PID mit faustino

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Den Nulldurchgang kann man - wenn kein konventioneller Trafo vorhanden ist - auch mit einem Optokoppler der direkt mit 230V AC angesteuert wird und die aktuelle Polarität der Netzspannung an den Controller meldet ermitteln. Dieser kann dann aus einem Wechsel auf einen Nulldurchgang schließen und mit der Zeitmessung bis zum gewünschten Einschaltzeitpunkt beginnen. Das verwendete SSR (oder der Phototriac) darf dann natürlich keinen Nullspannungschalter enthalten.

Wenn man nicht netzsynchron und halbwellengranular arbeiten muss ist es einfacher ein fertiges im Nulldurchgang schaltendes SSR (oder Phototriac) zu verwenden. Die Schaltlasten sollten einem SSR bei einer nicht kapazitiven Last allerdings relativ egal sein, wichtiger ist es keine Netzstörungen zu erzeugen.

Handelt es sich bei dem verwendeten Drucksensor eigentlich um ein bezahlbares Teil? Ich habe bisher im unteren Preisbereich nur einen "nackten" Al2O3-Keramik-Drucksensor gefunden für dessen Anschluss noch etwas Bastelarbeit erforderlich ist (dafür Sensor <20€), andere Sensoren lagen gleich deutlich jenseits 100€.

 

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Insgesamt ist das mit der digitalen Druckregelung eine sehr coole Idee. Nur sehe ich da die Anwendbarkeit eher gegeben, wenn man wirklich eine Maschine komplett konstruiert. Will man die Funktionalität mit dem PID-Controller nachrüsten muss man ja für jede Maschine/Pumpe den Druck kalibrieren. Dazu braucht man dann eine solche Vorrichtung wie sie sich Dietmar für seine Gaggia gebaut hat. Wenn man eine Gaggia hat kann man die Kalibrierung von Dietmar bestimmt einigermaßen gut übernehmen. Ansonsten muss man sich auch so ein SCACE bauen, und das ist teuer wg. dem Drucksensor.

 

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Wenn man den Druck nicht regelt hängt alles vermutlich zu sehr vom Volumenstrom ab und bei geringem Druck bleibt das Problem, dass die Pumpe evtl. nicht anschwingt. Vielleicht sollte ich den - hier zufällig;-) rumliegenden - günstigeren Sensor (16,90€ + Auswertelektronik= ca. 30-35€) doch etwas früher als beabsichtigt ausprobieren. Ich gehe davon aus, den Sensor fest eingebaut zur Druckregelung zu verwenden.

 

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Wollte ich auch grade schreiben es reicht doch ein stink normales Manometer zum ablesen des Druckes. Geht bei einem Ex-Ventil genauso nur viel umständlicher.
@dietmar was gibst du da für Werte ein 0-100% ? Dann brauchte man sich nur merken das z.B. 90 % 9 Bar sind usw.
Gunnar

 

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weiß nicht aber das mit dem arbeitspunkt verschieben kommt mir nicht ganz koscher vor.
nicht umsonst ist normal ne 15bar vibra mit Exventil eingebaut.

Mit dem ansteuern kann den druck ja nur indirekt über die durchflussleistung verändern...
+ ohne eigenen Drucksensor zum Kalibrieren ist das ganze halt witzlos.

dein Brainbox-Ansatz gefällt mir aber trotzdem sehr gut Dietmar.

 

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@bluebean wieso einen Drucksensor wenn ich durch mein Manometer weis das bei Phasenwinkel1/XXXXXXXs 9 Bar und bei Phasenwinkel 1/YYYYYYYs 8 Bar sind kann ich es doch sehr gut einstellen und beim Bezug kontrollieren. (eingebautes Manometer)
Eine andere Sache ich der Überdruck der beim Nachheizen im Kessel bzw. Leitungen ansteigt.
Mit Ex-Ventil geht der nur bis dieses öffnet ohne bis 20 -25 Bar. Da leidet das Material bzw. das Rückschlagventil der Pumpe.
Gunnar

 

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Ok, es gibt aber kein elektronisch steuerbares ventil oder?
Dann fällt mir das ein:

Situation 1: Mit Sensor:
Also mit eingebautem (und an das board angeschlossenen) elektronischen Drucksensor sollte theoretisch alles ohne Probs gehen, dann hat man einfach einen Regelkreis.

