die am Ausgang des Reglers hängen) sind dort auch ganz andere (Motoren, Stellventile,...). Bei einer Einkreis-Espressomaschine ist das Stellgerät die Heizung. Sie wird normalerweise durch den Thermostat geregelt (ein- und ausgeschalten). Kommt nun ein besserer Regler (Temperatur wählbar) zum Einsatz, dann ändert sich noch nichts daran, dass die Heizung nur 2 Zustände hat (Ein, Aus). Also wird auch ein PID-Regler, genau wie der serienmässige Thermostat oder der von mir verwendete P-Regler, nur die Heizung ein und ausschalten können. Damit sind dann aber auch weitestgehend die Vorteile eines PID- gegenüber eines P-Reglers dahin. Denn der I-Anteil, der die absolut präzise Regelung auf den Sollwert übernimmt (P-Regler regeln nicht ganz exakt auf Sollwert) könnte erst (wirklich) zum Tragen kommen, wenn der Heizstrom regulierbar wäre. Und der D-Anteil ist bei einer Kaffeemaschine eh überflüssig; er ist nämlich für starke Änderungen zuständig und die haben wir ja nicht, weil wir immer etwa die gleiche Temperatur der Brühgruppe haben wollen. Damit ein PI(D)-Regler wirklich sinnvoll wäre, müsste also auch ein regelbares Netzteil für die Heizung eingebaut werden. Für alles andere reicht meiner Meinung nach ein P-Regler vollauf.

Zum Umbau:
Als Bastler hab ich keine Anleitung in dem Sinn parat. Wichtig ist vielmehr, dass man das Prinzip versteht und ein Bisschen mit Werkzeug umgehen kann.
Das Prinzip:
-Der Thermostat: Er schaltet die Heizelemente ein und aus und befindet sich an einem Ort, den der Hersteller als geeignet für die Temperaturmessung betrachtet. An ihm angeschlossen sind zwei Kabel, das eine kommt vom Hauptschalter, das andere führt zur Heizung.
-Der Dampfthermostat: Einkreismaschinen müssen zur Dampferzeugung auf eine höhere Temperatur gebracht werden. Dafür ist der Dampfschalter da. Er überbrückt den normalen Thermostat mit dem Dampfthermostat.Der hat eine höhere Schalttemperatur, so dass die Heizung erst bei höherer Temperatur ausschaltet. Er ist für den Umbau bedeutungslos.
-Der P-Regler: Er ersetzt die Funktion des Thermostaten, d.h. er schaltet die Heizung ein und aus. Damit er das kann, müssen die beiden Kabel, die am Thermostat waren, an seinen Ausgang geführt werden und er muss mit Spannung versorgt werden. Der Regler von Konrad arbeitet mit Kleinspannung und braucht deshalb ein separates Netzteil (ich habe es in der Maschine untergebracht, denkbar wäre aber auch ein Steckernetzteil).
Am Regler lassen sich Temperatur und Hysterese einstellen. Hysterese will sagen, in welchem Temperaturfenster die Maschine sich befinden soll. Eine kleine Hysterese bedeutet genauere Temperatur, aber auch häufigeres Schalten. Der Wert ist vernünftig zu wählen. Die Heizung soll sich nicht drei mal in der Sekunde ein und ausschalten.
-Der Temperaturfühler: Er sollte die Temperatur dort messen, wo der werksmässige Thermostat das auch tut. Er muss guten Kontakt zur Oberfläche haben (Wärmeleitpaste). Ich habe ihn deshalb gerade mit dem Thermostat selbst festgeklemmt (nicht die feine Art).

Sicherheit:
Leute fackelt euch nicht die Bude ab! Ich übernehme die Haftung nicht.
-Kabel: Die verwendeten Kabel müssen den Anforderungen gewachsen sein. D.h. sie müssen die Temperatur (bei Dampfbetrieb) aushalten und der Querschnitt muss für die Heizleistung ausreichen.
-Kabeldurchführungen: Kabel die von der Reglerbox in die Maschine führen, sollten unbedingt durch entsprechende Gummidurchführungen oder Stopfbuchsen gezogen werden, alles andere ist fahrlässig.
-230V~: Jegliche Spannung über 50V~ kann tödlich sein. Das betrifft in unserem Fall die beiden Kabel, die am Thermostat waren und zum Regler geführt werden müssen. Diese Verbindungen müssen isoliert und von einwandfreier Qualität sein.
-Kleinspannung: Der Regler arbeitet mit Kleinspannung und ist von daher bis auf die geschalteten 230V~ ungefährlich.
-Inbetriebnahme: Womit wir beim Budeabfackeln wären. Beim Conrad Regler ist das relativ unproblematisch, da er bis irgend so um die 100° misst. Aber seid euch bewusst, wenn ihr einem Regler sagt, er soll auf 400° heizen, dann tut er das auch. Deshalb mit niedriger Temperatur beginnen und zur gewünschten hocharbeiten.

Ich hoffe, ich konnt dem ein oder andern Bastler mit diesen Ausführungen weiterhelfen und wünsche viel Spass beim tunen.

