Funktionsweise von Niveausonden in Espressomaschinen

Diskutiere Funktionsweise von Niveausonden in Espressomaschinen im Reparatur und Wartung Forum im Bereich Fragen und Tipps; Hallo! Mich interessiert, wie die Füllstandsmessung mit Niveausonden in Espressomaschinen umgesetzt wird, bzw. warum einige Dinge so gemacht...

  1. flomei

    flomei Mitglied

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    Hallo!
    Mich interessiert, wie die Füllstandsmessung mit Niveausonden in Espressomaschinen umgesetzt wird, bzw. warum einige Dinge so gemacht werden, wie sie gemacht werden.

    Grundsätzlich kann die Messung über Niveausonden ja über eine Messung des Widerstands/der Leitfähigkeit oder auch über eine kapazitive Messung erfolgen.

    Da sich die Dielektrizitätskonstante von Wasser abhängig von der Temperatur des Wassers ändert frage ich mich, ob eine kapazitive Messung einfach oder sinnvoll umsetzen ist. Je wärmer mein Wasser wird, desto leerer müsste mein Tank erscheinen, wenn ich das richtig rum gedacht habe, oder nicht? Wird also stattdessen einfach nur die generelle Leitfähigkeit gemessen, mit der man vermutlich gut zwischen "Wasser an Sonde" und "Kein Wasser an Sonde" unterscheiden könnte? Oder ist die kapazitive Messung so "ungenau" ausgelegt, dass man auch damit nur das Vorhandensein von Wasser misst ohne einen genauen Füllstand zu erfassen?

    Dann habe ich festgestellt, dass einige Hersteller abgewinkelte Niveausonden verbauen. Das ist zum Beispiel bei meiner Cimbali M30 auch der Fall. Mir erschließt sich nicht genau, warum man das machen sollte.

    Wenn ich davon ausgehe, dass ich den Füllstand im Kessel erfassen möchte, um die Wasserzufuhr ab- und die Heizung anzuschalten, dann möchte ich doch einen möglichst starken und sauberen Übergang zwischen den beiden Zuständen erreichen. Eine abgewinkelte Sonde wäre da doch eher kontraproduktiv, wenn da erstmal nur ein Bruchteil von der abgewinkelten Spitze der Sonde bedeckt ist, im Vergleich zur vollen Längsseite einer nicht abgewinkelten Sonde? Auf der Platine meiner Cimbali M30 habe ich Schmitt-Trigger-ICs gesehen, dienen die vielleicht zur "Unterdrückung" der Effekte, die durch eine abgewinkelte Sonde entstehen können?

    Würde mich freuen, wenn mich da jemand erhellen kann, weil ich darüber bisher wenig gefunden habe.

    Danke und beste Grüße
    Florian
     
  2. -Dune-

    -Dune- Mitglied

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    Du machst dir Gedanken...
    Genau so.
    Es ist nur ein Edelstahlstab der bei Kontakt mit Wasser den Schaltkreis (ca 5V) über die Erdung schließt. Die Pumpe wird abgeschaltet und die Heizung angeschaltet. Daher bringt es auch nichts die Sonde zu tauschen wie ich es schon oft gelesen habe. Sie kann zwar verkalken und so später anschlagen, was einen höheren Wasserstand zur Folge hat, aber sie geht nicht kaputt. Der Füllstand im Wassertank funktioniert genau so oder über Federn und Druckschalter unter dem Tank (Gewicht).

    Die Sonde der Junior ist aufgrund der besonderen Einbaulage abgewinkelt.
    Es reicht wenn die Spitze einen Tropfen Wasser abbekommt, schon ist die Füllung beendet.

    Sicherlich ist dir auch schon mal aufgefallen dass für wenige Sekunden nachgefüllt wird. Ich erkläre es mir so dass das Wasser durch das Kochen in Bewegung gerät und so die Sonde berührt wird. Wenn sich das Wasser beruhigt ist der Füllstand wieder minimal zu gering.

    Meine Mechanika 3 (Bezzera Mitica/Magica) hat sogar zwei Sonden, eine für den Minimalen Füllstand zum Schutz der Heizung und eine für den maximalen. So heizt die Heizung schon bevor der maximale Füllstand erreicht ist.
     
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  3. flomei

    flomei Mitglied

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    Hey, muss ja auch einer machen... ;-D

    Ich meine wenn man das "so richtig" kapazitiv misst und die Temperatur des Wassers zur Korrektur heranzieht, dann könnte man das Verhältnis von Wasser und Dampf anpassen, je nachdem wieviel Dampfvolumen man gerne hätte.

