Ein Severin wird erwachsen../Universal-Röst-Controller

Diskutiere Ein Severin wird erwachsen../Universal-Röst-Controller im Vom Rohkaffee zum Selbströster Forum im Bereich Rund um die Bohne; Nach langer Zeit des bastelns, testens und inzwischen auch einigen erfolgreichen Röstungen will ich euch meine neueste Kreation vorstellen: [IMG]...

  1. #1 Heinzelmann, 26.07.2015
    Zuletzt bearbeitet: 26.07.2015
    Heinzelmann

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    Nach langer Zeit des bastelns, testens und inzwischen auch einigen erfolgreichen Röstungen will ich euch meine neueste Kreation vorstellen:

    [​IMG]

    Den Severin kennt hier nun wohl jeder, daher werde ich darauf weniger eingehen. Hier soll es hauptsächlich um die dazugehörige Steuerung gehen. Diese ist so ausgelegt dass sie für jeden x-beliebigen Röster mit Elektroheizung (nach kleiner Anpassung im Code aber auch mit Regelventil für Gas möglich!) und Lüfter in irgendeiner Form (hier zur Bohnenbewegung, bei Trommelröster dann Abluft) eingesetzt werden kann.

    Im wesentlichen handelt es sich um folgende Idee bzw Software: http://www.cyberelectronics.org/?p=574
    Der durchaus bemerkenswerte Funktionsumfang ist dort gut beschrieben, daher hier nur eine stichpunktartige Zusammenfassung:
    - Bedienung und logging wahlweise über Display/Taster, PC (mittels diverser bekannter Tools) und/oder Handy (via Bluetooth)
    - Erstellen und speichern von vier Temperaturkurven mit bis zu neun Setpoints und dazugehöriger Fanspeed
    - der komplette Temperaturverlauf wird interpoliert und PID geregelt!
    - manueller und Automode, wobei auch im Automode jederzeit Werte geändert werden können
    - und viele nützliche Feinheiten die in der Software angepasst werden können (z.B. maxTemp-Sicherung, Tempfühler über K-Type oder NTC, PID update intervall, etc)

    [​IMG]

    Da diese Steuerung, anders als am Anfang gedacht, alles andere als Plug and Play funktionierte (sowohl Hard- wie auch Software) will ich euch hier einen Einblick geben, damit andere Interessenten einen leichteren Start haben. :)
    Erklärtes Ziel war alles "unter einen Hut" bzw in einen Kasten zu bekommen, so dass nur ein Stromanschluss benötigt wird und der Röster komplett ohne Elektronik auskommt. Nur so ist ein schneller Wechsel auf einen neuen/anderen Röster gesichert. Wichtig bei ausgeprägtem Basteltrieb ;)

    Zuerst doch noch ein paar warme Worte bezüglich Severin:
    den Airtempfühler habe ich innen zwischen dem "Röstbehälter" und der Heizung eingebaut, damit er die Zuluft-temp messen kann (da diese von den Bohnen nicht beeinflusst wird). Damit können dann auch sinnvolle PID Parameter gefunden werden, da hier die Temperaturschwankungen ungefiltert dargestellt werden. In der Bohnenmasse werden sie doch arg geglättet.
    Der Beantempfühler wurde direkt von unten in den Röstbehälter geführt. Ist doch deutlich ästhetischer als komplizierte Konstruktionen von oben, oder nich?! ;)

    [​IMG]

    Weiter habe ich den Deckel seitlich angeschraubt, womit er nun zum Befüllen und Entleeren einfach aufzuklappen ist.

    [​IMG]

    Was hier noch nicht zu sehen ist wäre der simple Häutchenfänger aus Freundinns bester Strumpfhose, welcher einfach an der vorderen Öffnung befestigt wird und zuverlässig seine Arbeit verrichtet. Einfach aber wirkungsvoll.

    Nun aber zurück zur Steuerung:

    Diese besteht aus zwei miteinander verbundenen Gehäusen. Im oberen mit den Wippschaltern befindet sich die komplette Elektronik mit Netzspannung:
    - Laptopnetzteil für Lüfter (bis max 24V, von aussen einstellbar)
    - 9V-Netzteil zur Stromversorgung des Arduino und co.
    - SSR zur Heizungsregelung
    - Schalter für Power, Heizung und Fan (nur zur Sicherheit, normal wird über controler geschalten)

    [​IMG]

    Im zweiten Gehäuseteil:
    - Display
    - Arduino + externe Beschaltung
    - Taster zur Eingabe
    - Bluetooth-Sender/Empfänger (HC-06)
    - der USB-Anschluss ist für Softwareänderungen oder PC-Anschluss von aussen zugänglich

    Soviel zur Hardware..

