PID - wirklich wichtig oder überbewertet

Wobei ein PID nur sehr geringe Auswirkungen auf die Faktoren Aufheizzeit und Stromverbrauch hat...

 

Ein Punkt, der zwar von einigen Vorpostern mehr so nebenbei erwähnt wurde, der meiner Ansicht nach aber von grundsätzlicher Bedeutung ist:

Die Technika ist ein Zweikreiser, d.h. das Brühwasser wird mit einem Wärmetauscher erhitzt, der durch den Dampfkessel beheizt wird. Die Synchronika ist ein Dualboiler, bei dem für Dampf und Brühwasser zwei getrennte und auch getrennt beheizte und geregelte Kessel vorhanden sind.

Mit einem Zweikreiser bekommst Du, wie oben auch schon erwähnt, sehr stabile Ergebnisse, wenn man nach längerer Standzeit das überhitzte Wasser aus dem Wärmetauscher vor dem ersten Bezug komplett ablässt. Beim Zweikreiser kann aber die Brühtemperatur prinzipbedingt nicht direkt geregelt werden, sondern nur indirekt über den Dampfdruck, was halt leider ungenau, schlecht reproduzierbar und langwierig ist.

Deswegen macht aus meiner Sicht ein PID bei einem Zweikreiser überhaupt keinen Sinn, da Du damit nur eine weitere Stufe der indirekten Regelung einbaust. Der Druck wird dann nicht mehr direkt über den Pressostaten geregelt, sondern indirekt über die Temperatur. D.h., wenn Du die Temperatur des Brühwassers regeln willst, musst Du mit dem Temperaturregler des PID versuchen, den Druck im Dampfkessel einzustellen, der die richtige Temperatur des Brühwassers erzeugt. Ist ein Bisschen überspitzt formuliert, aber so ist es.

Bei einer Dualboiler-Maschine wird am PID direkt die Temperatur des Brühwassers eingestellt, und das isses. Wenn Du also eine Maschine mit regelbarer Brühtemperatur haben willst, willst Du eine Dualboiler-Maschine haben.

Das ist in der Allgemeinheit leider falsch.

Wenn die Heizung nicht schnell genug nachheizen kann, was bei der begrenzten Energiemenge, die Du aus einer Stromleitung in einer gewissen Zeit in das Wasser bringen kannst, eigentlich immer der Fall ist, dann schwankt die Temperatur zwangsläufig. Da hilft auch ein PID nicht. Kleine Kessel verschärfen das Problem an der Stelle noch, weil die heiße Wassermenge im Kessel im Vergleich zur Menge des nachlaufenden kalten Wassers relativ klein ist.

Wo ein korrekt eingestellter PID durch seinen Regelalgorithmus hilft, ist die gewählte Temperatur mit möglichst wenig Schwankungen konstant zu halten (Stichwort "sehr geringe Hysterese"). Ein falsch eingestellter PID schadet übrigens mehr als er hilft.

Sorry, dass ich auch an der Stelle wieder überpenibel herumargumentiere... Der erste Teil der Aussage ist so nicht richtig. Ja, Du kannst über die Länge des Leerbezugs die Temperatur etwas ändern. Aber Du bekommst damit nie eine definierte Ausgangstemperatur und auch keine konstante Temperatur während des Bezugs, weil die Temperatur während des Bezugs weiter sinken wird. Von welcher Ausgangstemperatur und wie stark hängt dabei von der Standzeit vorher und von der Länge des Leerbezugs ab, ist also nicht wirklich nachvollziehbar.

Das ist genau das Entscheidungskriterium. Wenn man nur temperaturmäßig unempfindliche Kaffees, also z.B. die legendären italienische Barschlampen, benutzen will, dann ist ein Zweikreiser völlig o.k. Wenn man, aus welchen Gründen auch immer, die Brühtemperatur genau einstellen oder damit experimentieren will, dann ist ein Dualboiler mit PID das Mittel der Wahl.

 

Meines Wissens nach messen einige Maschinen tatsächlich den Druck statt der Temperatur um genauer zu sein, zum Beispiel einige Gastros von Rocket.

