Bastelstunde: PID, pressure-, flowcontroll Bluetooth mod...

Diskutiere Bastelstunde: PID, pressure-, flowcontroll Bluetooth mod... im Espresso- und Kaffeemaschinen Forum im Bereich Maschinen und Technik; Hallo zusammen, ihr kennt es vielleicht, im Fernsehen kommt nur Müll, für die Werkstatt zu kalt, da kommt man schnell mal auf dumme Gedanken......

  1. #1 flo_ffb, 25.03.2021
    flo_ffb

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    Hallo zusammen,
    ihr kennt es vielleicht, im Fernsehen kommt nur Müll, für die Werkstatt zu kalt, da kommt man schnell mal auf dumme Gedanken... Diese sind bei mir leider ein bischen ausgeartet.
    Drum hab ich mir eine defekte ASCASO professional geholt, einen temporären Arbeitsplatz im wohnzimmer eingerichtet und mich mal so richtig ausgetobt...
    Es funktioniert schon mehr als gedacht. Ich werde in den nächsten Tagen berichten.
    Vorab soviel:
    - kessel angebohrt und Temperatur im Kessel gemessen.- saubere Regelung möglich
    - Brühgruppe angebohrt um Wasser kurz vorm rauslaufen messen zu können
    - PID Regler gebaut- geht
    - Waage gebaut (schaltet ab bei erreichen des Sollgewichts)- Waage geht, abschalten geht fast, hitzebeständige Kabel noch nicht da
    - Drucksensor verbaut
    - Druckregelung der Pumpe über Phasenanschnittsteuerung verbaut-- geht, braucht aber noch ein bischen Aufmerksamkeit, Oszilloskop ist bestellt, muss nachmessen wo es hackt...
    - Flowsensor verbaut- misst, der nächste Schritt ist die Regelung der Pumpe über Flow Vorgabe

    alle vorgaben laufen per Bluetooth übers Tablet, die Messwerte auch.

    Fortsetzung folgt, muss die Messungen erst noch aufbereiten
    Falls der Fred woanders besser aufgehoben ist, bitte verschieben

    Nachtschicht.jpg
     
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  2. #2 Heisswasserhedonist, 25.03.2021
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    Cool. Gerne mehr Infos zu den Sensoren & wie sie verbaut wurden. Wie ist der BG Sensor verbaut?
    Und:
    Ein Ito kam nicht in Frage?
     
  3. #3 flo_ffb, 25.03.2021
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    Infos folgen.
    Ito käme schon in Frage, hatte auch ne Suchanfragen gestellt. Bestellzeit im Dezember hatte ich verpasst. Jetzt habe ich ein Ito mitbestellt, kann es aber nicht abwarten bis es kommt.
    Und Selbermachen macht ja noch mehr Freude.
    Bis vor 4 Wochen hatte ich auch noch null Ahnung von arduinos, triac's und App Erstellung...
     
  4. #4 flo_ffb, 25.03.2021
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    Ausgangszustand

    ich abe mir eine defekte ASCASO gekauft mit Brühkessel und Thermoblock für Dampf. Ist zwar ne komische Kombi, aber die gab es günstig. Der Schlauch zum Heißwasser war geplatzt.
    Eine Ausgangsmessung nach Verschluss der Leitung zeigte die Katatastrophe. Sowas zu verkaufen und noch dazu für nen Haufen Geld ist eigentlich unglaublich.
    Die Temperatur wird außen am Kessel gemessen. Der Schalte soll bei 100° schalten, die Temperatur liegt zwischen 90 und 126°. Gemessen habe ich mit einem Thermoelement TYP K.
    Hier einen brauchbaren Kaffee raus zu kriegen habe ich erst gar nicht probiert. Im Diagramm ist bereits der Durchfluss und der Druck mit drin, darauf komme ich aber im nächsten Teil. Ausgangszustand.jpg
    temporäre Bastelecke

    Ausgangszustand 2.jpg
    Maschine im Istzustand

    Aufheizen.jpg
    Temperaturverhalten Ausgangszustand
     
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  5. #5 DarkUtopia, 25.03.2021
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    Auf so ein Können bin ich sehr neidisch!
    GEIL!
     
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  6. #6 Heisswasserhedonist, 25.03.2021
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    Finde ich ne ziemlich gute Kombi. Dampf ist in 3min am Start, und extremst wartungsarm. Die Quickmill Silvano ist genauso aufgebaut.

    Bei der Ascaso fehlt das einstellbare OPV, da du pressure profiling machst, fällt das ja weg.
    Und ich fand den Dampf i.v. zur Silvano sehr feucht. Da muss man die Flowrate der 2. Vibrapumpe senken.