    Nun aber zum Sinn des Ganzen, dem Rösten..
    Im Betrieb sieht es dann so aus:

    [​IMG]

    Wichtig war mir eben auch eine Lösung die ohne PC/Laptop auskommt, aber trotzdem die damit verbunden Vorteile ermöglicht. So kann ich nun die Kurven wie erwähnt, komplett im Gerät abspeichern und eigenständig abfahren lassen, sowie falls gewünscht, die grafische Ausgabe des Verlaufes und Logging Funktion einfach über Handy laufen lassen.
    Falls eine der vier Kurven angepasst werden muss, z.B. bei neuen Bohnen, folgt eine Auswertung über den PC. Hierzu wird die Loggingdatei einfach über Dropbox übertragen. Easy ohne Kabel suchen etc. Die moderne Technik hat manchmal auch Vorteile ;)
    Für die Darstellung der programmierten Ramp, des tatsächlichen Temp-Verlaufes, der Heater-%, des Cracks und weiteren Infos habe ich mir eine Exceltabelle gebastelt, in welche die geloggten Werte kopiert werden.
    Hiermit kann dann die Ramp für die nächste Röstung präzise aufs Grad und die Sekunde genau weiter verfeinert werden. Ein Traum für jeden Wissenschaftler ;)
    Hier sei auch nochmal das geniale "Quijote lernt Rösten" Projekt erwähnt! Da solcherlei Spielereien mittels dieser Steuerung nun ohne Probleme möglich sind habe ich den Geschmack deutlich verbessern können. Wo das Gebräu vorher (leicht modifizierter Severin) hauptsächlich "nach Kaffee" und ab und an mit Glück auch schon mal überdurchschnittlich schmeckte, hatten die Bohnen nun direkt bei der ersten Röstung nach optimierter Kurve, schon einen Geruch den ich in solcher Qualität nicht kannte :eek:

    [​IMG]

    Hoffe ich habe den ein oder anderen von dieser Steuerung überzeugen können.. Wenn sie jemand nachbauen will helfe ich gerne weiter, dafür darf derjenige sich um ein Thema kümmern welches mich zzT. noch beschäftigt, in diesem Programmteil sind meine C-Kenntnisse dann leider am Ende;) :
    Die Datenübertragung vom Handy auf den Controler funktioniert nur eingeschränkt, so sollte man die PID-Werte direkt ändern können. Diese sind noch nicht optimal (siehe schwankende Air-Temp) und eine Änderung ist in diesem Setting nur über Softwareupdate möglich ->Zeitraubend

    Soviel dazu, über Fragen, Bastelnachahmer (zum Austauschen von dann wirklich übertragbaren Profilen!) und Vorschläge/Ideen würde ich mich freuen!
     
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  2. erfoto

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    Klasse Regelung... Kompliment.
    Ich röste zwar auch mit Heizungs- und Lüftersteuerung aber den Luxus die Kurven zu programmieren habe ich nicht, ich muss an meinen Knöpfchen drehen ;-)
    Welchen PID Regler hast Du den dazu verwendet ?
    Viele Spaß weiterhin
    VG Peter
     
  3. #3 K. Sowa, 27.07.2015
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    Hallo, dieses Projekt hatte ich damals auch gesehen und bin von da aus erst auf die Severinumbauten hier im Forum gestoßen.
    Die Funktionen sind auf jeden Fall sehr eindrucksvoll!
    Ich war auch am Nachbau interessiert, aber die Tatsache, dass ich das Schaltschema nicht im Ansatz verstanden habe und in dieser Hinsicht auch nicht genügend Kenntnis zur Selbsthilfe habe, und Diese, dass ein manueller Umbau ja viel mehr Plug&Play ist und der Anfass- und Erfolgsfaktor deutlich höher, haben mich dann zum bestellen von vorgefertigten manuellen Reglern bewegt.
    Aber alles mit dem Hintergedanken, dass die Möglichkeit zu so einer tollen Regelung ja nicht aus der Welt ist ;)

    Also ich habe das so verstanden dass in der Steuerung überhaupt kein externer PIDRegeler verbaut ist, sondern der Arduino das rechnen übernimmt und das/die SSR ansteuert. Liege ich da richtig?

    Ich hab mit meinem manuellen Severin noch garnicht so viel geröstet, aber Deine Zusage an Bastelnachahmer machen mich schon hellhörig :)

    Grüße

    K.Sowa
     
  4. #4 Heinzelmann, 27.07.2015
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    So sieht es aus..alle Funktionen laufen komplett über den Arduino bzw. dessen Programm..Die Heizung über Software-PID und Hardware-seitig das SSR, der Lüfter über PWM am Arduino und einen (Logic-Level)-PowerMosfet am Ausgang. Somit ist die externe Beschaltung (anders als die cyberelectronics Variante) relativ gering. Auch die Temperatursensoren sind einfache NTC's welche somit durch einfachsten Spannungsteiler direkt am Analogeingang des Arduino ausgelesen werden können.

    der Schaltplan sieht nur deshalb so kompliziert aus, da der werte Herr den Arduino quasi in seine Bestandteile zerlegt hat.. Real sinds wenige Widerstände, paar Kondensatoren zum Entstören und eben der MOSFET.
     
