Pimp the Domobar! Restauration und Modifikation meiner Vibiemme Domobar Nero

Diskutiere Pimp the Domobar! Restauration und Modifikation meiner Vibiemme Domobar Nero im Restaurierungen und Raritäten Forum im Bereich Maschinen und Technik; Da ich zumindest den Rahmen der Espressomaschine zum weiteren Wiederaufbau benötigte, war ich froh dass die Teile beim Pulverbeschichter endlich...

  1. #21 Goldhamster, 21.10.2017
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    Da ich zumindest den Rahmen der Espressomaschine zum weiteren Wiederaufbau benötigte, war ich froh dass die Teile beim Pulverbeschichter endlich fertig waren. Das Rot ist übrigens ein RAL3004 "Purpur Rot" geworden. Die nächst dunklere Stufe RAL3005 "Weinrot" wäre mir zu dunkel geworden. Ich denke, dass der Rot-Ton gut mit den glänzenden Edelstahlteilen und den weiß leuchtenden Tastern harmonieren wird. Die LSM Mühle bekam die gleiche Farbe.

    DSCF7800.jpg


    Die polierte Edelstahlfront sowie weitere Teile aus Edelstahl habe ich neu lasern lassen. Beim zeichnen der Teile konnte ich dann gleich die Ausschnitte für die neuen Taster anpassen.
    DSCF7816.jpg


    Die LSM Mühle wurde von mir im Laufe des Projekts auf einen Direktmahler umgerüstet. Auch der Totraum beim Kaffeeauswurf wurde durch ein gekantetes Edelstahlblech minimiert. Die Mühle wird noch ihre eigene Steuerung erhalten. Um das Gesamtbild zu vervollständigen überlege ich mir, auch hier die weiß beleuchteten Edelstahltaster zu verwenden...

    DSCF7810.jpg DSCF7809.jpg DSCF7808.jpg
     
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  2. #22 Goldhamster, 22.10.2017
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    Füllstandskontrolle

    Da die Ur-Version dieser Domobar noch nicht mal über eine Füllstandskontrolle verfügt und die Pumpe den Tank gnadenlos leer ziehen würde, habe ich im Tank einen magnetischen Schwimmschalter installiert, ähnlich dem Konzept bei Kaffeevollautomaten. Dieser wird dann über den Mikroprozessor ausgewertet. Da ich die internen Pullup-Widerstände des Mikroprozessors verwende erklärt sich die evtl. umgekehrte Einbaulage des Schalters... Somit ist eine Drahtbruchsicherheit gegeben. Falls es also eine Unterbrechung zum Schwimmschalter geben sollte, detektiert die Steuerung "Tank leer" ...

    DSCF7848.jpg DSCF7849.jpg DSCF7850.jpg
     
  3. #23 Goldhamster, 22.10.2017
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    Programmierung und anderer Kabelsalat

    Auf dem unteren Bild sieht man den aktuellen Prototyp-Aufbau der Steuerung. Zum Funktionsumfang und Aufbau des Programms werde ich in den nächsten Beiträgen noch etwas erzählen und mal eine Auflistung der aktuellen "Features" machen... ;)

    Die von mir verwendeten Komponenten beschränken sich im Moment auf:

    - Arduino Mega 2560 Mikrocontroller
    - RGB Status-LED
    - 16 Bit ADC+PGA für Temp.- und Drucksensor
    - Bluetoothmodul
    - 6 Taster
    - 20x4 LCD
    - Summer
    - 24 V DC Netzteil
    - Temperatur-Messumformer
    - 300 psi Drucksensor
    - PT100 Class A Temperatursensor
    - SSR für Heizung
    - SSR für Pumpe

    DSCF7852.jpg
     
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  4. #24 artur78, 23.10.2017
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    Schönes Projekt, dass sich sehen lassen wird!