    Wie kam das Loch in die Brühgruppe?
     
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  7. #7 flo_ffb, 25.03.2021
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    Mir wäre ein Thermoblock für den Bezug noch lieber gewesen. Aber den gabs halt nicht für kleines Geld.

    Es wird Zeit für Teil 2: mechanischer Umbau:

    Ich habe erst mal alles zerlegt.
    Alles raus.jpg

    Dann den Weg des Wassers verstehen und die Bohrung des Sensors herausmessen.Es fließt erstmal aus dem Röhrchen des Kessels zu einem Ventil, das zum Brühen öffnet und nach dem Brühen schließt und die Brühgruppe entlüftet. Loch bohren, Gewinde rein, Sensor fertig. Er ragt in den Wasserkanal.
    Das Gleiche gilt für den Sensor des Kesselwassers.
    Umbau2.jpg

    Hinter der Pumpe habe ich eine Membran zur Dämpfung von Druckspitzen eingebaut. Dann folgt ein einstellbares OPV. Von dort gehts in den Kessel. Da sitzt dann auch der 20 bar Drucksensor (0,5-4,5V). Den orginal Thermosicherheitsschalter habe ich beibehalten. Bei der Gelegenheit habe ich gleich den Kessel isoliert (noch nicht fertig)
    mech. Umbau.jpg
    Die Temperaturregelung erledigt ein Software PID, der ein SSR ansteuert.
    Die Druckregelung läuft über eine kleine Schaltung zum Phaseanschneiden.
    Die 50HZ Welle wird gleichgerichtet und auf 5V reduziert. Der Arduino liest das über einen Optokoppler ein. Er erkennt den 0- Durchgang alle 10ms.
    Ein weiterer Software-PID gibt einen Regelwert aus. Bei großer Abweichung wird ohne Versatz ein Zündsignal über einen Optokoppler an einen TRIAC geschickt, der schaltet dann normal durch. Bei Annährung an den Sollwert wird der Zündimpuls später gesendet und ein Teil der Phase abgeschnitten. Die Pumpe pumpt weniger.
    Der Regelvorgang läuft soweit, jedoch wenn der Regler aus ist (oder kein Phasenanschnitt) ist die Pumpfrequenz zu niedrig, es wird nicht voll gepumpt. (im Bild bis zum Strich, danach sieht man die Reglerausgabe, die muss noch angepasst werdn, die Verstärkungsfaktoren sind zu niedrig, dafür muss aber erst die Pume pumpen wie sie soll)
    An der Stelle hänge ich gerade und komme erstmal nicht weiter. Ich weiß nicht ob meine Schaltung Blödsinn macht oder der Arduino etwas falsch macht. Drum warte ich jetzt bis das bestellte Oszilloskop kommt. Dann geht es weiter.
    Wenn jemand eine Idee hat oder weiß, dass mein Ansatz mit Phasenanschnitt verkehrt ist, raus damit. Bin für jeden Tipp dankbar.

    Bezug_T_neu.png

    hier noch das Temperaturverhalten während eines Bezugs, hier wird noch volle Kiste gepumpt, bis bei knapp über 10 bar das OPV aufmacht. Hier sieht man auch den Druckanstieg wie er sein soll.

    Druckregelung.png

    und hier die Druckregelung. Es schaut zwar aus wie ein Hanhebelprofil und noch dazu mit konstantem flow, das Ziel waren aber 9 bar :-(


    Fortsetzung folgt.
     
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  8. #8 Heisswasserhedonist, 25.03.2021
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    upload_2021-3-25_20-24-29.png

    Eigentlich ganz spannend, trotz der riesigen Hysterese im Kessel, bleibt es beim Brühhermostat sehr konstant.
    Ich denke, so schlecht wird der Kaffee nicht sein, man muss /kann Temperatursurfen.

    Aber 400 s für den Heizzyklus ist schon ne Hausnr. das sind ja fast 7 Minuten.
     
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  9. #9 flo_ffb, 25.03.2021
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    Das täuscht. Der Offset zwischen Kessel und Brühtemp sind ca 12°. Sobald Wasser fließt kommt an der von dier markierten Stelle noch knapp 85°, wenn man bei 126° Kesseltemperatur bezieht kommt es kochend. Das hatte ich mir auch angeschaut und extra ein Kilo Discounterbohnen gekauft.
    Im nachhinein habe ich festgestellt, dass die nicht mal dazu zu gebrauchen sind. Ich habe das Zeug für meine Druckuntersucheungen nicht fein genug gemalhlen bekommen.

