Pimp the Domobar! Restauration und Modifikation meiner Vibiemme Domobar Nero

Jetzt muss ich doch mal meinen Senf dazu geben.

Also, Streckenidentifikation mit Ziegler-Nichols ist schon bei recht guter Näherung der realen Strecke an eine PT1-Charakteristik ein ziemliches Schätzeisen. Praktisch habe ich damit noch nie vernünftige Reglerparameter erhalten.

Dummerweise ist so ein Kessel mit angeflanschtem Brühkopf auch keine PT1-Strecke, weil durch die Weiterleitung der Wärme die Energieabgabe nicht nur von der Zeit sondern auch vom Ort abhängt. Das kannst Du jetzt gerne per partieller Differentialgleichung modellieren, wirst dann aber vom Hundersten zum Tausendsten kommen. Am Ende hast Du ein nichtlineares System, welches für die klassischen Reglerentwürfe (die für lineare Strecken gedacht sind) nicht geeignet ist.

Nun kann man versuchen das Verhalten wenigstens in einem Arbeitspunkt zu linearisieren, z.B. bei 93°C Brühwassertemperatur, und an ein PT1-Verhalten anzunähern. Dieses Vorgehen hast Du ansich schon mit Deinem Sprungversuch gemacht. Der kleine Sprung der Stellgröße ist dabei sogar notwendig, da Du mit größeren Sprüngen nicht mehr in Deinem Arbeitspunkt wärst, womit das ganze Verfahren hinfällig ist. Ich vermute der sehr langsame Anstieg der Temperatur resultiert sogar daraus, dass das Prozesserhalten in diesem Temperaturbereich schon nicht mehr wirklich linear ist. Eigentlich müsstest Du einen noch kleineren Sprung zur Identifikation wählen und tatsächlich den Endwert abwarten.

Ob Dir diese Streckenidentifikation am Ende was nützt, wage ich aber auch stark zu beweifeln. Stellgrößenbegrenzungen werden bei diesen Regelerentwürfen nicht berücksicht, stellen aber real in Deinem Prozess den limitierenden Faktor da.

Ich habe aktuell eine mikrocontroller basierte Regelung an meiner La Spaziale Mini Vivaldi laufen, mit der ich die Temperatur des Brühwasserboilers regel. Ich habe dort einen PID-Regler nur für den Temperaturbereich von +-3°C um die gewünschte Brühtemperatur aktiviert. Außerhalb dieses Temperaturfensters heize ich entweder mit voller Leistung oder gar nicht und der Intergrator des Reglers wird in dieser Zeit deaktiviert.
Die Reglerparameter habe ich empirisch ermittelt und konnte damit eine Temperaturschwankung von +-1°C im Boiler realisieren. An der Brühgruppe kommt diese Temperaturschwankung nicht mehr an.
Wenn man mag, kann man bei Beginn des Wasserbezugs sofort den Regler deaktivieren und die Heizleistung auf 100% schalten, was dann einer Störgrößenaufschaltung gleich kommt. Ich habe das mal getestet aber zumindest an meiner Maschine keinen praktischen Nutzen zur beschriebenen Lösung gesehen.

Möglichst einfach, ist immer noch am sinnvollsten, wie es schon Herr von Ockham propagiert hat.

Grüße
Ole

 

Das Problem ist die Stellgrößenbegrenzung im System. Es gibt dafür Lösungen die in der Literatur als Anti-wind-up-Maßnamen beschrieben sind.

Ich steuere die Heizung per Schwingungspaketsteuerung, mein Heizleistung wird also nur diskret gestellt. Dies tue ich mit einer Periodendauer von 200ms in einem 20ms Raster, insgesamt habe ich also 10 Laststufen.

Mit einer stufenlosen Heizungssteuerung und ohne Kaltwasserzulauf geht das bestimmt. Zumindest an deinem Temperatursensor hast Du dann diese Temperatur, die Temperaturverteilung im Boiler dürfte etwas inhomogener sein. Spätestens 1s nach Beginn des Bezuges und dem Einschießen des kalten Wassers ist dann deine Wassertempertaur fern deines geregelten Wertes. Eine +-0,1° Regelung scheint mir daher etwas akademisch.