    Aber ob man bei einer Kaffeemaschine die PID-Keule wirklich schwingen muss?)
    Wie Du sicherlich weißt, hat der D-Anteil eines PID-Reglers nur bei schnellen Strecken was zu tun. Also Regelstrecken, die weeeit weg von der Dynamik (besser "Trägheit") einer Kesselheizung liegen. Und würde man dennoch nur den PI-Teil implementieren, so müsste man die Heizleistung regulieren können. So eine Heizung habe ich wiedrum bei Kaffeemaschinen noch nicht gesehen. Also wird es am Ende doch nur ein Schalter mit parametrierbarer Hysterese.

    Gruß
    Artur
     
  5. #25 Kaspar Hauser, 23.10.2017
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    Der wird m.E. auch eher wegen des Bezugs, bzw. Heißwasserentnahme beim Einkreiser, benötigt.

    Dann hast du nicht genau genug geguckt. Durch den Regler wird die Heizung gepulst, um Heizleistung anzupassen.
     
  6. #26 Goldhamster, 23.10.2017
    Goldhamster

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    Die nächsten Tage stehen erste Tests mit der Regelung an... da werde ich vorerst auf einen D-Anteil verzichten, ggf. auch in Zukunft. Dass der D-Anteil eher für dynamische Änderungen vorgesehen ist, stimmt schon.

    Die Heizleistung bzw. Energie, welche ins System gelangt, wird allerdings sehr wohl über die Zeit dosiert, und zwar mittels PWM. Das PWM-Signal ist meine Stellgröße, mit welcher die Heizung gepulst wird.
     
  7. #27 artur78, 23.10.2017
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    --> Das ware dann wohl eine "Störung". Eine Störung kann auch ein PI-Regler ausgleichen. Mehr als "Heizung EIN" kann hier auch nicht gemacht werden. Und ob mit oder ohne D-Anteil: der Regler hat aus der Sicht der Signalverarbeitung (bei dieser Streckendynamik) Ewigkeiten Zeit um zu messen und zu entscheiden ob weiterhin anbleiben oder aus.
    Akzeptiert)
     
  8. Jfh

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    das sieht sehr gut aus bis jetzt. hoffentlich lohnt es sich ^^
     
  9. bambo

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    Tolle Herangehensweise.
    Bin gespannt auf die Fertigstellung.
     
  10. #30 artur78, 24.10.2017
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    Darauf bin ich am meisten gespannt. Stelle ich mir schwierig vor, das dicht zu bekommen.
    Du willst denke ich die Temperatur in der Brühgruppe einstellen und nicht im Kessel. Wirst Du den Temperaturunterschied durch Testen herausmessen, kompensieren und auf der Temp.anzeige entsprechend npaar Grad abziehen?
    Ich habe mit einem Multimeter und einem Temperaturfühler im Kanal eines Einerauslaufs messen können. Geeicht habe ich mit kochendem Wasser - hat auf ca. 1° gestimmt.
     
  11. #31 Goldhamster, 24.10.2017
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    Ich hab mal ein Foto von der Klemmverschraubung des PT100 Fühlers gemacht. Ursprünglich ist im Kessel eine M10 Gewindebohrung für das Tauchrohr. Die Klemmung gabs aber nur mit M8 Gewinde, daher habe ich das ganze passend adaptiert. Es gibt 2 unterschiedliche Klemmringmaterialien: Teflon und Edelstahl. Ich habe mich für die Edelstahlvariante entschieden, da diese einem Druck von bis zu 40 bar standhalten soll (bei wesentlich höheren Temperaturen als die Teflonklemmung).

    DSCF7860.jpg


    Ich möchte primär die Kesseltemperatur messen und regeln, und das sehr genau ( Gesamtgenauigkeit wird ca. +- 0,3 °C sein [...vorerst, ohne Kalibrierung], nicht zu Verwechseln mit der Auflösung......) Geplant ist evtl. noch ein zweiter Fühler in der Brühgruppe selbst, die E61 Gruppe bietet sich dafür förmlich an. Einen festen Offset zu verwenden bzw. diesen abzuziehen halte ich nicht für sinnvoll, da die Brühgruppentemperatur, im Gegensatz zum Kessel, nie konstant sein wird. Somit ergibt sich auch immer ein anderer Offset, beispielsweise nach einem Bezug etc.
     
