Thema: Projekt: Popcornröster mit PC steuern (Umbau Teil 2)

Hallo,

nachdem ich ja meinen Popcornröster schon mit einer manuellen Steuerung ausgestattet hatte (Umbau Popcornröster, Teil 1), habe ich nun angefangen, diesen per USB an mein Notebook anzuschließen. Sinn und Zweck soll sein, eine stabile Temperaturkontrolle zu erreichen und verschiedene Phasen (Bohnen vorwärmen, rösten, abkühlen) automatisch zu durchlaufen um so eine etwas bessere Reproduzierbarkeit hinzubekommen.
Der Aufbau ist schon in weiten Teilen fertig, es fehlen nur noch der Temperatursensor (PT1000) und ein 12 Bit A/D-Wandler mit I²C-Bus von Maxim. Hier warte ich auf die Musterlieferung aus den USA...
Generell soll der Aufbau aus folgenden Teilen bestehen:

• Popcornröster mit regelbarem Lüfter und schaltbarer Heizung
• Elektronik: Lernpaket USB vom Franzis Verlag (incl. Experimentier-USB-Adapter - 8 Bit I/O und I²C-Bus-Emulation)
• PT1000 Temperaturwiderstand, angeschlossen an 12 Bit A/D-Wandler, Wandler angesteuert über I²C
• 2 Solid-State-Relais zum schalten von Heizung und Lüfter
• 3 Taster zur mauslosen Bedienung
• Notebook (eeePC 701) incl. Steuerprogramm

In den nächsten Tagen (wenn der A/D-Wandler da ist) werde ich an dieser Stelle noch ausführlicher berichten, hier aber erstmal einige Screenschots vom Steuerprogramm (simuliert):

Ruhezustand:


Temperaturvorwahl:


Vorwärmen 160°C für 300 Sekunden:


Rösten mit den voreingestellten 220°C:


automatisches Abkühlen nach Stop:


Generell läßt sich eine Rösttemperatur vorwählen und dann der Röstprozess starten. Die eingestellte Temperatur wird dabei ausgeregelt (PID). Natürlich kann jederzeit auch eine andere Temperatur eingestellt werden. Eine Feineinstellung ist über + und - möglich. Diese beiden Buttons sind auch als Taster an der externen Steuerbox ausgeführt. Bei Bedarf kann ein vorwärmen / auftanken der Bohnen ausgewählt werden. Hier werden dann die Vorwärmzeit und Temperatur eingegeben. Nach dieser Zeit wird automatisch der eigentliche Röstprozess mit der zuvor ausgewählten Temperatur gestartet. Die Buttons 1. Crack und 2. Crack dienen nur zur Protokollierung. Werden diese betätigt, wird ein Zeitstempel zum jeweiligen Crack geschrieben. Ist ganz schön, wenn man nachher ein Protokoll der Röstung erstellen will. Wird der Stop-Botton betätig (welcher ebenfalls als Taster an der externen Steuerbox vorhanden ist), so wird der Abkühlvorgang eingeleitet. Die Heizung wird ausgeschaltet und die Soll-Temperatur auf 40°C gestellt. Ist diese erreicht (bei meinem Röster in der Regel nach ca. 1,5 Minuten) schaltet sich der Lüfter automatisch aus und die Röstung ist beendet....

Bei Bedarf kann nun ein Protokoll der Röstung (Temperaturverlauf, Zeitstempel für 1. und 2. Crack u.s.w.) angezeigt und ausgedruckt werden. Wenn man will, kann man den letzten Röstvorgang auch als Preset abspeichen und sich so eine kleine Datenbank mit verschiedenen Röstungen erstellen. Diese lassen sich dann auch wieder laden und in gleicher Weise abfahren. Ob man damit dann allerdings reproduzierbare Ergebnisse erzielen kann, muss sich erst noch zeigen.....

Die Steuerung von Heizung und Lüfter funktionieren schon. Auch die Temperaturregelung klappt in der Simulation ganz gut. Bewähren muss es sich aber noch, wenn es komplett ist.....

So, das war erstmal ein erster Überblick. Mit den weiteren Komplettierungen und Ausbauten werden ich diesen Thread hier fortführen.

Und noch was: das Ganze ist nicht auf Popcornröster begrenzt. Es läßt sich theoretisch alles steuern, was eine Heizung hat.......