    Ich hätte gedacht, dass das einige Maschinen vielleicht genau darüber machen. Wobei das mit den Schwimmerschaltungen vermutlich einfacher geht als über die kapazitive Messung.

    Aber gut, wieder was gelernt. :)
     
  4. -Dune-

    -Dune- Mitglied

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    Das kann man indem man die Sonde tiefer oder weniger tief rein steckt, so simpel.
    Es gibt hier keinen "Schwimmer".
    Der Füllstand der vor erreichen der Sonde vorliegt interessiert nicht. Der Schutz der Heizung hat oberste Priorität.
     
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  5. #5 Cappu_Tom, 30.10.2019
    Cappu_Tom

    Cappu_Tom Mitglied

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    Ergänzend noch zu @-Dune- und zur Übersicht:

    Im Allgemeinen begnügt man sich wegen der Einfachheit und aus Kostengründen mit einer einfachen Grenzwertmessung.
    Daneben: Kontinuierliche Anzeige, altbewährt und stromunabhäng - das Schauglas ;)

    Im Kessel hat sich die Leitwertmessung durchgesetzt: einfacher Aufbau, dauerhaft - auch bei 'unwirtlicher' Umgebung. Funktionsprobleme bei 'Reinstwasser', was man ja aber ohnedies aus anderen Gründen nicht haben sollte.

    Im Tank
    sind Leitwertmessung, Schwimmer, Gewichtsmessung und kapazitive Messung verbreitet. Daraus ergeben sich jeweils spezifische Vor/Nachteile. Im Tank herrschen zwar 'freundlichere' Verhältnisse, durch die geforderte Entnehmbarkeit und der leichten Reinigung ergeben sich allerdings gewisse Einschränkungen.
    • Leitwertmessung erfordert eingebaute Elektroden und deren Kontaktierung an der Tankaußenseite, ansonsten ähnlich wie im Kessel.
    • Ein Schwimmer erfordert Einbauten. Der Sensor (Reedkontakt, Magnetfeldsensor) ist im mm Abstand seitlich am Gehäuse befestigt.
    • Gewichtsmessung wird meist mittels Feder und Mikroschalter an der Tankauflage realisiert, keine Einbauten erforderlich.
    • Die Kapazitive Messung erfordert keine Einbauten, der Sensor wird in (einigen) mm Abstand seitlich am Gehäuse befestigt. Das Prinzip ist unabhängig von den Eigenschaften des Wassers und des (nichtmetallischen) Tanks.
     
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  6. #6 McGyver, 30.10.2019
    McGyver

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    Eine echten Schwimmer mit Luftkugel gibts in der Dosatron,dabei schaltet ein Reeds.
     
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  7. flomei

    flomei Mitglied

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    Mit liegendem Kessel und entsprechend waagerecht eingebauter Sonde, so wie bei der M30, kommt man da aber auch nicht weiter, oder?

    Aber auch großen Dank an Tom für die ausführlichen Ausführungen, vielleicht stolpert ja mal wieder jemand hier drüber. :)
     
  8. #8 McGyver, 31.10.2019
    McGyver

    McGyver Gast

    Wenn man die Sonde tiefer schiebt dann hat man mehr Dampfvolumen,höher heisst mehr Wasser längere Aufheitzzeit, weniger Dampf.
    Ganz einfach
     
  9. flomei

    flomei Mitglied

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    Ja, versteh ich schon, aber ich glaube so kann man das bei der M30 nicht regeln, oder? Da wird die Sonde (die vorne abgewinkelt ist) doch von der Seite in den Kessel geschoben. Wenn ich die tiefer oder weniger tief in den Kessel schiebe, dann bleibt aber doch der Abstand zur Wasseroberfläche gleich, weil die Sonde parallel dazu verläuft. Oder kann man die irgendwie anders einbauen?
     
  10. #10 McGyver, 31.10.2019
    McGyver

    McGyver Gast

    ja klaro muss man die dann nach unten biegen wenns erforderlich ist.
     
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  11. #11 McGyver, 31.10.2019
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    oder einfach seitlich drehen geht auch,aber dann steigt natürlich der Wasserstand.
     
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  12. #12 Ski_Andi, 02.11.2019
    Ski_Andi

    Ski_Andi Mitglied

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    die gewinkelte Sonde habe ich schon bei mehreren Maschinen gesehen. Sie wurde immer stirnseitig in den Kessel geschraubt.
    Der Vorteil ist, dass man die Sonde auch drehen kann, wenn alle Verschraubungen dicht sind. Allerdings ist der Kesselfüllstand eher schwer exakt einzustellen.

    Von oben eingesteckte lassen sich dafür aber schwerer verschieben.
     
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