Espresso Maschine (E-61) im Selbstbau, ist das machbar?

AW: Espresso Maschine (E-61) im Selbstbau, ist das machbar?

Ich denke auch dass wird was.
Ähnlich wie bei der Silvia+PID kann man hier durch Optimierung das Optimum rausholen.
Ist dann ein kleiner hochgezüchteter 4-Zylinder und kein (Gastro-)Bigblock.

Sicher kannst du mit Kupfer statt Teflon einen besseren Wärmeübergang erreichen, aber wichtiger ist doch die Einstellung des PID, der die Temperatur konstant hält und rechtzeitig die Heizung anwirft.

Hey Holger, das sollte doch keiner wissen:lol:

LG
Alex

 

AW: Espresso Maschine (E-61) im Selbstbau, ist das machbar?

Ich habe das mal bei einer Gaggia CC gemacht, mit verschiedenen "Thermoblöcken". Schlußendlich habe ich es aber verworfen, weil dabei - mit kleinem Aufwand - keine sichere bzw. einfache Lösung herauskommt.

Physikalisch ist mir hier im Thread der Sinn einer passiven Vorwärmung aber nicht klar. Wird damit nicht einfach das Kesselvolumen etwas erhöht?

Insbesondere würden mich aber die Messergebnisse interessieren: Brühtemperatur(-verlauf) ohne Umbauten und mit Teflonumbau.

 

Das könnte interessant für Dich sein:
http://www.jumo.net/attachments/JUMO/attachmentdownload?id=5446
Vielleicht erstmal Seite 63.
Gruß
Sascha

 

AW: Espresso Maschine (E-61) im Selbstbau, ist das machbar?

Schau mal hier nach: PID controller - Wikipedia, the free encyclopedia

Da ist eine einfache Methode für die PID-Kalibrierung beschrieben, für die man keine Extra-Wissen benötigt.

 

AW: Espresso Maschine (E-61) im Selbstbau, ist das machbar?

> lese immer wieder hier im Forum, dass Temperaturstabilitäten bis zu 0.1° erreicht werden. Ist dies auch während eines Bezuges gemeint?

Das gilt _ohne_ Bezug mit Außensensor. An der Boilerwand ist eine Temperaturstabilität von +-0,1°C bis +-0,3°C ein übliches Ergebnis, wenn der PID mit 0,1°C Messauflösung arbeitet. Mit Außensensor in unmittelbarer Nähe einer starken Außenheizung wie bei Gaggias würde ich tendenziell eher größere Schwankungen erwarten, mit Innensensor vermutlich auch (nicht sicher). Ich habe am Boiler einer Silvia meistens Schwankungen um +-0,1°C, ab und zu mal um +-0,2°C und sehr selten Ausreißer von +-0,3°C. Eingestellt habe ich dafür nichts, das ist das Ergebnis vom Autotuning. Mit manuellen Verbesserungen der Einstellung könnte ich erfahrungsgemäß etwas stabiler an +-0,1°C kommen, aber so kleine Verbesserungen lohnen den Zeitaufwand nicht. Dazu würde ich vermutlich den differentiellen Anteil zurücknehmen, weil der im Idle-Zustand kaum Bedeutung hat und Sensorrauschen in die Regelung trägt und multipliziert.

Um zu sagen, was _mit_ Bezug am Boiler erreichbar ist, müsste man an dessen Ausgang messen, was i.d.R. nicht realisiert wird. Messewerte anderer Positionen (besonders von Sensorpositionen, die Frischwasser ausgesetzt sind und einen erschreckenden Abfall wie -10 Grad zeigen) sind in der Bezugszeit mehr oder weniger bedeutungslos. Ich konnte bei einer Gaggia Coffee einen Sensor von der Gruppe bis in das Boilerröhrchen schieben und habe mit caffè! beim Bezug - trotz des mickrigen Boilers - eine Temperaturstabilität von < +-0,5 Grad erreicht. Das finde ich für eine 220EUR-Maschine ziemlich respektabel und daher kommt meine Skepsis gegenüber Tricks wie Spiralen: im Gegensatz zum Vorheizboiler, der bei hoher Flussrate greift, unnötiger Firlefanz. caffè! ist allerdings kein reiner PID-Regler, es gibt Features wie Störgrößenaufschaltung (Feed-Forward-Komponente in der Regelung, die die Flussrate berücksichtigt und verzögerungslos in Heizleistung umsetzt), die das dynamische Regelverhalten verbessern. Je kleiner der Boiler, desto mehr profitiert man von solchen Features. Je größer der Boiler, desto einfacher gestrickt darf der Regler sein.