  12. #32 mactree, 24.10.2017
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    Kannst du noch kurz auf die Totraum-Minimierung eingehen, bzw. mehr Bilder davon einstellen.

    Ansonsten sehr sauber wie du das alles angehst. Danke für die Bilder und Beschreibungen.
    Mit welchem Temperatur Grenzbereich ist der Drucksensor bei dir angegeben?
     
  13. #33 artur78, 25.10.2017
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    Wieso denkst Du dass die Temperatur im Kessel konstant sein wird? Du heizt ja schließlich hin und wieder, und bei Wasserbezug ändert sich die Temperatur durch nachgepumptes, kaltes Wasser auch.
    Du hast recht, ein Offset ist nicht sinnvoll. Dafür aber ein Temperaturmodell der Strecke vom Kessel bis zur Brühgruppe/Dusche. Das wäre etwas mit PT1 Charakter. Vielleicht auch ein PT2, das man durch eine Strecke erster Ordnung annähern könnte: die Temperatur im Kessel (erster Energiespeicher) wird sich (beim Heizen) viel schneller ändern als in der Brühgruppe (zweiter Speicher mit größerer Zeitkonstante). Das Zeitverhalten könntest Du herausmessen indem Du z.B. die Maschine voll durchheizt (also bis zur Brühgruppe), ausschaltest und die Temperatur in der Brügruppe in konstanten Zeitabständen notierst. Du könntest auch die Temperatur im Kessel auf ca. 100° konstant halten, und im gleichen Verfahren die nun steigende Temperatur der E61 notieren. Geht natürlich am besten mit einem Fühler in der E61. Dann könntest Du Dein Modell mit dem gemessenen Wert im Betrieb verifizieren und ggfs. den Fühler in der Brühgruppe weglassen (wenn die Optik stören sollte). Mit zwei Fühlern, an unterschiedlich geheizten Orten stelle ich mir die Regelung nicht ganz trivial vor. Da müsste ich erstmal in der Theorie graben)

    Bin jedenfalls gespannt.
    Gruß
    Artur
     
  14. #34 Goldhamster, 26.10.2017
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    Bezüglich de Totraum-Minimierung:

    Im Prinzip habe ich den Auswurfschacht durch ein präzise gekantetes Edelstahlblech verjüngt. Ich hatte mal gesehen, dass Einige noch eine Art "Rutsche" in so einem Schacht positionieren, ich finde den Totraum aber in Ordnung und ich lasse eh die Mühle immer ganz kurz das alte Kaffepulver auswerfen, bevor ich für den eigentlichen Bezug mahle.

    DSCF7878.jpg DSCF7879.jpg DSCF7880.jpg DSCF7881.jpg


    Bezüglich des Drucksensors:
    Der Arbeitsbereich geht bis 120 °C, temperaturkompensiert ist er aber nur bis 80 °C. Da ich ihn jedoch vom Kessel distanziert habe, wird er derzeit nicht wärmer als 30/40 °C. Evtl. ändert sich das noch, wenn das Gehäuse drum ist...

    DSCF7834.jpg


    Sagen wir quasi-konstant, da sie ja, im Gegensatz zur Brühgruppentemperatur, geregelt wird.
    Ich bin übrigens gerade dabei, die Strecke zu analysieren.... In der Praxis ist das irgendwie langwieriger als in der Theorie....:D Ich musste erstmal ein bisschen mit dem Stellwert experimentieren. Mein PWM Zeitfenster beträgt derzeit 1000 ms. Mit einer Pulsweite von 40 ms komme ich schon auf ca. 75 °C. Danach mache ich einen Sprung um + 10 ms, also eine Pulsweite von 50 ms. Das Problem ist, dass die Temperatur hier stetig steigt.....selbst nach einer Stunde klettert sie immer noch in 0,1 K Schritten immer weiter, so dass ich bisher noch auf keinen wirklichen Endwert gekommen bin (den ich ja für die Parameterbestimmung brauche...). Mit einem kleineren Sprung, z.B. 5 ms, ist die Streckenantwort nicht so gut auszuwerten. Die Verzugszeit ist ewig lang, bis sich da überhaupt mal was tut..... Sobald ich eine Streckenantwort aufgezeichnet habe (und mir die Messwertaufzeichnung nach 1 h nicht wieder abschmiert...), werde ich sie mal hochladen und wir gucken uns sie mal an...;)
     
