Messungen an einer Isomac Amica

Diskutiere Messungen an einer Isomac Amica im Grundsätzliches Forum im Bereich Fragen und Tipps; Moin allerseits, die letzten Tage habe ich mich mal mit den Eigenarten des Prodigy Thermostats befasst. Seit Weihnachten kämpfe ich mit einer...

  1. #1 Espresso_Fr, 13.04.2008
    Espresso_Fr

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    Moin allerseits,

    die letzten Tage habe ich mich mal mit den Eigenarten des Prodigy Thermostats befasst. Seit Weihnachten kämpfe ich mit einer schwankenden Kesseltemperatur, welche für sich betrachtet keiner erkennbaren Regel folgte. Für mich war es Chaos im Boiler.

    Als Hilfsmittel diente mir die ganze Zeit ein Thermometer vom Typ TFA LT-101. Mit diesem Gerät hatte ich die aktuelle Kesseltemperatur und die Min/Max Werte verfügbar. Anhand von Brühreihen ergab sich die optimale Brühtemperatur zu 108°C. Nur hatte ich diese 108° so gut wie nie. In der Not behalf ich mir mit der Dampffunktion um die 108° manuell aufzuheizen.

    Am Freitag hatte ich die Maschine noch mal zerlegt und eine Thermosonde zum bereits vorhandenen Thermometer eingeführt. Diese Sonde werte ich mit einem Multimeter Typ VA18B von ELV aus. Folgende Graphen haben sich ergeben:

    [​IMG]

    [​IMG]

    Zwei Schlussfolgerungen konnte ich daraus ziehen:

    Zum Einen beträgt die Aufwärmzeit meiner Amica etwa 45 Minuten, und zum Zweiten schwankt die Kesseltemperatur nach dieser Aufwärmzeit zwischen 90° und 108°. Somit weiß ich, dass mein optimaler Brühbereich nach 45 Minuten Aufwärmzeit beim Abschalten des Thermostats erreicht ist.

    Befriedigend ist das ganze aber noch nicht, hat das Thermostat doch immerhin eine Hysterese von 18°. Nicht grade optimale Bedingungen. Hinzu kommt, dass bei einem Brühdruck von 9 bar und dem 25 sekündigen Brühvorgang doch eine deutliche Menge von kaltem Wasser in den Keller strömt und die Brühtemperatur negativ beeinflusst.

    Zur Zeit bin ich in der Lage eine Tasse optimal zu brühen, bei der zweiten gibts dann schon Probleme mit der Temperatur.

    Gibt es analoge Regler mit einer geringeren Hysterese?

    Ich weiß dass diese Diskussionen schon oft geführt und regelmäßig wiederholt werden, aber es muss doch noch eine Alternative zum PID Regler geben, oder ???

    Grüße aus Freiburg
    Kai
     
  2. tsurf

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    AW: Messungen an einer Isomac Amica

    Hallo Kai,

    Wenn man die Temperatur direkt misst gibt es aufgrund der recht trägen Regelstrecke mit den meist langen Totzeiten es m.E. eigentlich keine Alternative zu einem Regler mit D-Anteil. Ein vereinfachter PID-Regler wird es vielleicht auch tun, meinen betreibe ich z.B. nur als PD-Regler.
    Mit einem noch einfacheren Regler, z.B. einem reinen P-Regler wird man Probleme haben, ein (Über-)schwingen zu vermeiden. Vielleicht probiere ich es mal aus, würde mich interessieren.

    Mit einem Pressostat sollte es schon besser aussehen, da die Totzeiten vermutl. wesentlich geringer sind.

    Wenn man vorhat, einen elektronischen Regler einzusetzen, ist der Preisunterschied zwischen einem einfachen und einem PID-Reger wahrscheinlich so gering, das es sich nicht lohnt, den einfachen Regler zu nehmen.

    Gruß,

    Thomas
     
  3. tsurf

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    AW: Messungen an einer Isomac Amica

    Ich habe meinen Regler mal als reinen P-Regler eingestellt. Die Temperaturschwankung im Ruhebetrieb liegt mit +/- 0,5 Grad um den Faktor 2-3 höher als mit D-Anteil. Es ist ein periodisches Schwingen um den Zielwert.