Bis die Tage

Klaus

Hi Klaus,

einen PT1000 gibt's für um die 12 € bei Conrad.

Grüße,
Schivago

Ja, genau den will ich mir auch kaufen. Habe aber noch Zeit, bis das A/D-Wandler-Muster von Maxim aus USA geliefert wird (hoffentlich!!!). Aber danke für den Hinweis.

Viele Grüße

Klaus

die wichtigste Frage ist: wo misst du denn die Temperatur?

Derzeit messe ich noch mit einem Einstichthermometer so ziemlich in der Mitte der bewegten Bohnenmasse, also etwas unterhalb der Mitte der Heizkammer. Dort will ich dann auch den PT1000 positionieren. Ich denke aber, dass die Position nicht sooooo ausschlaggebend ist, solange sie nicht verändert wird. Ob es bei angezeigten 220°C nun real 215°C oder 225 °C sind sollte egal sein, so lange die angezeigten 220°C dauerhaft konstant sind.

Viele Grüße

Klaus

Hi,

das sieht ja richtig professioniell aus! Hast du vielleicht einen Schaltplan, bei dem man sieht wie du die SSR (und den Pt1000, auch wenn er noch nicht da ist) angeschlossen hast? Wieviel Watt hat denn deine Popcornmaschine?

Viel Spaß noch beim Rösten!

Gruß, Michael

Hallo Michael,

Schaltplan und weitere Angaben will ich hier erst einstellen, wenn alles komplett ist und auch zufriedenstellend funktioniert. Ich denke, da wird sich im Laufe der Bastelei noch einiges ändern, wäre daher zu früh um es zu verteilen.
Der Popcornröster hat 1200 Watt. Aufgeteilt auf zwei Heizungen zu 1000 Watt und 150 Watt (plus 50 Watt für den Motor).

Viele Grüße

Klaus

Kurzes Update: nach längerem Rumstöbern auf der TI-Homepage habe ich mich dazu entschlossen, alle Komponenten (also A/D-Wandler, IO-Bausteine) über I²C anzusteuern. Damit brauche ich den USB-Adapter nur noch als I²C-Konverter. Das hat den Vorteil, dass man die komplette Hardware nun mit allem möglichen steuern kann, man ist nicht auf den einen USB-Adapter festgelegt. Im Kopf schwirrt mir da mein alter PDA rum, der sich sicherlich irgendwie dafür misbrauchen läßt..... Zusätzlich kommt jetzt auch noch ein EEPROM mit rein (auch I²C) um einige Konfigurationsparameter wie z.B. Temperaturanstiegsverläufe dauerhaft zu hinterlegen. Die Software werde ich auch um die Auswahl der verschiedenen Temperaturanstiege erweitern. Also z.B. langsamer, konstanter Anstieg über x Minuten, Anstieg in x°C-Schritten, exponentiell etc.
Laut FedEx kommen die Muster von TI morgen hier an, dann wird am WE wohl weiter gebastelt. Btw: weis hier einer, ob man beim Zoll den Realwert der Ware versteuern/-zollen muss, wenn die Ware als kostenloses Muster aus den USA geschickt wurde?

Viele Grüße

Klaus

Hi Klaus,

ich arbeite an einem ähnlichen Projekt für eine Temperatur-Steuerung.

Meine Komponenten:

• Vellemann USB Interface Board K8055:
  Leider nur 8 Bit Eingänge daher etwas ungenau; ich habe mir mit einem Multiplikator geholfen, der im Bereich von 300° C die max. Spannung von 5 Volt ausnutze.
• PT100 (Conrad)
• Kemo Powercontroll M028 mit Kühlkörper
• Entwicklungsumgebung: Microsoft Visual C# 2008 Express

