Thema: Temperaturstabilität von Einkreisern: PID, Pre-Infusion und kaltes Fluten.

Hallo Pit,

ja, die unterschiedlichen Temperaturverläufe habe ich mit Interesse verfolgt! Finde ich super, mit welchem Eifer Du Dich hier engagierst und uns allen hilfst, das Beste aus dem easy pid rauszuholen.
Jetzt müsssen wir nur noch octa moralisch (und ev. auch etwas finanziell) unterstützen, damit er an die ominöse Schraube rangeht. Kriegen wir sicher auch noch irgendwie hin
Viele Grüße, René

Hallo!


Nachdem in diesem Thread viel diskutiert wurde und auch vieles sich nach ein paar mehr Messungen als anders, falsch oder unklar rauskristallisiert hat, versuche ich hier die Ergebnisse zusammenzufassen.


Pit hat super viele Ergebnisse gesammelt und das meiste zur Aufklärung der Fragen rund um Sensorposition, Temperaturstabilität und PID Parameter beigetragen.
Deshalb gebührt ihm hier alle Ehre

Erste Frage: "Intra-shot Stabilität der Miss Silvia"
Hier ein Link zu einer Messung, die mehr Auskunft gibt zu Temperatur am PID Sensor zu Temperatur im Siebträger:
Vom Easy-Kit zum Easy-PID

Zusätzlich gibt es diesen hier:
Monitoring Brew Temperature - E61 & Silvia - Espresso Machines - Page 3 • Home-Barista.com (etwa Mitte)

Es würde sich womöglich lohnen mehr zu messen, es ist möglich in der Brühgruppe zu messen, wenn eine Schraube rausdreht. Dieser Position lohnt sich natürlich nicht für einen PID weil hier Temperaturänderungen viel zu spät gemessen würden. (@Bane: Danke für den Hinweis mit der Präzisierung). Für eine präzise PID Messung wäre natürlich eine Tauchsonde im Boiler oder im Steigrohr praktisch.

Zwischenstand: wie es scheint sorgt die massive Brühgruppe der Silvia für relativ stabile Temperaturen im Siebträger. Der Temperaturverfall von 10° und mehr findet so nicht im Siebträger statt.
Unklar ist, ob nun Gegengeheizt werden sollte (Pits experimente sprechen dafür) oder nicht (Erics hatte die Heizung aus) und wie die Temperatur sich ingesamt im Siebträger verhält.

Für Messungen im Siebträger der Gaggia ist dieser Link sehr interessant:
caffè! 1.7 (PID-Software)



Zweite große Frage war die Sensorposition für den PID:

Zwei Hypothesen:
1) Auf dem Boilerdeckel: Nachströmendes Kaltwasser wird sofort bemerkt, PID heizt schneller stärker nach, es kommt aber auch zu einem übertriebenen Absolutausschlag, der per PID Konfiguration aber rausgerechnet werden kann.
Vorteil: Schnell, insbesondere wenn Ramp and Soak, also spezielle Temperaturrampen beim Bezug, nicht möglich ist, wie beim Auber.
Nachteil: Möglicherweise Überschwingen beim Nachheizen, weil das System insgesamt langsam ist (siehe unten PID Parameter)

Befürchteter Nachteil: Wenn nicht richtig enlüftet wird, könnte Luft unter dem Boilerdeckel stehen und so die Weitergabe der Temperatur des Wassers an den Boiler verschlechtern/Verzögern --> Das war nicht der Fall (Vom Easy-Kit zum Easy-PID)

2) Auf der Boilerwand im oberen Drittel: Der Effekt von nachströmenden Kaltwasser wird nicht so übertrieben wahrgenommen, zusätzlich ist dieser Punkt weiter von dem direkten Kontakt zwischen Boilerwand und Heizwendeln auf der Oberseite weiter entfernt. Zugleich aber näher an den eigentlichen Heizwendeln im Wasser.
--> Diese Stelle reagiert aber genauso schnell oder zum Teil schneller (Vom Easy-Kit zum Easy-PID).