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Natürlich tut es das, denn da wird wenn nötig auch im Sekundentakt nachgeheizt und so eine viel höhere Stabilität mit kleinster Hysterese erreicht. Natürlich geht man da nicht vom schlecht eingestellten PID aus. Das ist ja kein Argument. Die Problematik eines kleinen Kessels kann es natürlich nicht vollständig wett machen aber zumindest stark abmildern. Insofern ist es hier niemals ein Nachteil.

 

Threads wie diesen gibt es doch schon gefühlt ein Dutzend. Und immer sind sich eigentlich alle einig: Ein (korrekt eingestellter) PID-Controller hat, abgesehen von den Kosten und möglichen Ausfällen, keine Nachteile, nur Vorteile. Die sollten wir bei Gelegenheit ins Wiki schreiben, vielleicht schaffe ich es heute. Mir fehlt noch z.B. die direkte Anzeige der Temperatur des Kessels oder - bei Tauchfühlern - des Kesselwassers, und die Möglichkeit, über einen zweiten Kanal auch beheizte BGs besser kontrollieren zu können.

Es muss zwar jeder selbst entscheiden, ob er bereit ist, für diese Vorteile den Aufpreis zu zahlen und wie hoch der sein darf. Die Frage ist für mich mittlerweile eher, welchen Controller man nimmt, also was er außer der reinen Temperatursteuerung noch alles kann (PI und Drucksteuerung, Zeit- oder Volumendosierung) und wie das Interface aussieht: Einfache rote LED Anzeige, komplexes Display oder App mit Drahtlosanbindung.

 

Meine Vivaldi hat keinen PID und steuert die Brühwassertemperatur trotzdem gradgenau.
Wollte ich nur mal zwecks Verwirrung einwerfen...

 

Nachgemessen?
Daß man gradgenau einstellen kann ist noch keine Garantie für genauso genaue Regelung. Aber ich hatte noch keine Vivaldi nur ganz grundlos wird die Aufrüstung auf PID beim teureren Modell dann doch nicht gewesen sein und da noch mehr Genauigkeit bringen. Aber die analoge Regelung der Vivaldi ist sicher ausreichend genau für Kaffee.

 

Der PID ist ja auch nur ein ganz bestimmter Typ von elektronischem Temperatur-Regler. Dann hat die Vivaldi wohl einen anderen, aber eben nicht nur einen einfachen Thermostat.


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Moment, bitte. Ein "einfacher Thermostat" ist ja nun auch wieder irgendwas und nix. Ich verweise mal zwecks Lektüre auf Regler – Wikipedia.
Das eine Problem ist im Espressomaschinenumfeld die Hysterese, also der Wert (Temperatur- oder Druckdifferenz) zwischen Einschalt- und Ausschaltpunkt. Je träger ein System ist, desto unwichtiger ist die Hysterese für das Ergebnis. Die Regelung bei der Vivaldi hat halt einfach eine ausreichend kleine Hysterese, um die Brühwassertemperatur konstant zu halten.
Ein PID bringt dann gegenüber einer Zweipunktregelung einen Vorteil, wenn das System ansonsten zu schwingen beginnt oder die Hysterese nicht mehr beherrscht werden kann. Dann kann der D- und I-Teil des Reglers quasi schon "vorher" (vor die Schaltschwelle des Zweipunktschalters erreicht ist) ein bisschen heizen und so die Abweichung des Ist vom Soll geringer halten.
Richtig spannend wird das mit dem PID eigentlich erst, wenn man die Heizung nicht nur an- und ausschaltet, sondern die Heizleistung beliebig an den aktuellen Zustand anpasst. Ist aber alles nicht so trivial...

 

Das ist so allgemein nicht richtig. Bei einem Zweipunktregler schwankt der Ist-Wert zwischen dem oberen und unteren Schaltpunkt des Reglers. Bei einem trägen, aber starren System ist die volle Schwankungsbreite da, nur die Frequenz der Schwingung ist eben nur kleiner (es schwingt langsamer). Die Spanne der Ausschläge hängt nicht direkt von der Trägheit ab.

Die Kesseltemperatur nach Bauart einer Gaggia CC würde genauso weit schwingen, auch wenn man den Kessel um Faktor 10 oder 100 größer gebaut hätte.