    Bei Bezug wird auch deutlich langsamer nachgeregelt.

    Die Regelgenauigkeit mit reinem P-Anteil ist gar nicht so schlecht, zumindest eine Größenordnung besser als mit den üblichen Thermostaten. Bei einer trägen e61-Gruppe sollten die Schwankungen kein Problem sein.
     
  4. #4 Espresso_Fr, 14.04.2008
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    AW: Messungen an einer Isomac Amica

    Hallo Thomas,

    das mit dem PID Regler habe ich mir auch schon überlegt, es sprechen für mich aber 2 Sachen dagegen:

    Ich will meine Amica nicht mit Elektronik misshandeln und
    der Einbau scheint mir nicht so ganz ohne, Stichwort 220V.

    Soll heißen, rein optisch gefällt mir die ganze Regler Lösung überhaupt nicht. Alternative wäre, den Regler unter die obere Abdeckung zu verbannen, allerdings sitzt er dort im heißen Luftstrom. Ein weiteres Problem ist die Stromversorgung. Der PID Regler wird wahrscheinlich mit einer Spannung ungleich 220V betrieben, die Isomac hat meines Wissens nach aber nur einen 220V Kreis. Wie wird denn dein Regler versorgt und welche Schaltleistung bringt er? Ich muss auch erst Mal nachschlagen, wieviel Watt die Heizung zieht, bzw, messen kann ich es auch. Der Regler den ich mal gesehen habe, konnte 2A schalten.
    Von wem hast du denn den PID regler bezogen?

    Bevor ich aber den Umweg über die Regeltechnik mache, hätte es mich schon mal interessiert, ob es nicht Thermostate mit geringere Hysterese gibt. Ich hoffe jemand weiß hier rat.

    Als nächsten Schritt will ich noch ein Kesselthermometer einbauen, baugleich mit dem Bitherma NG-60, das passt dann wenigstens zur Gesamtoptik.
     
  5. #5 meister eder, 14.04.2008
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    AW: Messungen an einer Isomac Amica

    mein pid lief mit 230v, die schaltleistung ist aber idr zu niedrig. da nimmt man ein ssr, das hält länger und macht mehr strom mit. ich glaub, ich hatte eins für bis zu 25A benutzt. den strom für's pid hatte ich von der maschine geklaut und einen zusätzlichen i/o-schalter eingebaut. den plastikkasten mit dem regler kann man auch einfach von hinten ans gehäuse kleben und die heiztätigkeit an der normalen ampe der maschine ablesen. solange die noch heftig blinkt, ist die maschine zu kalt. man kann aber auch leds anbringen und an die alarmausgänge des pid hängen.
    gruß, max
    ps: guck mal nach fenwal, das sind gute thermostate...
     
  6. #6 koffeinschock, 14.04.2008
    koffeinschock

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    ein paar anmerkungen zu den reglern: der d-anteil ist dafür da, um träge regelstrecken zu beschleunigen. mit totzeit hat das rein gar nix zu tun. eine totzeit ist eine laufzeit, eine temperaturregelstrecke reagiert einfach träge/verzögert. die temperaturregelstrecke ist auch mindestens eine regelstrecke 2. ordnung.

    ein reiner p-regler wird übrigens, prinzipbedingt, außerhalb seines arbeitspunktes immer eine bleibende regelabweichung haben. deswegen wird er auch gerne mit I- und D-anteilen kombiniert. ich würde dir übrigens raten aus dem PD-regler einen PI-regler zu machen, der ist einfacher zu handhaben und läuft meistens auch stabiler.

    und den kessel eines einkreisers kannst du nicht ohne weiteres mit einem druckregler temperaturstabil regeln.
     
