Der Weg zur selbstentwickelten Dualboiler Maschine

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  1. #41 Dale B. Cooper, 16.02.2020
    Dale B. Cooper

    Dale B. Cooper Mitglied

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  2. Pflunz

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    Hey Andre, ich weiß schon was Dale meint. Das Umrechnen der Spannung/ des ADC Wertes in einen Druck entspricht dem Dreisatz.
    Die Phasenanschnittsteuerung ist da deutlich komplexer.
    Interrupt bei 0-Durchgang auslösen lassen -> Timer im 50Hz PWM Modus starten.
    Dann das Compare Register ständig mit der Encodervariablen überschreiben. Die Encodervariable selbst wird ständig durch Encoder-Interrupts oder einen eigenen Timer aktualisiert. Damit der Shot wiederholbar wird (das war glaube ich dein Wunsch) müssen auch noch Datenpunkte aufgezeichnet werden. Idealerweise hast du auch noch einen Regelkreis, da sich der Gegendruck des Pucks mit der Zeit ändert, und jeder Puck selbst schon einen anderen Widerstand hat.

    Hast du dir bereits generell Überlegungen zur Ansteuerung gemacht? Also wird es ein Arduino sein, ein Raspberry, eigene Platine o.ä.? Ein Arduino ist gut um Hardware anzusteuern, ein Raspberry ist bequem für Software und Visualisierung (Display, Webserver etc.).

    Ich für meinen Teil plane ja gerade die Elektronik. Diese habe ich nun in mehrere Teile geteilt:
    • ein Raspberry für das Display, den Webserver und die Steuerung
    • eine Grundplatine welche mit dem Raspberry verbunden wird, mit einem STM32 (für die Regelung, Sensorberechnung etc), zwei Schrittmotortreibern (brauche ich nur für mein Konzept, müsstest du nicht bestücken), etwa 8 Mosfet um 24V zu schalten (Venile, Beleuchtung etc.) und der Spannungsgenerierung (3.3V, 5V, -3.3V, 2.5V Vref)
    • eine Sensorplatine mit einem 16-Kanal ADC und mehreren Eingängen für Pt1000-Sensoren, Typ k Thermoelelmente und Eingänge für Drucksensoren. Die Werte werden dann via SPI zum STM32 gesendet
    • eine SSR Platine bei welcher aus Triacs gesamt 4 SSRs aufgebaut werden. Hiermit werden die 3 Heizungen geschaltet. Mit einem vierten wollte ich eventuel die Mühle o.ä. schalten. Du könntest hiermit die Pumpe dimmen.
    • 24V Netzteil (zukauf)
    Da ich in China bestelle bekomme ich sowieso jeweils 5 Platinen. Wenn du oder dein E-Technik Freund löten könnt kann ich sie euch zum Selbstkostenpreis überlassen. Da ich noch in der Planung bin, könnte ich auch Dinge einfließen lassen die ihr braucht. Dafür bräuchtet ihr allerdings ein Konzept, damit ich vergleichen kann was noch hinzugefügt werden müsste (zum Beispiel eine Nulldurchgangserkennung bei der SSR-Platine. Ursprünglich nicht gebraucht da ich keine Phasenanschnittsteuerung brauche und deshalb Zerocrossing-Optotriacs benutze, da das aber mit 4 Bauteilen erledigt ist kommt sie mit drauf). Von der Größe her wird die SSR Platine etwa 8x10cm^2 und brauch einen Kühlkörper (Alublock an Metallgehäuse), die Sensorplatine 6x10cm^2, die STM32 Platine 10x10cm^2.
     
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  3. andre8

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    Danke für den Hinweis. Das Mehrgewicht entsteht durch den anderen Aufbau des Adapters. QM verwendet hier einen bearbeiteten Blechring der kunstvoll verbogen wurde. Einfach und Zuverlässig umgesetzt. Hierzu fehlen mir jedoch die Möglichkeiten.

    Den Umrüstsatz zur Serienreife zu bringen wird wohl auch noch eine Zeit lang dauern. Ich würde den Adapter gerne aus Bleireduziertem Messing herstellen. Bisher habe ich dafür aber noch keinen Materiallieferanten gefunden. Der erste Prototyp wird erstmal aus normalen und anschließend verchromten Messing bestehen.
    Es besteht auch die Möglichkeit die Bleianteile an der Werkstückoberfläche auszuwaschen. So handhabt es z.B. ein Hersteller von Messingverschraubungen. Die Verschraubungen bestehen aus CuZn40Pb2. Hier gibt es noch einiges zu lernen.