Vorteil: Die dort gemessenen Absolutwerte entsprechend den Absolutwerten im Siebträger.
Nachteil: Sensor muss dort verklebt werden (siehe easy-PID für Einbauhilfen)


Hier gab es zwei Fragerichtungen: Wo muss der Sensor sitzen um für etwaiges Nachheizen beim Shot/Bezug gute Messwerte für eine gute Regelung zu liefern?
--> Das ganze Thema ist noch unklar, es läuft aber darauf hinaus, dass Veränderungen auf dem Boiler Veränderungen im Siebträger nicht abbilden, egal wo der Sensor sitzt.
@Pit: Darf ich deine Ergebnisse so zusammen fassen?

Zweite Fragerichtung: Welche Sensorposition ist für den PID optimal, hier gilt, desto schneller Änderungen ankommen, desto besser der Sensor
--> Ich hatte mal weit unten auf der Rückseite des Boilers gemessen --> Starke Verzögerung, also schlechte Position. Ich weiß nicht ob sich hier nochmal jemand einbringen möchte, der seinen Sensor mittiger als Pit geklebt hat oder sonstige Varianten anzubieten hat.


Zwischenstand:
Die Sensorposition im oberen Drittel der Boilerwand ist am besten. Es gibt keine Verlangsam der Messzeit und der Übertriebene Ausschlag beim Nachfließen von Kaltwasser, wie über dem Kaltwasserzufluss verwirrt die Regelung nicht.



Dritte Frage: Welche PID Parameter sind am besten?
Diese Frage ist noch unbeantwortet.
Links und Erkenntnisse zu PID Einstellungen:
PID Parameter Einstellen
http://www.jumo.de/web/Jumo_de.nsf/vw_icons/FAS525de/$file/FAS525de.pdf


Es gibt bei der Konfiguration eines PIDs für die Silvia mehrere gravierende Probleme:
- "Asymmetrisches Stellglied": Man kann die Temperatur verschieden stark erhöhen, aber nur mit der immer gleichen lahmen Temperaturabgabe ans Gehäuse kühlen
- Extreme Verzögerung: Beispiel ein 20 Sekündiger Heizpuls mit 50% Heizleistung kommt bei einem Sensor auf dem Boilerdeckel als Maximaltemperatur erst 30 Sekunden nachdem die Heizung schon wieder aus ist an. Temperaturerhöhungen der Heizung kommen erst nach 5 Sekunden als Erhöhung bei den Sensoren an

--> Nach meinem Dafürhalten muss ein PID einer Silvia vorallem Überschwinger vermeiden.
Dabei gibt es einen zwingenden Trade-off: Nähert sich die Heizung mit vorsichtigem Nachheizen langsamer von unten dem Sollwert, erreicht sie diesen natürlich auch langsamer. Die Silvia erreicht später ihren Sollwert --> Das ist aber kein Problem oder keine Verschlechterung im Vergleich zu Abkühlen, wenn das noch langsamer ist.
Messwerte
4° abkühlen in 2:40
3° abkühlen in 1:10
10° abkühlen in 6:05

Zum Vergleich bei höchster Heizgeschwindigkeit kann die Temperatur um bis zu 0,3° pro Sekunde steigen.

--> Der PID sollte Überschwingen vermeiden. Zumal nachdem Entlüften die Temperatur bei mir häufig wieder unter den Sollwert fällt und damit sich auch wieder von unten annähert.


Einige Verfahren, die zur genauen Konfigration von PIDs verwendet werden, funktionieren nicht so gut (Ziegler Nichols, Sprungantwort (das System pendelt sich nicht ein, sondern wächst unbegrenzt) usw. Wenn hier jemand eine Idee hat, dann nur her damit!).


Ich habe dieses Verfahren versucht, aber nur mit mäßigen Ergebnissen:
Vom Easy-Kit zum Easy-PID

Faustino gab den sehr guten Tipp den Wind-up stärker zu verwenden. Der begrenzt den I Anteil, sodass Abweichungen der Vergangenheit sich weniger auf die Regelung auswirken und so Überschwingen reduziert wird.