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  5. #5 cityroast, 28.07.2015
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    Und immer wenn man glaubt der Severin ist ausgereizt kommt einer daher und setzt noch einen drauf... :) Spitze, danke für den ausführlichen Beitrag!

    Die BT Messung von unten ist auch sehr clever. Kennst du vielleicht eine gute Quelle für diese biegsamen Fühler?
     
  6. #6 Heinzelmann, 28.07.2015
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    Es handelt sich um diesen Fühler hier http://www.conrad.de/ce/de/product/...5-C-Gehaeuseart-Glasgehaeuse?ref=searchDetail
    Nicht von der falschen Bezeichnung abschrecken lassen, sein Einsatzbereich geht bis 250°C.
    Die Anschlussdrähte habe ich mit Kapton (bis 350°C beständiges Klebeband) isoliert.
     
  7. erfoto

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    @Heinzelmann
    klar, wird ja alles über Arduino geregelt
    man sollte vor dem schreiben immer das Gehirn einschalten und alles sorgfältig lesen :)
    VG Peter
     
  8. #8 ArthurDent, 23.09.2015
    Zuletzt bearbeitet: 25.09.2015
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    Hi,
    ich bin auch gerade dabei meine Severin ein wenig umzubauen.
    Bisher hab ich mittels Arduino Yun, LCD + Tasten & K-Type Thermocouple eine "Kaffeeröstmessmaschine" gebaut (loggt Zeit und Temperatur, zeigt sie auf dem Display an und speichert sie in einer .csv Datei).
    Jetzt möchte ich auch die Temperatur steuern, ausgeben, etc.
    Meine Hürde ist dabei eher die E-Technik, programmieren ist nicht so das Problem.
    Die gute Severin habe ich jetzt schon auseinander genommen und kann Heizspirale und Lüfter separat ansteuern.
    Kannst Du mir sagen, was für einen Power-MOSFET du genommen hast?
    Dann muss ich nicht erst so lange recherchieren... :)

    (Bei Interesse kann ich Details zu meinem Messmaschine posten.)

    VG Lennart
     
  9. #9 Heinzelmann, 27.09.2015
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    Hi Lennart,

    Wenn du fit im programmieren bist, ist der schwierigste Teil schon erledigt. Die Verkabelung ist mit ein wenig Verstand dann schon zu machen..
    Verwendet habe ich den IRLZ44N. Es ist aber jeder Power-Mosfet mit Logic-Level Gate Drive geeignet. Sprich er schaltet schon bei z.B. den 3,3 bzw 5V des Arduino komplett durch. Die max. Strombelastbarkeit spielt in der Anwendung mit Lüfter keine Rolle, da kommst du sogar ohne Kühlkörper aus.


    Wie überträgst du die Werte auf den PC? Hat der Yun nicht integriertes WLAN?

    Grüße, Daniel
     
  10. #10 ArthurDent, 27.09.2015
    Zuletzt bearbeitet: 27.09.2015
    ArthurDent

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    Hi Daniel,
    ich habe gestern (mit Erfolg) meine Severin wieder zusammengesetzt - mit getrenntem Stromkreis für den Lüfter und 'nem regelbaren 20V Netzteil.
    Nach längerem Googeln habe ich mir den IRFZ24N (55V, 17A) bestellt. Jetzt muss ich nur noch auf das Paket warten...

    Das sagst Du so - im Conrad scheinen die einen seltenen Bantu-Dialekt zu sprechen. Da verstehe ich in der Regel nur Bahnhof. ;)

    Der Yun hat Ethernet, WLAN und eine SD-Karte. Bisher speichere ich die Daten in einer .CSV Datei auf der SD-Karte.
    Aber man kann mit dem Yun relativ einfach auf die Dropbox zugreifen, dass werde ich die Tage auch mal einbauen.
    Und die Verlaufskurve will ich live auf plot.ly ausgeben. Da gibt es auch schon fertige Libraries zu.

    Es gibt mittlerweile auch ein Yun Shield, falls man einen bestehenden Arduino erweitern will.
    Da ist auch der USB-Port besser verbaut.
    Das LCD Shield musste ich bei mir "aufbocken".

    So sieht mein Setup bisher aus:

    [​IMG]

    Mit den Knöpfen an dem LCD starte, pausiere oder resette ich die Zeitmessung, speichere den "1st Crack" und logge weitere Events.
    Auf dem Display gebe ich aktuelle Temperatur aus, den Wert der letzten vollen Minute und lasse maximal zwei Stoppuhren (total, first crack) mitlaufen.

    [​IMG]

    Viele Grüße
    l.
     
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