    Natürlich werde ich mir bei kritischen Bauteilen. z.B. der Steuerung fachkundige Hilfe holen müssen und alles überprüfen lassen. Es ist ganz natürlich das man gerade bei Beginn eines solch aufwändigen Projektes noch viel dazulernen muss. Mein Ziel war von Anfang an klar definiert. "Meine Anforderung ist es das Projekt so auszuführen das es anschließend auch kommerziell verwendet werden kann. Mit allen pflichten die eben dazugehören."

    Die Steuerung soll anfangs über einen Arduino laufen. Bis auf die Phasenschnittsteuerung mit anschliessender Wiederholbarkeit konnten wir schon fast alles was wir geplant haben testen. Den Regelkreis für den Gegendruck werden wir wohl auch erstmal weglassen. Ich habe ein Gehäuse vorgesehen bei der das Trägermodul für die Steuereinheit jederzeit leicht zugänglich auswechselbar ist. Mal abgesehen von der Verkabelung natürlich. Der Prototyp bekommt erstmal die Aufnahmepunkte für einen Arduino Mega vorgesehen. Wenn dann irgenwann mal alles funktioniert werden wir eine Platine entwickeln. Ich könnte mir vorstellen das eine solche Platine komplett mit einem STM Mikrocontroller umgesetzt werden kann. Das wäre auch praktisch für z.B. eine WLAN-Funktion.
    Wie das Board dann aussehen wird kann ich zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht sagen. Ich werde mich in den nächsten Wochen darauf konzentrieren das Gehäuse fertig zu entwickeln und Preise anzufragen.

    Geplant ist Momentan das Gehäuse mit allen Bauteilen aufzubauen und anschließend die Steuerung mittels Arduino umzusetzen. :)


    Sehr interessant. Ich finde es toll welches Know-how hier im Forum gebündelt ist. Vielen Dank für dein Angebot. Ich glaube das mir die Platine im Moment noch nicht weiterhelfen kann. Wäre es nicht möglich alles mit einem Micro Controller umzusetzen, oder ist ein Rapberry den viel leichter zu Programmieren wenn es um das Thema Visualisierung geht?
    Wie ich rauslesen kann hast du Erfahrungen mit dem Leiterplatinen Design :). Das Erstellen eines solchen Boards wird auch noch ein großes Thema werden. Aber alles zu seiner Zeit.
     
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  4. Pflunz

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    Hi, die Mischung aus STM32 und Raspberry hat sich aus "Bequemlichkeit" ergeben. Auf dem Raspberry läuft ein Standard-Linux, mit allen Vor-und Nachteilen die das mit sich bringt.
    Vorteile:
    • Filesystem direkt unterstützt. Es können also beispielsweise gute (oder bei 4GB Speicherkarte auch alle) Shots gespeichert werden ohne irgendeinen Aufwand. (Übrigens hier auch interessant anhand der aufgezeichneten Daten eine kleine künstliche Intelligenz trainieren damit die Regelung Offsets besser korrigieren kann)
    • Ethernet Stack, und damit auch WLan und Ethernet nativ unterstützt. Webserver ebenfalls sehr einfach möglich
    • Display (und bei Bedarf auch eine "Shotcam") direkt zum Anschließen mit nativer Unterstützung. Alternative zu einem Display wäre ein Webserver oder Bluetooth mit dem man per Tablet auf die Maschine zugreift (wie die Decent Espresso Maschine).
    Nachteile:
    • Kein Echtzeitbetrieb (wobei es für eine Kaffeemaschine vermutlich trotzdem reicht). Für Schrittmotoren ungeeignet.
    • Eingeschränkte Connectivität für Sensoren (1-2x SPI und 1-2x I2C, keine analogen Spannungen)
    Deshalb ist der STM32 als "Messumformer" da. Also alle Werte (Temperaturen, Drücke) messen sowie Ausgänge (Ventile, Pumpe, Heizung) stellen. Kommunikation erfolgt einfach über eine SPI Schnittstelle, so dass der Raspberry alle Werte als Float bekommt (also Drücke als x,xx bar und Temperaturen als x,x°C) und einfach neue Werte stellen kann, ohne dass er sich mit der Regelung auseinandersetzen muss. Für den Raspberry hängt dann quasi ein störungsfreies System an, was die Programmierung sehr einfach macht.
    Gibt natürlich auch noch Alternativen zum Raspberry, wie einen ESP32, der Wifi, Ethernet Stack etc. gleich mitbringt. Spart auch ein paar Euro, aber das erkauft man sich dann doch durch viele Stunden mehr an programmieren (Raspberry --> Linux installieren --> läuft; ESP32 --> Toolchain einrichten --> Lib suchen --> einbinden --> API lesen --> testen --> läuft (hoffentlich...)).