  15. #35 artur78, 27.10.2017
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    Wenn ich das richtig verstehe, dann hast Du Probleme den Duty Cycle (Tastgrad) so zu wählen, dass sich dabei ein Endwert von 100° im Kessel einstellt.

    Wie wärs, wenn Du mit einem DC von 100% (würde ohne PWM gehen;)) den Kessel auf den Endwert aufheizt und constant hälst (z.B. mit dem Dampfschalter), und dann mit der Messung der BG-Temperatur beginnst? Vielleicht hast Du die Möglichkeit den Wert des Fühlers im Kessel zu beobachten. Es sollte reichen, bis sich die E61 auf 63° erwärmt hat - dann hast Du die Zeitkonstante Tau der Strecke. Buff - das Modell ist fertig)

    Da ein PT1, anders gesehen, ja eigentlich nur ein Verzögerungsglied erster Ordnung ist (quasi), wird sich die Temperatur der E61 nach 5Tau in etwa auf die des Kessels eingeschwungen haben. Natürlich wird sie nie erreicht und bleibt einige Grad unter der Temperatur der im Kessel geregelten Temperatur. Das ist es was ich meinte mit dem Abziehen einiger Grad C. von der geregelten Temperatur im Kessel - eingeschwungen wird das ein Delta von einigen Grad C. Wenn man das Delta bei gewünschten 93° kennt, reicht auch ein P-Regler))

    Auch wenn Dein Modell perfekt sein sollte, wird die Temperatur der BG durch "Heißflushen" temporär höher sein als die des Modells. Wenn wir nach dem errechneten Wert des Modells regeln, wird der Ausgang des Modells als "Messwert" (niedriger als Realwert) gelten und die Heizung (PWM) dreht weiter auf. Wenn man sich nicht auf die Hardware Sicherheitseinrichtungen der Maschine verlassen will (ich würde es auf Dauer nicht ausprobieren), sollte man bei einem Temperaturgrenzwert im Kessel den DC der PWM deckeln (auf Deine experimentell ermittelten 4-5% z.B.).

    So, vielleicht fällt mir noch etwas spatter ein).

    Gruß
    Artur
     
  16. #36 Goldhamster, 27.10.2017
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    Moin Moin ;),

    es geht mir vorerst nicht um die Brühgruppentemperatur, mehr um die Streckenidentifikation des Kessels. Dieser pendelt sich bei einem DC von 0,04 auf etwa 78 °C ein (ein bisschen Abhängig von der Raumtemperatur...). Nun erhöhe ich den DC nur um 0,01, also auf 0,05, und die Kesseltemperatur erhöht sich immer weiter, wenn auch seeehr langsam. Problematik ist nun der Endwert, der sich bei einem DC von 0,05 einstellen SOLLTE. Klar macht er das irgendwann. Nur kommt mir diese Zeitspanne unendlich lange vor.
    Ich möchte nach Ziegler Nichols vorgehen, daher will ich aus der Sprungantwort mein Tu, Tg und K bestimmen. Tu bekommt man ja noch raus, wenn du dir mal die Sprungantwort anschaust. Ich finde die Wendetangente lässt sich gut einzeichnen. Aber Tg und K kann ich nur mit einem Endwert der Sprungantwort ermitteln. Würde ich den Sprung kleiner wählen, bekomme ich den Endwert evtl. früher, dafür aber keinen ausgeprägten Übergang für die Wendetangente...