Interessanter wird es, wenn zwischen dem Meßpunkt des Ist-Wertes und der tatsächlich genutzten Stelle sich Tiefpässe (hier z.B. die indirekt beheizte E61-Brühgruppe) oder Totzeitglieder (hier: die im Betriebspunkt eingeschwungene Thermosyphon-Strecke der E61) befinden. Der Tiefpaß in Verbindung mit dem Totzeitglied *) bedämpfen die Strecke in der Tat so, daß an der Dusche der E61 kaum noch die Schwankung des Ist-Wertes des Reglers ankommt.

Das hätte für das Ergebnis der Regelung gegenüber einem gut parametrierten An-/Aus-PID-Regler keinen Vorteil.

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*) Und das T-hoch-4-Verhalten der IR-Strahlungsleistung noch mal oben drauf.

 

OK. Ich präzisiere: Der Fühler muss in der Nähe der Heizung platziert werden und nicht am anderen Ende.

Die ist aber in einem Zweikreiser verbaut und bisher waren sich alle einig, dass eine PID-Regelung dort nicht sinnvol ist.

 

Wer bzw. wo? Das Gegenteil ist doch der Fall. SSRs schalten lautlos, und die Temperatur muss nicht mehr indirekt über den Druck und ein Schräubchen am Presso eingestellt werden.

 

site:kaffee-netz.de zweikreiser AND pid - Пошук Google

 

Ich habe das Gefühl, dass ich mit meinen Zweikreisern das Temperaturmanagement immer sehr gut hinbekommen habe. Hier gibt es auch das eine oder andere theoretisch dazu zu lesen: Managing the Brew Temperature of HX Espresso Machines • Home-Barista.com

Bei nicht saturierten Brühgruppen wie der E61 hast Du zwangsläufig nie eine konstante Bezugstemperatur, da die Temperatur des Boilers/HX bei. Bezugsstart nie exakt der Brühgruppentemp. entspricht...

 

Nachgemessen?

Das, was Du da behauptet hast, nämlich

ist physikalisch schlicht unmöglich.

Wir gehen mal von folgendem Szenario aus:

Kesselvolumen: 0,75 l
Temperatur des Wassers im Kessel: 95° C
Temperatur des nachfließenden Wassers: 12° C (Leitungswasser; habe ich gerade an unserer Leitung nachgemessen)
Volumen des verbrauchten Wassers: 100 ml (Bezug + Brühgruppe spülen)
Netto-Leistung der Heizung: 1.100 W (Schätzung meinerseits bei einer Heizung, die mit 1.200 W angegeben ist. Keine Ahnung, wie der wirkliche Wirkungsgrad einer solchen Heizung ist, aber für die Beispielrechnung soll das mal genügen)

Wenn ich richtig gerechnet habe, ergibt sich nun Folgendes:

Temperatur im Kessel nach Bezug + Spülen: 82° C (ergibt sich aus der Thermodynamik)

Zeit, bis die Heizung mit der angegebenen Leistung das Wasser von 82° C wieder auf 95° C gebracht hat: 30 sec. (ergibt sich ebenfalls aus der Thermodynamik).

Die Zeit ist effektiv wahrscheinlich ein paar sec. kürzer, da ein PID schon anfangen wird, nachzuheizen, wenn er einen Temperaturunterschied feststellt. Wann das ist, hängt davon ab, wie der Sensor angebracht ist und wie träge der Messfühler ist. Da wir aber nicht wissen, wie hoch die Verzögerung ist, können wir sie leider nicht mit einrechnen.

Die Temperaturdifferenz wird aber so oder so immer deutlich größer als die von dir behaupteten 1° C sein, weil die Heizung schlicht nicht schnell genug nachheizen kann.

Du kannst meine Rechnung aber gerne durch Messungen deinerseits widerlegen.

 

Ähm was Du schilderst stimmt zwar aber das ist ja NACH dem Bezug, daß dann wieder nachgeheizt werden muss ist ja wohl logisch nur ist das hier nicht das Thema. Es geht darum, daß VOR dem Bezug eine definierte Temperatur für den Bezug und kein von bis vorhanden ist. Aber wenns dich glücklich macht vom eigentlichen Thema abzulenken oder ein Problem zu sehen wo keins ist bitte, das kennen wir ja schon von deinem überlegenen 1,5l Kessel.