    Liebe Grüße und gutes Gelingen
    Gerald
     
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  5. #45 Dale B. Cooper, 17.02.2020
    Dale B. Cooper

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    Der Aufbau ist auch maximal sinnvoll.

    Messumformer für Regelung ohne OS, aber quasi Echtzeit, GUI / Webinterface / Datenbank / IP-Stack / Wifi / whatever auf Linux für den Komfort. Das gleiche bei mir, nur würde ich ohne signifikantes Vorwissen eher auf Arduinos setzen. Die Community ist auch größer. Bei Anspruch auf eigenes Board und mit so viel Hintergrund verstehe ich die STM-Entscheidung aber absolut. :) In dem Zweikreiser mit Wärmetauscherspülung läuft doch auch was mit nem STM32, wenn mich nicht alles täuscht.

    Beste Grüße,
    Dale.
     
  6. andre8

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    Mittlerweile habe ich den Umbausatz vom Fräser wiederbekommen. Einen Absatz mussten wir minimal vergrößern. Ansonsten passt der Aufsatz sehr genau :).
    Morgen werde ich die passenden Schrauben kaufen und ihn in der Praxis testen. Der Eindrehwinkel des Siebträgers ist etwas über 90°. Das werde ich in der finalen Version noch einmal anpassen. Theoretisch könnte der Adapter jetzt zum Verchromen gehen. Ich habe allerdings noch etwas bedenken mit dem Bleigehalt von normalem Messing. Wäre uncool wenn die Chromschicht irgendwann abgeht und Blei ausgewaschen werden würde.

    Wäre also noch das Problem der Reduktion von Blei zu klären. Für Hinweise oder Ideen zu diesem Thema wäre ich sehr dankbar :).

    Anbei noch ein paar Bilder.

    20200218_195614.jpg

    20200218_200652.jpg
     
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  7. Pflunz

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    Dachte hierfür bietet sich "Ecobrass" an. Gut zerspanbar ohne Blei. Wobei das Chrom bei den anderen Brühgruppen auch hält.
    Bei dem Winkel kannst du eventuell einfach eine Dichtung nehmen welche 0.5mm dicker ist.
     
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  8. andre8

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    Vielen vielen Dank, nach Ulm könnte ich auch recht schnell fahren. Mal nachsehen was eine kleinere Menge Ecobrass kosten wird.
    Das stimmt, unterlegscheibchen zum testen habe ich auch noch hier :)
     
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  9. #49 Dale B. Cooper, 18.02.2020
    Dale B. Cooper

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    Du meinst wie bei jedem anderen nicht LM Siebträger?
     
  10. andre8

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    Ich bin mir nicht sicher welche Hersteller welches Rohmaterial verwenden. Mal abgesehen von den LM Edelstahlvarianten. Bezzera verbaut z.B. bleireduziertes Messing.
     
  11. #51 Dale B. Cooper, 18.02.2020
    Dale B. Cooper

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    Naja, fast alle verchromtes Messing. Mich hat's auch immer geärgert, dass die ST schon nach kurzer Zeit das Chrom abgeben... und danach was auch immer...
     
  12. Pflunz

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    Für dich eventuell interessant, da du ja eine klassische Maschine baust (PID für zwei Boiler, Flowcontrol, Phasenanschnitt impelmentiert, Firmware vorhanden etc. und dabei recht günstig):
    [Vorstellung] - ((( ito )))
     
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  13. #53 Alexsey, 19.02.2020
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    Serto bietet seine Fittings meines Wissens auch besonders Bleisarm an. Dafür werden die Teile chemisch an der Oberfläche ausgewaschen.
     
  14. #54 Brewbie, 19.02.2020
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    Gibt es wohl in Italien eine ungewöhnliche Häufung von Bleivergiftungen? Wenn nicht, kann man das Thema womöglich vernachlässigen.
     
  15. andre8

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    ito ist mir bereits bekannt. Der thread ist auf jedenden Fall sehr interessant :)

    Danke für den Hinweis. Dies ist mir schon bekannt und habe ich weiter oben im Thread schon erwähnt :). Ich glaube leider nur nicht das Serto Ihr diesbezügliches knowhow so einfach weitergeben wird. Aber wenn ich nicht fündig werde rufe ich dort einfach mal an und frage nach.