> Welche Werte würdet ihr verändern um die Stabilität zu verbessern (bitte keine links zu Wikipedia oder anderen Seiten sondern konkrete Vorschläge)

Bei einem einfachen PID ohne Computerverbindung kann man IMHO nur im Nebel stochern und, ausgehend vom Autotuning, alles systematisch ein bisschen verändern und immer wieder testen. Schwingungen können sowohl von P, I als auch D-Einstellung kommen, ein konkreter Tip ist deshalb schwierig. Boilerisolierung ist problematisch für PID-Regler. Führe das Autotuning ggf. ohne Isolierung durch. Manuelle Einsteller, die gezielt optimieren wollen, benötigen vom PID-Regler Auskunft über dessen inneren Zustand - die aber fast kein PID liefern kann. Ich kenne nur ristretto!/caffe!, die die notwendigen Kurven für die gezielte manuelle Einstellung liefern.

Die Werte im Menü haben im übrigen bei fast jedem Gerät eine andere Bedeutung: Hier wird ein proportionales Band eingestellt, dort ein proportionaler Gain. Hier wird die parallele Form der PID-Gleichung verwendet, dort die serielle. Hier werden die Werte mit dem Messbereich skaliert, dort wird mit Prozent gerechnet. Hier wird der differentielle Parameter in Sekunden eingestellt, dort in Minuten. Um die Angelegenheit nicht zu einfach zu machen, werden die Einheiten weggelassen. Dazu kommen herstellerspezifische Ergänzungen der reinen PID-Gleichung mit grossen Auswirkungen (unterschiedliche Begrenzungen für den integralen Anteil; Fuzzy Logic), Filterung sowie der Effekt durch die Zykluszeit des PID (die PID-Gleichung ist eine stetige Gleichung, real existierende digitale Regler arbeiten zeitdiskret). Wenn man das alles kapiert und Tips anderer User umrechnen kann, was ich nicht könnte, kommt das nächste Problem: für den D-Anteil spielt die Wahl der Sensorposition eine enorme Rolle, soll dieser Anteil doch die Verzögerung zwischen Heizung und Messung eliminieren. Und die ist beispielsweise mit Innensensor erheblich kleiner als mit Außensensor. Weiterhin wird der sinnvollste integrale Anteil davon abhängen, ob der Boiler isoliert wurde oder nicht: Wenn er isoliert wurde, hat die Strecke kaum noch "Rückstellkraft", d.h. die negativen Ausgaben des PID-Reglers, die mangels Kühlung nur durch Warten umgesetzt werden, werden schlecht/langsam umgesetzt. Deshalb muss man bei isoliertem Boiler Überschwinger, für die der integrale Anteil hauptverantwortlich ist, meiden wie der Teufel das Weihwasser und den PID "zaghafter" einstellen. Was allerdings nicht gut für das Verhalten beim Bezug sowie das anschließende Ausregelverhalten ist.

 

AW: Espresso Maschine (E-61) im Selbstbau, ist das machbar?

Cool, du greifst meiner Antwort um ein Vielfaches vor

Ich wollte nur das mit der Messung am Ausgang nochmal betonen.
Gibt es ein Problem des Temperaturverlaufs beim Shot oder was ist der Treiber für den ganzen Aufwand?

 

AW: Espresso Maschine (E-61) im Selbstbau, ist das machbar?

Probier mal Standardparameter, vielleicht: 2.8 80 15

Ich habe mir vor dem Wochenende mal Millimeterpapier ausgedruckt und per Stoppuhr alle 15 Sekunden einen Messwert aufgezeichnet. Von allen nicht-hoch-technischen Varianten war das bisher die informativste.

Wobei man dann sieht, dass ein "Billig-Pid" da sehr "schön" mit den Parametern variiert.
Mit einem Auber-Pid sieht die Kurve immer sehr ähnlich aus...

 

AW: Espresso Maschine (E-61) im Selbstbau, ist das machbar?