  7. #7 chelonae, 14.04.2008
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    AW: Messungen an einer Isomac Amica

    Moin,

    die Dinger sind zwar ganz ordentlich, aber leider auch reichlich teuer -- bei XXL wirst Du für 228€ fündig (*klickmich*) und die sind in diesem Falle sogar noch ein recht günstiger Anbieter, espressoparts will immerhin $411 dafür haben, was auch beim aktuellen Dollarkurs noch eine Frechheit ist. Die Schalthysterese liegt meines Wissens irgendwo bei 0.5 Grad oder weniger, allerdings heißt das noch lange nicht, daß dann Dein Boilerwasser in jeder Ecke um nur ebenjenes halbe Grad schwankt, sondern effektiv (u.a. dank der "nachpowernden" Heizung) wird das deutlich drüber liegen. Wie das bei 3.5 Litern aussieht, kannst Du Dir hier mal ansehen.

    Hatten nicht die DC relativ günstig beschaffbare Fritteusenthermostate? Die sind allerdings auch ne Ecke schwankungsfreudiger, wenn ich das richtig mitbekommen habe...

    Achja, in beiden Fällen würde ich mir auch die Maße für den "Prozesseingang" ansehen -- bei dem o.g. Fenwell brauchst Du bspw. eine nicht ganz kleine G1/2"-Tauchhülse.

    Also ich würde nen PID reinhängen. Ist unterm Strich definitiv einfacher, günstiger und komfortabler.

    Gruß
    Martin
     
  8. #8 meister eder, 14.04.2008
    meister eder

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    war auch nicht ganz so ernst gemeint :). trotz allem gekabel und aller elektronik halte ich bei solchen boilergrößen immer noch ein pid für die praktikabelste lösung. man muss es ja nicht immer so offen präsentieren, das ding kann sich ganz dezent irgendwo verstekcen. irgendjemand hatte mal so ein ding in eine m21 gebaut, da waren nur eine 2farb-led und ein alu-drehknopf hinten an der tassenablage zu sehen. wer nicht drauf achtet, sieht die veränderung gar nicht.
    gruß, max
     
  9. tsurf

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    @Koffeinschock

    Da muß ich dann doch mal widersprechen. Die Regelstrecke läßt sich schon mal nicht durch die Regelparameter beschleunigen oder irgendwie ändern.
    Nur die Regelung kann man beeinflussen.

    Mit Totzeit meinte ich das, was Du als Verzögerung bezeichnest.
    Eine Verzögerung ist definitiv vorhanden, bis sich nach einer Sprungantwort der Stellgröße etwas ändert, vergehen schon mal leicht 15s bis am Außenfühler die ersten Änderungen bemerkbar werden.

    Es handelt sich auch nicht um eine Regelstrecke 2.Ordnung, sondern im wesentlichen um eine I-Strecke mit Totzeit.

    Das ein P-Regler im Prinzip eine bleibende Regelabweichung hat, ist mir schon klar, in der Praxis funktioniert der PD-Regler aber besser. Insbesondere beim Umschalten von Dampfbetrieb auf Bezugstemperatur gibt es wesentlich weniger Überschwingen. Die Temperatur liegt sogar minimal (0,1-0,2°C) über der Zielgröße. Die Ursache ist vermutlich das leichte Schwingen und die Asymmetrie von Heizen/Abkühlen von ca. 1°C/s zu ca. 0,05°C/s im Zusammenhang mit der Totzeit.

    Eine gute Beschreibung der Regelstrecken und Regler findet man z.B. unter: Regelungstechnik - RN-Wissen

    Bei einer e61 Maschine mit 108° Kesseltemperatur könnte ein Pressostat vielleicht schon funktionieren, da kenne ich mich aber nicht so gut aus.

    @Espresso_Fr

    Ich habe einen Jumo dtron Regler, der direkt mit 230V läuft. Die eingebauten Relais sind für die Heizungsregelung nicht geeignet, da nur für 3A ausgelegt. Ein SSR braucht man da noch zusätzlich, wie von Meister Eder schon angemerkt.

    Evtl. könntest Du den Regler ja an der Rückseite der Maschine versteckt anbringen, wenn Dich die Optik stört. Mir kommt es mehr auf die Espressoqualität und weniger auf die Optik an. Eine Maschine mit Elektronik auszurüsten als Mißhandlung zu beschreiben kann ich nicht nachvollziehen. Das ist schon eher bei den normal verbauten Thermostaten der Fall.