2: Über Pumpenkennlinie:
Hier will man den Druck per Phasenanschnitt ohne Expansionsventil einstellen.
Ich gehe mal davon aus dass sich bei optimalen Druck von 9,.. der optimale Durchfluss einstellt, so funktioniert es doch normalerweise auch (Mahlgrad ...)
Die benötigte Flussrate wird schon ok gehen, Pumpe ist ja trotzdem überdimensioniert.
Hier gehe ich davon aus dass der Druck unabhängig vom Fluss ist...

Aber: Das mit dem direkt einstellbaren Maximaldruck über Phasenanschnitt halte ich für sehr gewagt.
EDIT: Denn der Druck wird in der Praxis vom Durchfluss abhängen , anders als beim Ex-ventil
(kenn mich da aber nicht so gut aus, bzw versteh nicht wie du drauf kommst)

Wenn die Pumpe dafür bis auf ca 2bar runterfahrbar ist, dann reichts für Preinfusion und das wär wichtiger und ziemlich cool. :-D
(zumindest würde das sicher gunnar gefallen gg)

 

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@dietmar ich glaube du hast einen Denkfehler oder hab ich dich falsch verstanden. Ein Ventil wenn es öffnet reduziert den Druck und die Durchflussmenge. Es fließt ja einiges zurück in den Tank. Das sollte bei einer Phasenanschnittsteuerung der Pumpe ähnlich sein nur der Druckaufbau ist anders da das Ventil erst ab einen bestimmten Druck in Erscheinung tritt. Die Durchflussrate des Kaffees muss vom Mahlgrad bestimmt werden. Wenn du das über die Pumpe machen willst wirst du nicht mehr den Richtigen Druck haben bzw. dieser abfallen. Im Prinzip regelst du bei beiden Systemen über die Durchflussrate der Pumpe den Druck beim Brühen. Einmal durch abzweigen das andere mal durch Leistungsreduzierung.
Gunnar

 

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und was ist mit einem Proportionalventil?

 

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Am einfachsten erscheint mir die Betrachtung der Pumpenkennlinie die sich durch den Phasenanschnitt grob geschätzt nach "links unten" bewegen müsste (Maximaldruck wird kleiner und Leerlaufflussrate sinkt zumindest geringfügig).

Auf welchem Punkt der (per Phasenasnschnitt wählbaren) Kennlinie man sich befindet wird vom Rest des Systems vorgegeben (Schnittpunkt von Pumpen- und Systemkennlinie).

Wenn der Ansprechdruck des OPV erreicht wird kann man zwar die Flussrate der Pumpe noch wählen, aber die beeinflusst nur noch die durch das OPV abfließende Wassermenge (die eigentlich uninteressant ist). Die durch das Kaffeepulver fließende Wassermenge wird durch den Druck (hier: =Auslösedruck des OPV), den Mahlgrad etc. bestimmt.

Interessant erscheint mir eine Regelung oder Steuerung der Pumpenleistung daher nur bei Drücken unterhalb des Auslösedrucks des OPV. Man könnte vielleicht auch hier aus dem gemessenen Fluss und der Kenntnis aller Pumpenkennlinien den herrschenden Druck einer noch nicht verschlissenen Pumpe bestimmen, aber eine Druckmessung wäre besser und ein gutes Flowmeter kostet auch min. ca. 40€.

 

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Ein Ex-Ventil öffnet sich bei einem bestimmt Druck und reduziert den Druck durch ablassen von Wasser (Reduzierung des Flussrate) Glaube auch nicht das es wahnsinnig schwingt. Die Schwingung kommt wenn von der Pumpe die ein ungleichmäßigen Druck liefert was das Ventil versucht auszugleichen. Liegt eine konstanter Druck an bleibt es auf einer festen Einstellung.
Wenn das Ex-Ventil öffnet dann brauchst du die Pumpensteuerung nicht mehr. Und wenn du mit dem Druck der Pumpensteuerung so weit runter gehst das es sich wieder schließt brauchst du das Ex-Ventil nicht mehr.