    Naja ich habe mir beim entwickeln meiner Maschine bisher echt viel Mühe gegeben. Ich werde auf jedenfall versuchen, gerde bei einem Thema das die Gesundheit gefährden kann, die dinge noch etwas zu optimieren. Ich bin wohl auch einfach nicht der Mensch der sowas dem Zufall überlassen will.

    Jetzt noch ein paar Infos zu meinem Adapter nach dem Praxis test.

    Bild0.jpg Bild2.jpg Bild1.jpg

    Der Adapter funktioniert im Moment noch nicht so richtig. Die Verteilungs des Wassers ist ganz gut. Die passform der Bauteile ebenfalls. Ich werde die Tiefe des Einstichs, für die Siebträgerdichtung, noch etwas anpassen müssen.

    Nun zu den Problemchen. :eek:
    - Durch eine leichte Unebenheit im Bereich der Schrauben entsteht eine Undichtigkeit.
    - Schrauben lockern sich durch Vibrationen.
    - Der freistich für den O-Ring ist zu groß gewählt --> undichtigkeit (vorgaben im Tabellenbuch wurden beachtet!)
    - Schwierigkeiten bei der Herstellung aufgrund der Bauform. Ein spezieller Nutenfräßer wird benötigt.

    Es wird also mindestens noch einen weiteren Prototypen geben müssen.

    Ich werde mir überlegen ob ich für den nächsten Versuch auf eine einschraubbare Dusche wechseln werde. Die erleichtert vor allem die Fertigung.

    Achja, von der Firma Wieland (ECOBRASS) bei Ulm wurde ich aufgrund der geringen Abnahmemenge abgewiesen. Mann verwies mich auf ein Tochterunternehmen. Die Antwort steht noch aus.

    Viele Grüße und danke für die Unterstützung. ;)
     
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  17. #57 S.Bresseau, 19.02.2020
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    benutzt du die QM Siebe bzw. dichtest du wie bei der Original BG nach innen ab?
    Falls ja: bei den QM BGs gibt es das Problem mit zu geringer O Ring Dicke auch, es lässt sich durch ein paar Lagen Teflonband unter der Dichtung beheben.
    Für eine E61 Kompatibilität fände ich ein Abdichten nach oben sinnvoller, man ist von Varianzen des Siebinnendurchmessers unabhängig.
     
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    Ich benutze E61 Siebe samt Siebträger und dichte auch genau wie die E61 ab. Ein Problem hier ist die Verschraubung des Adapters.
    Die Dichtung ist im Bereich der Verschraubung undicht. Anscheinend reicht hier eine minimale Abweichung schon aus. Hätte ich mir auch denken können. :D
    Dieses Problem ist lustigerweise auch nur bei diesem Adapter vorhanden. Die Siebaufnahme für die spätere Maschine besitzt diese Bohrungen nicht.

    Auf der Oberseite dichte ich mit einem O-Ring gegen die Auflagefläche der Quickmill Aufheizplatte ab. Bezzera macht es bei Ihrer eigenen Brühgruppe ebenfalls so.
    Leider wurde hier die Toleranz der O-Ring Nut von mir zu groß gewählt.

    Wenigstens hatt die Steigung der Aufnahme schon sehr gut gepasst. :rolleyes:
     
  19. andre8

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    Mittlerweile haben wir das Dimmer-Modul erfolgreich programmieren können. Als nächtes werden wir den Drehencoder, das Dimmer-Modul und den Drucksensor zusammenbringen. Anschließend werde ich ein Gehäuse für die Komponenten entwerfen. Geplant ist die QM darauf abstellen zu können.
    Wie eine art Abklopfschublade.
     
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    Ich habe heute die ersten Messversuche mit K202 Datenlogger unternommen. Ausgangssituation ist eine Quickmill 3004 mit Edelstahlduschplatte und nachgerüsteter PID.
    Wie mann sieht führt ein kurzer flush während der aufheitzphase zu einem schnellerem Temperaturanstieg im bereich der Verteilerdusche.
    Bild1.jpg
    Die Auflösung werde ich wohl noch um gut die Hälfte reduzieren müssen.
    Ich werde am Wochenende mal versuchen einen normalen Bezug zu messen. Das Projekt geht also schritt für schritt weiter :)
     
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