Ich habe mir mal eine halbe Stunde Langzeitbetrieb aufgezeichnet und keinen I Anteil größer 5% gesehen. Beim Wiederreichen der Betriebstemperatur nach dem Shot, hat der I Anteil aber durchaus mit seinem Wind-up Maximum von derzeit 20% "gefeuert" obowohl P und D schon still waren. Ich probiere mal aus, wie sich die Regelung verbessert, wenn man diesen Wert erhöht.

Hier bin ich auf alle Tipps und Voschläge gespannt!

Beste Grüße octa

Zitat von octabeer

Es würde sich womöglich lohnen mehr zu messen, es ist möglich im Boiler zu messen, wenn man über den Brühgruppe eine Schraube rausdreht.

an dieser stelle würde ich gern präzisieren. eine wirkliche messung IM boiler im sinne einer tauchsonde ist das nicht, sondern eher eine messung in der boilerwand.

der kanal den diese schraube schließt, führt nur während des bezuges wasser, da diese stelle hinter dem MV sitzt. als sensorposition für einen PID sicher nicht die optimale stelle. eher als position für eine temperatursonde für die temp während des bezuges.

wobei man da sicher auch einige scace-thermofilter messungen machen müsste um den genauen offset herauszufinden...

Hallo!

@Bane: Danke für den Hinweis, habe das gleich präzisiert.
Sag mal, du hast doch viel auf coffee-geek etc. gelesen. Wenn du da noch Linktipps hast oder dich mit deinen PID Paramtern, Beobachtungen, etc. einbringen willst, nur zu =)...

beste grüße
octa

meine PID Parameter sind:


P: 2,8 I: 60 D: 12

Temperaturkurven kann ich euch keine bieten, nur so viel:

nach Bezug hab ich einen Überschwinger von 3 Grad, der sich nach ca 3min wieder einpendelt.

Das ist aber nur der fall, wenn ich die Brühgruppe nicht spüle.

Wenn ich sofort nach Bezug den ST ausspanne und mit einem kurzen Flush die Gruppe spüle und abbürste, hab ich einen Überschwinger von maximal 0,5 Grad. Die Zieltemperatur stellt sich auch relativ schnell wieder ein (jedenfalls reicht die Zeit, die ich brauche um den ST auszuspülen, vollzumahlen und zu tampen, dass die Temp wieder stabil ist)

für mich also bis jetzt meine Idealwerte...oder zumindest soweit iO dass ich mir nicht die Mühe für wetere Testreihen mache.

wegen der Übertragbarkeit beachten, dass mein sensor auf der standard AUBER Position sitzt und mein kessel isoliert ist.


bzgl parametern kann ich leider keine weiteren linktipps geben. vor allem weil die werte sicher nicht übertragbar wären (ich sag nur 110V heizungen)

ich hab mich in der diskussion um die parameter bis jetzt beusst rausgehalten, weil ich ehrlich gesagt von der materie nicht wirklich ahnung habe und meine parameter rein empirisch durch rumprobieren gefunden wurden...

Hei Bane!


Ja, das stimmt, der Auber kommt wirklich sehr gut abgestimmt! Bei mir wurde der PID auch erst wieder ein Thema als die Maschine zu war und Überschwinger echt nervtötend wurden. Wenn man nach dem Tassen heizen minutenlang rumsteht, nervt das wirklich.


Ich habe auch nochmal die Auberpapiere gelesen, aber da steht nichts drin außer, dass man die Maschine vorwärmen muss und dass der Offset zwischen 8 und 10° liegt und von Maschine zu Maschine sehr verschieden sein kann.


Ich stelle so viele Fragen, weil ich mich frage, was passiert eigentlich wirklich? Ist die PID-Temperatur eigentlich eher so eine Art Regentanz und in einem von drei Tänzen regnet es (=sehr guter Espresso) oder kriegt man da wirklich in den Siebträger was man oben einstellt.