    Grüße, Thomas
     
  10. #10 koffeinschock, 14.04.2008
    Zuletzt bearbeitet: 14.04.2008
    koffeinschock

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    sorry - da hab ich mich falsch ausgedrückt. der d-anteil beschleunigt selbstverständlich das ansprechverhalten des reglers, da er bei einer großen differenz schneller den regelausgang auf 100% bringt, als ein p oder i oder pi-regler.

    war mir schon klar. trotzdem ist die totzeit in der regelungstechnik ein anderer begriff.



    eine temperaturregelstrecke ist immer mindestens 2. ordnung. das sieht man dann auch an den entsprechenden diagrammen. ein bißchen bessere (und vor allem für den laien besser verständlichere) infos als aus wikipedia findest du hier:

    http://www.samson.de/pdf_de/l102de.pdf



    der p-regler hat nicht im prinzip eine regelabweichung - die ist tatsächlich vorhanden. nur genau am arbeitspunkt ist sie weg. ein p-regler ist schnell, neigt aber bei zu großer verstärkung schnell zum schwingen. daß der pd-regler besser als der reine p-regler ist, habe ich ja oben selbst geschrieben. vielleicht hätte ich aber auch noch dazu sagen sollen, daß der reine pd-regler trotzdem noch eine bleibende regelabweichung hat. ich habe dir nicht ohne grund geraten, mal den pi-regler zu testen. das ist nicht ohne grund der am häufigsten eingesetzte regler in der allgemeinen reglungstechnik. der i-anteil ergänzt den p-regler perfekt. ein minimaler integraler anteil hat nur wenig einfluß auf die geschwindigkeit (ja, er ist langsamer als p/pd/pid-regler), dafür regelt er eben stabiler.

    die site ist im grunde nicht schlecht, aber deren beschreibungen der regler/regelstrecken bezieht sich auf die robotik/robotersteuerung und befasst sich zu einem guten teil mit drehantrieben. mein wissen habe ich aus der täglichen arbeit. da habe ich öfter als gewünscht mit temperaturregelungen in druckbehältern und drucklosen behältern zu tun :mrgreen:


    auch dann nicht. e61 ist ungleich zweikreismaschine. erst bei der letzteren macht die druckregelung sinn. beim einkreiser sollte der kessel immer randvoll mit flüssigkeit sein. da wird eine druckregelung schon ein wenig kompliziert (wegen der ausdehnung der flüssigkeit)

    edith: hier nochmal eine schöne auflistung mit den passenden sprungantworten zu den regelstrecken mit und ohne ausgleich und der unterscheidung 0. ordnung, 1. ordnung und 2. und höhere ordnungen:
    Regelstrecke
     
  11. tsurf

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    Ich bleibe dabei, daß es sich bei der Regelstrecke um ein I-Strecke handelt. Die Kesseltemperatur hat im Prinzip bei dauernden Heizen keine natürliche obere Grenze, wenn man mal von den Temperaturverlusten absieht.

    Hier hatte ich mich ungenau ausgedrückt, ich meinte das in der Praxis (an meiner Maschine) der PD-Regler besser funktioniert als der PID-Regler, eben wegen des Überschwingens nach längeren Aufheiz-/Abkühlphasen beim Umschalten zwischen Brüh- und Dampfbetrieb. Bei einem reinem Brühboiler z.B. bei einer Dualboilermaschine macht der I-Anteil sicher weniger Probleme. Du kannst mir aber glauben, daß keine nennenswerte bleibende Regelabweichung da ist.

    Die Idee mit dem Pressostaten war natürlich Blödsinn, ich hatte nicht an die Druckveränderung beim Bezug gedacht :oops:.
     