 

also ganz ohne Ahnung meinerseits was das Physikalische Verhalten angeht, sollte man da nicht folgendes in der Rechnung mit einbeziehen wenn man schon so fleißig rechnet?:

Boiler (das Wasser darin) sind heißer als das, was auf dem PID steht.
dort ist bereits der OffSet mit eingerechnet. (meistens)

Beispiel:
Bei meiner R58 stellt man die tatsächliche Temperatur des Boilers ein und kann dann auf einer Liste die entsprechende BG Temperatur ablesen (also indirekt auch den Offset)
105°C im Brühboiler entsprechen 92°C an der BG.

Tapagetalked

 

Versteh ich nicht ganz. Der PID im Dampfkessel hält die Temperatur und damit auch den Druck im Dampfkessel wunderbar konstant, am Manometer hat man schließlich keine Bewegung. Für die Brühtemperatur beim ZK ist das natürlich vernachlässigbar, ob es eine Hysterese z.B. zwischen 121 und 123° gibt, oder ob der PID präzise 122° halt.

Ich möchte hier meine Messungen einwerfen, da ganz allgemein dem Zweikreiser eine zu hohe Ungenauigkeit nachgeworfen wird:
Messreihe Temperaturverhalten Zweikreiser (Appartamento)

Man sieht bei 1.3, dass die Bezugstemperatur unabhängig von der Standzeit ist, sobald die Maschine sich eingependelt hat, was irgendwann zwischen 40-60min der Fall ist.

Bei 1.4 kann man erkennen, dass die Cooling Flush Dauer kaum Einfluss nimmt (kein Unterschied zwischen 5 und 10sek), man müsste extrem lange flushen, um eine kühlere Temperatur zu erreichen.

Die sichtbaren Streuungen (wir sprechen von +/-0,35°) bei 1.3 und 1.4 weisen also kein Kausalität mit Standzeit und CF Dauer (im angegeben Rahmen) auf. Ich schätze, sie ergeben sich am ehesten durch Unterschiede im Durchfluss/Zeit.

Gebe dir recht, dass der DB hier die Ideallösung ist, aber es geht definitiv auch gut und verlässlich mit Zweikreisern. Ich beziehe sowohl dunkle als auch sehr helle Röstungen und verstelle die Temperatur dementsprechend häufig. Derzeit mach ich die 3. Messreihe (2. wird hinten angestellt) mit unterschiedlichen Pressostateinstellungen. Das Ergebnis folgt die Tage, aber ich kann vorweg sagen, dass es gut und reproduzierbar funktioniert. Um es stupide und vergleichbar zu halten, habe ich jeweils den CF von 5sek beibehalten.
Da durch eine Verstellung der Dampfkesseltemperatur sehr wohl eine wirksame und reproduzierbare Veränderung der Brühtemperatur erfolgt, kann ich @S.Bresseau nur beipflichten, dass ein PID im Zweikreiser durchaus seine Daseinsberechtigung hat, im Gegensatz zum Brühkessel PID nur nicht durch Präzision sondern durch den hohen Bedienkomfort. Ich musste bei mir ein (nicht sichtbares) Loch bohren, um von außen an den Pressostat zu gelangen. Wenn das nicht ginge und ich immer das Gehäuse öffnen müsste, wäre ich über einen PID glücklich.

 

Aha. Vielen Dank, so genau wollt ichs gar nicht wissen

Soweit ich weiß gibt es eigentlich nur ein Argument pro Presso, nämlich das schnellere Ansprechverhalten bei Druckabfall, sprich bei Dampfbezug. Inwiefern das praxisrelevant ist kann ich nicht beurteilen.

 

Richtig. Aber welchen Druck stellst Du ein, wenn Du die Temperatur um z.B. 2°C am PID erhöhst? Kannst Du nur durch herausprobieren herausfinden. Am Presso wird der Druck direkt geregelt. Und ich behaupte mal, dass der Presso auch schneller auf Druckänderungen reagiert als ein PID.