Es kann ja auch sein, dass der PID dafür sorgt, dass man die Temperatur sieht, also nicht viel zu heiß oder viel zu kalt bezieht, aber ob man im Siebträger die feinen Unterschiede hinkriegt ist völlig offen.

Umgekehrt kann man mit diesen ganzen Spielzeugen viel beeinflussen und tatsächlich viel davon in der Tasse schmecken. Es ist ja nicht so, dass der Espresso nur schmeckt, wenn der Sensor mit grünem Edding angemalt wurde, um einen Witz aus der HIFI community zu bemühen. Preinfusion macht einen Unterschied. Temperatur macht einen Unterschied. Die gleichen Bohnen, der gleiche Mahlgrad, der gleiche dynamometrische Tamper, aber nicht immer der gleiche Espresso.

Nun denn. Gute Nacht! =)
octa

man sollte einfach davon abkommen, die PID-Anzeige als absoluten Wert anzusehen.

für mich ist der PID nichts weiter, als eine Möglichkeit eine reproduzierbare Starttemperatur einzustellen. wie ihr ja richtig gemessen habt, scheint die silvia durch den massiven brühkopf selbst für ausreichende stabilität während des bezugs zu sorgen.

ob zu heiß, zu kalt oder reproduzierbar diesselbe temperatur.... ich vertrau da ehrlich gesagt lieber meinem geschmackssinn. (und der sagt mir bis jetzt, dass meine silvia ziemlich reproduzierbar arbeitet was temperatur und Druck angeht)

ich denke mengeschwankungen und ungleichmäßige verteilung sind die faktoren die die reproduzierbarkeit größer beeinflussen als die PID parameter.


bzgl Tassen heizen: dazu nehm ich den wasserkocher. die maschine ist dann wenigstens stabil auf temperatur wenns losgehen soll.

lg
Georg

Ich werde jetzt garantiert gekreuzigt, gevierteilt und aufs Rad geflochten aber meine PID-Parameter sind 1,3 380 und 13. Ich habe mich irgendwann vom sklavischen 4:1 Verhältnis gelöst und seitdem kann ich mir garnicht mehr vorstellen was Überschwinger sind. Die Kiste heizt sofort nach Bezugsstart und hört auf, wenn ca. 10° unter Bezugstemperatur. Dann landet die Temperatur exakto auf dem Zielwert. Schneller ist unmöglich, Bezug ist geschmackskontrolliert bei der entsprechenden Zieltemperaturanzeige möglich weil diese sich nicht mehr ändert sondern in der reinen Erhaltungsheizung ist.

Danke Octabeer für die Zusammenfassung, gut dass nach wilden Spekukulationen allerseits mal sowas gemacht wurde.

Zitat von octabeer

...Ich stelle so viele Fragen, weil ich mich frage, was passiert eigentlich wirklich? Ist die PID-Temperatur eigentlich eher so eine Art Regentanz und in einem von drei Tänzen regnet es (=sehr guter Espresso) oder kriegt man da wirklich in den Siebträger was man oben einstellt....

Hast du mal folgenden Artikel Die Brühtemperatur ? das unbekannte Wesen ? KaffeeWiki - die Wissensdatenbank rund um Espresso, Espressomaschinen und Kaffee im Wiki gelesen. Demnach sollte man nicht zuviel vom PID erwarten, der in einem stabilen System(=vorgeheizte Maschine+ keine Störung, kein Bezug) die Temperatur gut konstant hält und (hoffentlich) nach Bezug auch schnell wieder einstellt.
Ich glaube, dass sollte unser nächstes (wichtiges) Thema werden. Insofern kann ich Bane nur zustimmen und schnüffel werde ich auch nicht verdammen, sondern seine Parameter bei Gelegenheit mal probieren.
Allerdings versteh ich nicht, wie die Tmeperatur so stark absackt, dass bei 10K unter Solltemperatur die Heizung aufhört, bei mir sinkt die Temperatur während des Bezuges nur um max. 5K (egal welcher Sensor).
Ich fände es toll, wenn hier mal von jedem kurz seine PID-Parameter reingeschrieben werden + Maschinentyp + eventuelle Besonderheiten (Kesselisolierun...) aber nic ht mehr, so dass man schnell die Werte findet, ohne sich durch lange Statements zu lesen. Ich fang nicht an, weil meine Parameter (noch) optimierungsbedürftig sind.