Gruss
Thurs

 

das mit dem pi/pid-regler kann ich so nicht stehen lassen
ich arbeite im selben beruf, aber im forschungsbereich und befasse mích da eben auch mit elektrischer beheizung von behältern. auch wir regeln in den meisten fällen mit nem pi-regler aufs grad oder gar aufs zehntel genau, den d-anteil verwenden wir, wenn er zum einsatz kommt, als eine art boost zum anfahren (dafür isser ja da *g*). mit wechselstrom arbeitend müsstest du entweder nen riesen widerstand nehmen, um die heizung über nen spannungsteiler zu fahren und somit stufenlos zu regeln oder halt eine der elektrischen standard-schaltungen nehmen. vom aufwand und dem ergebnis bleibt da nur ne schwinungspaketsteuerung übrig, die ist praktikabel und verhältnismäßig einfach zu realisieren (aeg-thyrotakt ist wohl einer der bekanntesten vertreter dieser geräteklasse) damit regelst du die heizleistung (gerechnet über den mittelwert) stufenlos von 0-100%. mit ner op-schaltung (ähnlich wie die von conrad) kannste ja nen einfachen pi-regler erstellen, brauchst nur noch nen wandler, um aus dem kontinuierlichen signal eine taktfolge zu machen (je höher die frequenz, desto besser die regelgüte) und schon haste ne heizungssteuerung per ssr. so machen das auch die ganzen hersteller mittlerweile, da viele standard-teile verfügbar sind (ssr, µC oder ganze integrierte regelkreise und miniaturregler...)

wie hast du eigentlich die eingestellte temperatur ermittelt? externe messung?
die steigerung wäre ja, ein hinausführen der trimpots und ein einfaches einstellen von außen, ohne daß du die maschine umdrehen oder aufschrauben musst...

 

Hallo,

vom Conrad gibt es das von Thurs Gebaute nun auch incl. Allem, selbst mit Digitalanzeige und Spannungsversorgung. Die Best.-Nr. ist 198643-93, kostet 58,58 EUR. Sowas könnte man auch direkt in die Maschine einbauen und spart sich ein Extragehäuse. Als Fühler kommt dabei ein Thermoelement zum Einsatz, kostet nochmal so 8 EUR. Sind zwar Schätzeisen, aber um´s Kalibrieren kommt man eh nicht vorbei. Beachten könnte man noch die Totzeit, bei Befestigung des Fühlers außen am Kessel. Das ist zwar einfach, aber ob das immer der optimale Punkt ist dürfte oft eher von den Herstellungskosten beeinflusst sein. Wenn man nicht gerade einen Alukessel hat, könnte man ein Röhrchen reinlöten. Obs was bringt, keine Ahnung, man kann ja wie vorher beschreiben wurde auch erstmal der Hysterese rumdrehen.

Grüße von Oliver, der eigentlich nicht mehr basteln wollte.

 

@ Koffeinschock:

Hi, schön jemanden hier zu finden, mit dem man auch über Regeltechnik fachsimpeln kann. Ich muss dir zu dem, was du sagst, recht geben. Klar bringt der D-Anteil einen Boost beim Hochfahren, wenn man denn über eine Stromversorgung mit regulierbarer Leistung verfügt. Und das bedeutet, wie du ja sagst, im einfachsten Fall ein SSR (Solid State Relais) und nen Wandler. Das hätte dann auch den Vorteil, dass das Ganze langlebiger und geräuschlos wäre.
Aber mal ganz ehrlich, wer will denn bei einer Einkreismaschine noch 50% des Kaufpreises nur für eine Temperaturregelung ausgeben, zumal die Brühgruppen, als Regelstrecken, gar nicht für eine Regelung auf Zehntelsgrad optimiert sind (klar: spannend wär's schon, sowas zu realisieren).


Also, wer unbedingt einen Boost beim Hochfahren seiner Kaffeemaschine braucht, bloss weil er sie über ein SSR beheizt, dem sei der D-Anteil wärmstens empfohlen. Allen andern, die damit leben können, dass die Temperatur "nur" irgendwie eingestellt werden kann, anstatt gar nicht, sei die günstigste Lösung empfohlen.
Im Übrigen würd' ich persönlich die Preisdifferenz zwischen meiner Lösung und koffeinschocks Luxus-Lösung eher für eine Druckregelung ausgeben. Das ist dann wohl auch das Nächste, was ich bei meiner CC in Angriff nehmen werde.

Und noch zur Temperaturmessung: Ich hab den leeren Siebträger druntergehängt und Wasser in eine (durch das Testen schon warme) Tasse laufen lassen und dort gemessen. Damit lässt sich ungefähr die Potistellung ermitteln. Die Feineinstellung hab ich dann mit meinen Geschmacksnerven gemacht.
Zum Herausführen des Potis: Ideal wäre bei sowas wohl eher ein weiteres Poti, mit dem wirklich feiner reguliert werden kann (und ein schöner grosser Drehknopf mit Skala), denn das Standard-Poti muss schon sehr sorgfältig gedreht werden um kleine Geschmachsnuancen zu realisieren.