    Themperatursurfen wäre eine Option, dann gäbe es den Bastelspaß aber nicht, und das war ja das Ziel.

    So schaut die App gerade aus. Noch ein bischen lieblos. Für den Druck soll dann ein Schieber rein. Das kommt aber erst, wenn die Pumpe das macht was sie soll.

    APP.jpg
     
  10. #10 flo_ffb, 25.03.2021
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    Obacht, das ist die Brühgruppentemperatur. Die stagniert normal dann bei knapp 90° da ist noch nicht Ende.
    Der Kessel brauchte knapp über 1,5 Minuten und hatte >100°
     
  11. #11 Sandhausen, 26.03.2021
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    Hallo,

    sehr spannendes Projekt. So etwas in der Art, plane ich auch für die Zukunft.

    Zu deinen Druckproblem: Steuerst du den TRIAC in jeder Halbwelle an? Soweit ich weiß werden Vibrationspumpen klassischerweise nur mit einer Halbwelle angesteuert, um dem Schwingkolben "Zeit zum schwingen zu geben".

    Grüße, René
     
  12. #12 flo_ffb, 26.03.2021
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    Ja, der triac wird jede Halbwelle angesteuert.
    Das sollte aber nichts ausmachen, da ohne Reglereingriff ja kein phasenanschnitt stattfindet und der sinus so zur Vibrationspumpe kommt, wie wenn normale Netzspannung anliegt. Die Pumpe schneidet dann ja erst eine Halbwelle weg. Ich hoffe das oszi kommt bald.
     
  13. #13 Püppchen, 29.03.2021
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    Geiles Projekt. Da stink ich mit PID einbauen und ein bisschen Mechanik echt ab.
    Bin auf Updates gespannt!
     
  14. #14 flo_ffb, 04.04.2021
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    Triac funktioniert noch nicht, ich warte noch auf Ersatzteile.
    Dafür geht die Waage und schalten schön bei SOLL-Gewicht ab. Ich kann die Maschine jetzt über Bluetooth steuern.
    Einen ersten Rückschlag gab es auch: Die Thermosicherung hat ausgelöst. Grund war folgender: ich habe die Versorgungsspannung des Arduino und der Sensoren auf ein anderes Netzteil gehängt (Billigding aus China), 5V 5A. Das gab soviel Störungen auf den Thermostellen, dass die Temperatur sprang und das SSR natürlich irgendwas gemacht hat. Ich habe es nicht mitbekommen, da das Tablet zum Aufheizen aus war. Problem erkannt, Problem gebannt.

    Dafür gibt es aber auch einen großen Schritt nach vorne:
    Da ich keine Lust auf Warten habe (Triac) und die Osterfeiertage und schlechtes Wetter in der kommenden Woche gemeldet sind kommt jetzt eine Getriebepumpe mit 24V zum Einsatz.Mit der wird Pressure- Profiling weiler getrieben. Sollte einfach über den PWM Ausgang vom Arduino funktionieren. Auf der Suche nach Brauchbaren um die Schaltung zu bauen hat mich ein alter Akkuschrauber in der Werkstatt angesprungen. Der hat jetzt einen Mosfet weniger, die Kaffeemaschine dafür einen mehr:D. Er passt von den Daten sehr gut, der Arduino steuert ihn an, die Feiertage sind gerettet.
    Morgen wird die Pumpe eingebaut, dann gehts rund.

    Jetzt muss ich noch rausfinden wie man Videos hochläd, dann gibts was für die Augen und die Ohren.
     
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  15. Pflunz

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    Die 24V Getriebepumpen nehmen als PWM Signal oft 5V, welche du direkt vom Arduino nehmen könntest.
    Womit hast du deine App gemacht? Mir gefällt dass schon von der Art her für Touchscreens gemacht ist, meist sind die Buttons usw. eher für Mausbedienung gemacht und müssen erst aufwendig auf Touch getrimmt werden.
     
  16. #16 flo_ffb, 05.04.2021
    flo_ffb

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    Genau so mach ichs, läuft auf dem Tisch auch schon.
    Kennst du dich mit dem Arduino gut aus? Ich glaube ich muss mir ein paar Gedanken zum Thema EMV machen. Das Thema mit dem Netzteil zeigt, dass es ein großer Unterschied ist zwischen einer laufenden Schaltung und einer stabil laufenden Schaltung.
    Was isch so gelesen habe hängt man die offenen Analogeingänge mit 10k auf Masse, dass habe ich noch nicht gemacht. Der Drucksensor geht auch über einen Analogeingang rein.
    Der Eingang des Durchflusssensors hat schon einen kleinen Entstörkondensator bekommen.