    Eigentlich ergibt sich folgende Frage:
    Soll ich wirklich diese "Ewigkeit" warten, bis sich bei einem DC von 0,05 ein Endwert ergibt, um daraus dann Tg und K zu bestimmen...? Mir kommt das ein wenig komisch vor.

    sprungantwort.JPG
     
  17. #37 artur78, 27.10.2017
    Zuletzt bearbeitet: 27.10.2017
    artur78

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    Oooooh ... Daten))
    Na das macht doch alles angenehmer zum Diskutieren.

    Warum machst Du nicht einen echten Sprung? Also volle Heizleistung. Deine Strecke, und damit die Parameterbestimmung, ist ja unabhängig vom Eingangssprung. Du würdest mit einem Sprung von 100% Heizleistung oder nur 4% die gleichen (Streckenantworten FALSCH) STRECKENPARAMETER bekommen - nur der Endwert ist evtl. ein anderer. Und bei 100% ist der (EW schneller erreicht AUCH FALSCH) Tau ist genauer bestimmt/leichter abzulesen.
    Ich meine, mit der Wahl der Heizleistung/Anregung ändert sich ja nicht die Charakteristik einer Strecke. Du könntest auch einen Sinus als Eingangssignal wählen. Aufwändig, aber auch hier: unabhängig von der Amplitude und Frequenz des Eingangssignals, wird man von der Sinusantwort auf die gleichen Streckenparameter schließen können...
     
  18. #38 artur78, 27.10.2017
    Zuletzt bearbeitet: 27.10.2017
    artur78

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    Wenn Du die Kesseltemperatur regeln willst, was es einfacher macht, fände ich es interessant das Modell von der BG-Temperaur trotzdem auszubauen.
    Du könntest ja beide Temperaturen aufs Display ausgeben. Plus evtl. die gemessene BG-Temp. mit dem zusätzlichen Fühler.
    Ich kann mir vorstellen, wenn man das Modell der BG mit der Information ob die Pumpe arbeitet verknüpft, kann man das Modell verbessern:
    wenn Pumpe AN, dann gibt der Kessel einen Teil seiner gespeicherten Energie an die BG ab. Der Maximalwert der BG-Temperatur ist dabei die Kesseltemperatur (die gleichzeitig sinken wird) minus npaar Grad C., und das wiederum nach dem bekannten Zeitverhalten.
    So könnte man auch evtl. vorsteuern - ich weiß nicht wie träge das PT100/Umsetzer arbeitet...
     
  19. #39 Goldhamster, 27.10.2017
    Goldhamster

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    Was ist denn ein unechter Sprung ? ;)
    Du hast Recht, dass sich die Strecke dadurch nicht verändert. Aber bei einem DC von 1, also voller, dauerhafter Heizleistung, wird es keinen Endwert geben (da zum Glück bei 160 °C das Sicherheitsthermostat abschaltet...), sprich ein Endwert mit DC = 1 ist nicht möglich. Mein Sprung hat die Steigerung der Heizleistung um 1 % und pendelt sich beim Endwert vermutlich irgendwo bei 84 °C ein, aber eben nach einer Ewigkeit. Der Sprung sollte meines Wissens so gewählt werden, dass sich zwar ein Endwert einpendelt, aber das System nicht zerstört wird.

    Oder meinst du, dass man einen stärkeren Sprung auf die Strecke gibt, aber dafür den Endwert nicht abwartet? Dann wüsste wie gesagt nicht, wie ich K und Tg bestimmen soll....
     
  20. #40 artur78, 27.10.2017
    artur78

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    Ja, beides sind "echte" Sprünge)
    Ich denke nur, wenn man schnellstmöglich den Kessel auf hohe Temperatur aufheizt, die BG weniger die Messung verfälschen wird weil sie mit ihrer Masse dem Kessel dann nicht so schnell die Temperatur entzieht.

    Genau.
    Durch graphisches Annähern. Das Verfahren an sich ist ja schon ein Schätzeisen)
     
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Pimp the Domobar! Restauration und Modifikation meiner Vibiemme Domobar Nero

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