Meine Linksammlung

• Eine Näherungsfunktion für den PT100 findest Du unter Temperaturmessung mit dem Pt100
• "Linearisierung von resistiven Sensoren":
  Linearisierung von resistiven Sensoren ? Wikipedia
• "Regelungstechnik -RN Wissen"
  http://www.rn-wissen.de/index.php/Regelungstechnik#PID-Regler).
  Eine sehr gute Einführung in die Regelungstechnik mit Erklärungen zu P, I, PI, PD und PID Regelern. Neben der elektrischen Schaltung ist auch immer eine Software-Implementierung angegeben
• ZedGraph Grafikklassen für C#:
  Main Page - ZedGraphWiki
  Meine Idee war die Grafikklassen zur Darstellung des Röstverlaufs (Temp./ Zeit) zu implementieren. Was ich besonders bemerkenswert an den Klassen finde ist die Möglichkeit Graphen mit der Maus zu verändern. Damit könnte man eine Soll-Röstkurve implementieren, die man mit der Maus erstellen kann.
  Daneben könnte man beipielswiese Ist-Röstkurven laden als Liniendiagram laden, mit der Maus verändern und dann als Soll-Röstkurve wieder abspeichern.
  In dem Screenshot habe ich ZedGraph als Test mit einer Sinus-Funktion versorgt, da ich den Zugriff auf die Röstprofile noch nicht fertig implementiert habe.

Wieso hast Du Dich für den PT1000 und gegen den PT100 entschieden?

Es würde mich sehr freuen, wenn wir uns bezüglich der Steuerung weiter austauschen könnten.

Viele Grüße,
Schivago

Screenshot meiner Steuerung-Anwendung (DEMO):

Hallo Schivago,

finde ich ja klasse, dass es noch mehr so "Irre" gibt, die sich sowas basteln wollen!

Bei der Entwicklungsumgebung habe ich mich für Visual Basic 8 entschieden. Hatte aber einfach nur den Grund, dass die ganzen Beispiele und mitgelieferten Bibliotheken meines USB-Boards in VB geliefert wurden.
Mein USB-Interface hat auch nur einen 8-Bit I/O. Wenn ich da dann auch noch mindestens die Heizung schalten will, bleiben max. 7 Bit für den A/D-Wandler, was eindeutig zu wenig ist. Deshalb habe ich mich für I²C entschieden. Da gehen dann nur 3 I/Os als I²C-Leitungen ab, der Rest kann frei verwendet werden. Eigentlich wollte ich folgende Bausteine verwenden:

• A/D-Wandler: LK-1830 (16 Bit A/D von TI über I²C)

• I/O: OM-8950 (8-Bit I/O von TI über I²C)

• EEPROM: 24C16 ( 16 kBit von ATMEL über I²C)

Dummerweise hat mir TI alle Samples als SMDs geliefert. Und da ich die Teile noch nie gelötet habe, habe ich erstmal umgeplant. Verwende als A/D jetzt den Max127 von Maxim. Ist ein 12-Bit A/D-Wandler mit 8 analogen Eingängen. Für die digitalen I/Os benutze ich dann doch erstmal die restlichen 5 freien Anschlüsse auf meinem USB-Adapter.
Mit der Temperatur-Messung selbst bin ich mir noch unschlüssig, wie ich es machen soll. Entweder ganz klassisch die Temperatur aus den Messwerten berechnen, oder eine Referenzkurve fahren und die gemessenen Spannungen zu jeder Temperatur im EEPROM hinterlegen. Momentan tendiere ich eher zu letzerem, bin aber noch unschlüssig.
Ja, warum ein PT1000 und kein PT100? Das kam auch eher aus dem Bauch raus. Beim PT100 habe ich zwischen 0°C und 200°C eine Widerstandsdifferenz von runden 76 Ohm, beim PT1000 sind es 760 Ohm. Ich bilde mir da die Möglichkeit einer höheren Messgenauigkeit ein. Kann aber auch ein Trugschluss sein, da sich das bei einer Vierleitermessung/Spannungsmessbrücke ja eigentlich wieder relativiert. Habe es auch noch nicht durchgerechnet.
Dieses Wochenende will ich schauen, ob ich den Aufbau soweit hinbekomme, dass ich die Temperatur messen und die Heizung schalten kann (Heizung schalten geht eigentlich schon). Der Erfolg hängt aber auch vom (schönen) Wetter ab....
Hier auch noch ein paar Links, an denen ich mich ein wenig orientiere:
Widerstandsthermometer ? Wikipedia
Vierleitermessung ? Wikipedia
Widerstandsmessgerät ? Wikipedia
RoboterNetz.de ::

Ach so, eine Frage: welchen Röster willst Du denn eigentlich steuern?

Viele Grüße

Klaus