    Welche Maßnahmen außer sauberer Erdung und Metallgehäude gibt es noch?

    ich mach das grad mit Bluetooth Electronics. Da kommt zwar nichts alleine- lauffähiges raus, aber zum schnell Werte anzeigen lassen und Vorgaben machen ideal.
    Wenn alles funktioniert will ich mich mal an AppInventor ran tasten. Das hat mir ein Bekannter mal gezeigt, erschien mir aber für die Experimentierphase zu komplex für Änderungen.
     
  17. Pflunz

    Pflunz Mitglied

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    Hi Flo(?),

    mit dem Arduino selbst habe ich nicht wirklich viel gemacht, aber mit Elektronik an sich kenne ich mich ganz gut aus.
    Das mit dem Netzteil hört sich für mich komisch an und ich würde eher ein Masseproblem (hast du die Massen der Netzteile ordentlich verbunden?) vermuten als etwas mit EMV.
    EMV ist eher ein Problem wenn man schnelle Flanken und/oder hohe Ströme hat.
    Die Analogeingänge sollten ebenfalls mit EMV im eigentlichen Sinne nicht wirklich viel am Hut haben, sondern eher mit Rauschen (ist irgendwie blöd zu trennen da ja beides eine ungewünschte Kopplung von Signalen ist, dennoch habe ich beim Crosscoupling von Analogeingängen noch nie jemanden von "EMV" sprechen hören). Normalerweile setzt man nicht benutzte analoge Eingänge entweder als digitalen Eingang mit Pullup/down oder direkt als Ausgang. So floatet der Eingang nicht herum und kann die nebenliegenden Signale beeinflussen.
    Je nach Thermoelement (beispielsweise Typ "grounded") ist auch vorsicht geboten mit dem Auswerten, denn wenn das Thermoelement dann irgndwie geerdet wird (beispielsweise über das Wasser im Kessel, welcher geerdet ist) brauch man zum Messen der Thermospannung eine negative Hilfsspannung, da der negative Pol des Thermoelements ja eine Spannung unter 0V ausgibt. Gibt auch extra ICs hierfür welche kleine Spannungen unter 0V auch ohne Hilfsspannung messen können.
     
  18. #18 Dale B. Cooper, 05.04.2021
    Dale B. Cooper

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    Tiefpässe und Optokoppler. Ein großes Problem können Magnetventile sein..
    Bei meinem Testaufbau für ne Koblenbetriebene Pumpe hatte ich vor allem mit Magnetventilen (an Endschaltern mit langen Kablen) massive Probleme. Meine MV liefen aber auch alle auf 230V, wobei ich nicht sagen kann, ob das gut oder schlecht ist. :)

    LG und viel Erfolg,
    Dale.
     
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  19. #19 flo_ffb, 05.04.2021
    flo_ffb

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    ja, Flo :)
    Danke für die Rückmeldungen.
    Es hängt alles auf der gleichen Masse, das sollte passen.
    Das Problem mit dem Netzteil ist "vorerst" gelöst.Ich geh aus dem Labornetzteil mit 24V für die Pumpe raus und mit dem DC DC Wandler auf 5V für den Arduino runter, dann gehts wieder.
    Sobald die Pumpe jetzt zuschaltet hängt sich aber der arduino auf.
    Ich hänge jetzt auf alle Analogeingänge zur Masse 10 k rein und vergrößere die Abstände. Einen ferritkern habe ich auch noch für die Pumpe gefunden,dann schau ich mal was passiert.
    Ostern ist wohl doch noch nicht gerettet:mad:.
    Mit der ulka und 230 V gab's die Probleme nicht.
    Bleibt spannend. Jetzt geht's aber erstmal raus bevor das Sauwetter kommt.
    Ich werde berichten...
     
  20. #20 sokrates618, 05.04.2021
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    Hallo Flo,
    ich weiß nicht, ob ich das richtig verstanden habe. Sind die 10k-Widerstände parallel zu den Analogeingängen oder in Reihe mit der Masseleitung gemeint? Parallel zur Herabsetzung der Eingangsimpedanz wäre o.K., in Reihe würde es die EMV-Effekte eher verstärken. Achte darauf, dass du einen zentralen Massepunkt hast (Sternerde) und die Massen der Sensoren und der "Hochstromverbraucher" getrennt darauf führst.
    Gruß, Götz
     
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