Gunnar

 

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Schicke Sache, vor allem, da der Sensor für den Volumenstrom gar nicht so teuer ist. Das wird hier ja noch eine richtig wissenschaftliche Untersuchung der physikalischen Zusammenhänge in einer Espressomaschine (Veröffentlichung bei IEEE schon geplant?) Da langsam die meisten Leute den Sinn des ganzen Aufwands nicht mehr verstehen dürften, wär es cool wenn du nochmal die Zielsetzung des Aufbaus erläutern könntest. Das Ziel hinter dem ganzen sollte ja sein, die Zubereitung für den Anwender so einfach und reproduzierbar wie möglich zu gestalten. Ein guter Kenner einer bestimmten Maschine bekommt ja auch ohne die Technik einen ordentlichen Espresso zustande. Ich denke wenn die Maschinen etwas mehr Intelligenz spendiert bekommen, dann könnten sich auch mehr Leute wieder für die Siebträger-Maschinen begeistern. Die Vollautomaten sind ja nur die letzte Konsequenz aus der "Ich will Kaffee, aber bitte nicht so kompliziert" Denkweise. Was meinst du könnte man also genau vereinfachen durch die vielen Sensordaten? Ist das Ziel eine konstante Flussrate zu erzeugen, damit jeder Espresso exakt 25 sec. brüht? Das wäre ja mit der Pumpensteuerung und dem Flow-Meter machbar, oder?

 

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Nach meinem Wissensstand sollte dies nicht gehen. Bei falschen Mahlgrad kann nur der Druck oder die Durchflussrate stimmen. Beides geht nur mit richtigen Mahlgrad/Kaffeemenge

Gunnar

 

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Langsam wird sogar mir zu freakig, aber hey: das ist ein Kompliment!

 

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EKB - Espresso Kontrolle Board
PTS - Pumpen Temperatur Steuerung
PBS - Pumpendruck Brühtemperatur Steuerung
DTS - Druck Temperatur Steuerung
EDTS (Edts) - Espresso Druck Temperatur Steuerung
Gunnar

 

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spannend das, nur:

was wenn das TE einfach nicht genau (oder linear) ist? Für mich schauts so aus als würden die Maxima innerhalb vom 2s erreicht. (s:27 bzw s:29)

Aber wenn du sagst dass du beide aufeiander abgestimmt hast dann wird das schon irgendwie passen. (strange tough... :roll

(EDIT2: seh grad den zweiten Graphen, da muss ich zuerst mal etwas grübeln...?)

Tsic brauch ausserdem eine Umwandungszeit.

lg

 

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doch, siehe EDIT2, hab die zweite grafik erst später gesehen (wurde nicht geladen)
= spannend.

 

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@dietmar: interessante Untersuchung der Vergleich von Tsic und dem PT100. Ich hab mit dem Max6633 eigentlich die Erfahrung gemacht, dass dieser sehr schnell reagiert. (Da reicht ein anpusten)
Es kommt nat. auch darauf an wie und wo der Baustein montiert ist. Ich habe mir für diesen Zweck auf der Drehbank aus Messing eine Halterung mit Mittelstift gefertigt, die in den Boiler versenkt wird. Wärmeleitpaste zwischen Chip und Halterung, und dann ordentlicher Anpressdruck durch zwei Schrauben. Dann müsste die Wärmekopplung eigentlich trotz Plastikgehäuse ganz gut funktionieren.

 

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Da ja auf Dietmars Seite das coffee-board schon SOLD OUT ist, müssten doch mittlerweile einige Leute damit auch schon Erfahrungen gesammelt haben. Wie sieht es denn da mittlerweile aus? Hat schon jemand anderes das coffee-board in Betrieb und wenn ja in welcher Konfiguration und mit welcher Maschine?

 

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Sieht schick aus. Wie sieht es aus, gibt es da bald mal Bausätze? Die Display/Bedieneinheit wär ja auch für den einen oder anderen OSE PID Bastler interessant denk ich.