Hallo!

OT:
Ja, was ich tatsächlich schreiben muss: vielen Dank für die sachliche Debatte! Also, Schnüffelstück, keine Sorge, hier wird niemand gekreuzigt, bevor ich nicht in diese Pfeiffe blase! Ist etwa Weibsvolk anwesend?
Das Problem steht vor der Maschine und was schmeckt hat recht. Das Problem vor der Maschine würde seine Maschine nur gerne verstehen, um eben nicht mehr so sehr den Göttern des Bezugs ausgeliefert zu sein. Aber wahrscheinlich ist das wie mit den Göttern Finanzmärkten, den laut Frau Krugmann einfach ein paar Ökonomen geopfert werden sollten, um sie zu besänftigen.
/OT

3) PID: 2007er Silvia (V2), der Kalkzustand dürfte Haarsträubend sein, Sensor auf dem Boilerdeckel, dort wo im Original das Brühthermostat sitzt, von vorne rechtes Schraubengewinde:
P 8,5 (Ich habe den Eindruck, dass P der böse Bube ist. Die Maschine schwingt sich auch bei niedrigen P-Werten ein. Auber wählt die Ps zwischen 1,7 und 3,5, es könnte sein, dass die Auto-tune Funktion hier zu hoch greift und es sich lohnt mit niedrigeren Werten zu experimentieren)
I 40
D 25
Mit 5% Anti-Windup, also Begrenzung des I Anteils.

Damit überschwingt die Erholung der Maschine nach dem Heißwasserbezug nicht mehr. Aber, und hier kommt eine neue Frage hinzu: nach dem Shot, bei dem die Heizung mit 100% gegenhält, überschwingt sie sehr wohl.
Ist eigentlich auch zu erwarten, da hier zwischen zwei Reglern umgeschaltet wird.
Ich hatte mich mit meinen PID Paramtern nie beschäftigt, weil die Autotune-Werte zu einem Regelverhalten führten, dass im Alltag völlig ok war. Und wenn ich mich recht entsinne, begann Überschwingen erst als ich für alle möglichen Maschinenzustände Ramp-and-Soak aktiviert hatte.
Das sind natürlich praktische Funktionen, aber es könnte sein, dass der PID hier etwas arg verstört wird?


1) Den Artikel kannte ich tatsächlich noch nicht! Werde den Link gleich in meine Zusammenfassung einfügen! Ich muss doch deutlich öferter das Kaffee-Wiki lesen. Das nahm ich am Anfang häufig zu Hilfe und habe die letzten Aktualisierungen verpasst.
Dieser "Messexzess" beschäftigt sich mit genau der Frage der Brühtemperatur. Macht es überhaupt Sinn meinen PID um 0,5° zu verstellen? Oder um 1°?

Hilft gemessenes Temperatursurfen? Also, man könnte sich bei Greisinger einen GTF 300 kaufen (wenn ich das richtig sehe, mit hoher Messgenauigkeit 18€ und einem T90 Wert von 0,3, also extrem schnellen Ansprechzeiten) und mit dem sehr ausführlich prüfen was im Siebträger passiert. Ich glaube das nehme ich mal in Angriff. (Edit: Herrje, was ist mit der Messgenauigkeit? Wenn Klasse 1 nur 1% Messgenau ist, schwankt das Ergebnis um +/-1° was zum feststellen der Intra-shot-Stabilität wiederum nicht ausreicht... Dann muss es wohl doch ein Pt1000 mit 1/3 DinB aber sehr gutem t90 Wert sein. Ideen?)