> dass selbst Temperaturunterschiede von +-1° heraus zu schmecken sind

Mein Punkt war nicht, dass das ein dummes Ziel ist. Was ich sagen wollte war, dass man alleine durch Regelung die gewünschte Temperaturstabilität erreichen kann - zumindest bei Espressoflußrate. Wenn man ein Auto mit dem Lenkrad hinreichend lenken kann, baut man keine Segel dran, um die Lenkung zu "verbessern" - außer man liebt Segel. Die Heizung muss nur prinzipiell in der Lage sein, das Wasser bis zum Boilerausgang auf Brühwassertemperatur zu erwärmen. Ist sie das, ist der Rest reine Regelungstechnik (nicht notwendigerweise mit dem dümmsten Regler - allgemein gesprochen). Die wichtigste Frage wäre, _ob_ deine Kombination von Heizung, Boiler und Regler das kann. Rechnerisch geht es bei Espressoflussrate mit einer üblichen Heizung (grobe Abschätzung für Doppio mit 180ml/min, ohne Berücksichtigung von Wirkungsgraden, Mischvorgängen usw.: (100 - 20)K * 180 / 1000 / 60 kg/s * 4183 J/(kg·K) = 1003W). In der Praxis könnte die Geometrie des Boilers dazwischenfunken. Wenn es reicht, kann man Temperaturstabilität auf die eleganteste und variabelste Weise, nur durch Regelung, erzeugen und endlos Brühwasser idealer Temperatur liefern. Nicht nur 50ml, sondern bei Bedarf auch einen Liter.

Die Wärmeenergie, die bei Deiner Idee dem Wasser in der Spirale zugutekommt, würde im übrigen dem Boiler entzogen, den Du stabilisieren willst. Ein Nullsummenspiel der Temperaturstabilität - wie Münchhausen, der sich am Kopf selbst aus dem Sumpf zieht.

Ein unabhängiger Vorheizboiler, der 1000W draufpackt (Dampfboilerdurchlauf?), wäre interessant: Bei Espressoflussrate hat man zwar genug Leistung, um es auf die elegante Tour lösen, aber bei höheren Flussraten, speziell beim üblichen Leerbezug zum Aufheizen der Gruppe und der Tasse und des Siebträgers, ist Schluss mit Eleganz: Entweder hat man sehr viel Watt oder so viel Volumen, dass der Temperaturabfall nicht stört (*). Man kann leicht abschätzen, wie viel installierte Leistung man braucht, um den Wärmeverlust bei 650ml/min Leerbezugsrate ad-hoc zu decken: über 3500W. Bei Berücksichtigung von Wirkungsgraden vermutlich eher 4000W.

(*) Eine unkonventionelle Lösung wäre das Reduzieren der Leerbezugsrate.

 

AW: Espresso Maschine (E-61) im Selbstbau, ist das machbar?

> Die Temperaturstabilität liegt nun bei +-0.1° also deutlich stabiler.

Glückwunsch. Hast Du überprüft, ob diese Parameter auch eine gute Regelungsdynamik ergeben - bei Shots, beim Ausregeln danach, vieleicht interessiert auch der Aufwärmvorgang? Daumenregeln zur Beurteilung: Die Temperaturfehler im Ruhebetrieb sollten nur wenige Zehntelgrad betragen (abgehakt). Die Heizleistung sollte beim Single-Shot nicht auf 100% springen, sondern eher auf 50%. Die gemessene Temperatur sollte nach Shots in kurzer Zeit, d.h. eher 30s als 3min nach dem Ende des Bezugs, wieder auf wenige Zehntelgrad am Sollwert liegen. Der Aufwärmvorgang sollte eine zügige Annäherung an den Sollwert zeigen, kein Verhungern darunter oder anhaltende Schwingungen.

> noch ein paar Modifikationen an meiner Maschine

Apropos Fittings: Parker Legris bietet ein umfangreiches Programm.

 

AW: Espresso Maschine (E-61) im Selbstbau, ist das machbar?

Zur Röhrchen-Idee habe ich keine konkrete Meinung. Ich könnte mir vorstellen, dass das unter bestimmten Umständen vorteilhaft ist, aber genauso gut könnte ich mir vorstellen, dass das Gegenteil, intensive Durchmischung, regelungstechnisch vorzuziehen ist. Eine Trennung zwischen kaltem und heißen Wasser, wenn das überhaupt möglich ist (was geht im Boiler beim Bezug ab?), führt ein gewisses Zufallselement ein: wann kommt das kalte Wasser zur Verwendung? Intensive Durchmischung schafft vorhersagbare Verhältnisse im Boiler. Dann gelten eher die einfachen thermodynamischen Gleichungen, in denen Temperaturschichtung nicht vorkommt. Das wäre eine Voraussetzung für Regelung mit Feed-Forward-Komponente, die den Massenstrom berücksichtigt, wie bei meinem PID.