  12. #12 koffeinschock, 15.04.2008
    koffeinschock

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    nun..dann bleib dabei. sei aber so nett und versuche nicht, andere davon zu überzeugen, daß das richtig ist. :-D
    ich unterstelle dir, daß du die links, die ich dir gestern gepostet habe, nicht gelesen hast, sonst wüsstest du, daß eine i-regelstrecke immer eine regelstrecke ohne ausgleich ist. die temperaturregelstrecke ist aber eine mit ausgleich (das füllen eines behälters entspricht einer i-regelstrecke: bei gleichbleibendem stellwert füllt sich der behälter bis ins unendliche. der heizkessel erreicht irgendwann einen punkt, an dem er bei einer vorgegebenen stellgröße nicht mehr heißer wird.)

    dann ist schlichtweg der regler an deiner maschine nicht korrekt eingestellt gewesen. in jedem buch über regelungstechnik wirst du sehen, daß der pid-regler als nonplusultra angesehen wird. wenn er richtig eingestellt ist, wird er innerhalb kurzer zeit ohne überschwinger auf den gewünschten wert regeln. sowas kann man übrigens berechnen (ziegler-nichols, chien, hrones & reswick) oder berechnen lassen (störgrößenaufschaltung des reglers, fuzzylogic).



    der i-anteil macht in 99,9% der anwendungen keine probleme - er löst sie. der von dir beschriebene fall mit verschiedenen temperaturen ist auch (im grunde genommen) nichts anderes, als der einsatz an einem gewöhnlichen heizkessel - nur die spanne der zu verwendenden temperaturen ist grösser.

    die temperaturreglung per druck in einem kessel, der vollständig mit wasser gefüllt ist, scheitert nicht an den kurzen bezugszeiten. das könnte auch ein pid-regler mit temperaturregler nicht ausgleichen: so viel energie bringt die heizung eh nicht in das wasser.
     
  13. tsurf

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    AW: Messungen an einer Isomac Amica

    Ist das Überzeugen anderer nur Kaffe-Netz Nutzern mit >1000 Posts erlaubt :-??

    Zur Klarstellung, damit wir nicht evtl. aneinander vorbeireden: Ich meinte mit I-Regelstrecke einen Kessel im Ruhezustand. Beim Bezug sieht es natürlich anders aus. Außerdem gehe ich von einer Maschine ohne Wärmetauscher aus HX-Maschinen stellen schon ein System höherer Ordnung dar. Auch e61 Maschinen tendieren schon in die Richtung. Bei meiner Maschine handelt es sich aber um einen einfachen Einkreiser mit direkt angeschraubter Brühgruppe, darauf bezogen sich meine Beschreibungen.

    Hier noch ein Link mit Informationen zu dem Thema (Seite 5-7):
    http://www.delta-q.de/servlet/PB/-s...1022453/Grundlagen Regelung und Hydraulik.pdf

    Das Problem ist vor allem, das bei einer Umschaltung der Zielgröße bei meinem Regler der I-Anteil nicht zurückgesetzt wird. Außerdem kann der maximale I-Anteil nicht begrenzt werden.
    Daher werden z.B. noch integrierte Werte vom Hochregeln auf Dampftemperatur verwendet, wenn schon längst wieder die Brühtemperatur eingestellt werden soll.


    Eine Heizleistung von 1KW reicht schon aus, um beim Bezug 2-3ml Wasser pro Sekunde um 70°C aufzuheizen.
     
  14. #14 Espresso_Fr, 17.04.2008
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    Jetzt wollt ich aber keine Lawine in Sachen P, I, - oder D lostreten, sondern einfach nur meine Temperatur stabilisieren. :-D

    Danke noch mal an alle für die Beiträge, bis jetzt habe ich mitbekommen, dass eine Verbesserung der Hysterese mit einem einfachen Thermostat ziemlich unwahrscheinlich sein dürfte. Somit bleiben mir 2 Alternativen:

    Thermometer einbauen, warten bis die Temperatur erreicht ist und sich grün und blau ärgern wenn man das Brühfenster mal wieder verpennt hat.:roll:

    Oder einen PID Regler einbauen. Zwecks Schaltung der Heizung ist es damit aber nicht getan, ich muß mit dem PID Regler ein SSR schalten. Gibt es da schon was integriertes bzw. welche Bauteile habt ihr verwendet.:-?

    Zu meinen Vorkenntnissen, ich bin Bauingenieur mit Grundlagen in der Elektrik und Elektronik. Mangels Fingerübung würde ich hier aber gerne auf den Lötkolben verzichten und ein wenig Respekt vor 220V habe ich schon. Da muss sauber gearbeitet werden. Gibt es einen Bericht über den Umbau eines E61 Einkreisers, würde mich mal interessieren.
    Versteckt werde ich die Elektronik irgendwie bekommen, was mich nr stört sind die DIN Einbaumaßnahme der Conrad Teile. Ich werde am Wochenende mal messen, wie viel Platz ich im Gehäuse habe und dann sehen wir mal weiter.

    Grüsse aus Freiburg
    Kai
     
  15. #15 Espresso_Fr, 17.04.2008
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    Eine Frage hätte ich aber aber noch vorab:

    Wie siehts denn mit den Einstellungen aus, wenn der Strom weg ist. Werden die Einstellungen im Gerät dauerhaft abgespeichert oder gibt es eine Pufferung?
     
  16. #16 meister eder, 17.04.2008
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    ich hab ein crydom-ssr bis 25A in eine cc gebaut, je mehr leistungsreserve desto länger die haltbarkeit, hab ich mir sagen lassen. das ssr muss zur steuerspannung des pid passen, bei mir waren es 9v, glaube ich. das ssr habe ich von innen an der rückwand der maschine befestigt, damit die wärmeableitung besser ist.
    mein pid hatte ich mit einem schalter versehen, der es komplett vom netz nimmt. die einstellungen blieben immer gespeichert.
    die meisten kabel habe ich mit kabelschuhen oder lüsterklemmen befetigt, das ist alles kein thema. löten kann ich auch nicht wirklich gut, aber für solche grobschlächtigen sachen reicht's allemal. im grunde kann mn dabei nichts falsch machen, das siehst du, wenn du den kram vor dir hast. steht alles drauf, wo was angeschlossen werden muss.
    gruß, max
     
  17. tsurf

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    Ich habe es ähnlich gemacht wie meister eder. Ein SSR (Nullspannungsschalter) mit 20 oder 25A Anschlußklemmen und Abdeckung innen im Gehäuse an der Rückwand befestigt. Der Regler ist bei mir ausserhalb des Gehäuses. Er behält die Einstellungen auch bei Trennung vom Netz bei. Vermutlich ist das bei allen gängigen Reglern so, da diese auf Microcontrollern basieren die meistens einen Flash-Speicherbereich für solche Zwecke haben.
    Löten mußte ich eigentlich nur die Kabel an den Temperaturfühler.

    Gruß, Thomas
     
  18. #18 meister eder, 17.04.2008
    meister eder

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    ehrlich? meiner war fix und fertig, ein m4 anschraubfühler (öse) von omega. musste nur die beiden drähte in die klemmen des pid schrauben.
    gruß, max
     
  19. tsurf

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    Ja, ich hatte nur einen einfachen Fühler ohne Kabel und Hülse. So ein pt100 auf Keramiksubstrat. Eine Hülse aus einem dünnen Sück Kupferrohr hab ich dann selbst drangebastelt. Improvisieren macht doch auch mal Spass :mrgreen:
     
  20. #20 koffeinschock, 17.04.2008
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    AW: Messungen an einer Isomac Amica

    ohne dir nahe treten zu wollen. hast du dir das wirklich durchgelesen, was du mir da als link gepostet hast?

    tut mir leid, aber da steht nicht nur genau, was ich bisher gesagt habe, sondern als beispiel wird auch noch genau die art kessel beschrieben, wie sie bei einem einkreiser vorkommt.

    des weiteren:

    interessant jetzt die direkt darunter aufgeführten beispiele:

    beim letzten satz, auf den du dich wohl die ganze zeit beziehst (ohne alles andere zu beachten....), solltest du bedenken, daß im gegensatz zu einer 'echten' i-regelstrecke sehr wohl ein ausgleich stattfindet, da der kessel ständig wärme abgibt. um das beispiel der kesselstandsregelung aufzunehmen: im gegensatz zum oberen beispiel hast du auch einen ständigen abfluß. eine i-regelstrecke wäre es nur unter idealen bedingungen: keinerlei wärmeverluste an die umgebung!
     
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