Grüße
Ole

 

Nein, während des Bezuges sinkt die Temperatur bei mir stärker ab. Die Wärmekapazität des Brühkopfs gleicht diese Schwankungen allerdings komplett aus, sodass ich keinen Sinn darin sah, die Wassertemperatur hochgenau zu regeln. Die Konstruktion des Brühkopfs ist darauf ausgelegt.

Falls Du da mehr Ehrgeiz hast noch ein Hinweis:
Die Heizung hat ebenfalls ein verzögerndes Verhalten (wie auch die Wärmeleitung im Wasser), sodass Du, je nachdem wo dein Temperatursensor sitzt, den Temperaturanstieg erst verzögerst misst und damit auch immer erst verzögert reagieren kannst. Da du Deine Störgröße (das kalte Wasser) allerdings kennst, kannst Du früher reagieren, in dem Du die benötigte Wärmeenergie gesteuert abrufst, also am Regler vorbei. Soetwas nennt man Störgrößenaufschaltung. Mit 4,2J pro Gramm und Kelvin benötigst Du bei 20°C kaltem Wasser ca. 70*4,2 rund 300Watt/s um 1ml Wasser auf 90°C zu bekommen. Wenn Du 50ml Wasser in den Boiler pumpst, kannst Du die 1350Watt Heizung als ca. 11s lang zu 100% einschalten, bevor du den Regler bzw. den Integrator des Reglers aktivierst.

Grüße
Ole

 

Da dürfte eher das Gegenteil der Fall sein. Mit der 1350Watt Heizung bekommst Du rund 4ml Wasser pro Sekunde auf 90°C aufgeheizt. In den ersten Sekunden, bis der Brühkopf mit Wasser gefüllt ist, dürfte der Massenstrom der in den Boiler fließt allerdings wesentlich höher sein. Deshalb gehe ich davon aus, dass Du ein Abfallen der Temperatur mit dieser Hardware nicht verhindern kannst. Wie ich oben schon schrieb, diese Stellgrößenbegrenzung ist dein limitierender Faktor.

Dazu kommt noch die Verzögerung der Energieabgabe an den Heizstäben (die müssen ja auch erstmal die Temperatur bis an die Oberfläche weitergegeben haben), was dir bestimmt nochmal 1s Zeitverzug bringt, in der noch mehr kaltes Wasser die Temperatur im Boiler drückt.

Man könnte natürlich die Heizung 1s vor der Pumpe anschalten oder den Durchfluss an der Pumpe begrenzen oder ...
Teste es ruhig mal aus. Ich bin gespannt wie weit Du den Temperaturabfall durch Software drücken kannst.

Um die Brühtemperatur am E61-Brühkopf brauchst Du Dir jedenfalls keine Gedanken zu machen, der ist für ganz andere Temperaturschwankungen ausgelegt.

Grüße
Ole

 

[QUOTE="Goldhamster, post: 1458831, member: 29018"Bezüglich einer geplanten Mengendosierung habe ich mir ein entsprechendes Flowmeter besorgt und dieses bereits in die Software implementiert. Montiert wurde es im Ansaugweg der Pumpe. Es misst einen Durchfluss von 15 ml / min bis 800 ml / min bei einem Düsendurchmesser von 1 mm. Hier ergibt sich auch folgendes Problem:
Reicht der Durchfluss noch für einen Single-Bezug aus, so wird es bei einem Doppel-Bezug oder einem normalen, langen Kaffee schon zu wenig. Das Brühwasser müsste hier schneller fließen und wird nun nicht mehr durch den Mahlgrad, sondern durch die Düsenöffnung von 1 mm im Zulauf begrenzt...Die Pumpe schafft es also nicht, durch diese geringe Öffnung genügend Wasser nachzufördern...[/QUOTE]

Der Einbauplatz im Wasserweg ist schon falsch.
Du solltest besser hinter dem Bypass messen, was die Pumpe wirklich in Richtung Puck pumpt.
So wie jetzt mißt du auch die Menge mit, die durch den Bypass geht und gar nichts mit dem Brühvorgang zu tun hat.

Warum ist da eine Düse?
Sowas verbaut man doch weil man den Durchfluss verringern will.

 

Ich bin kein Freund von LEDs, aber die Idee mit der RGB als Status-Anzeige finde ich sehr gut!
Hier hat sie eine wirklich sinnvolle Funktion, die mit Glühbirnen nicht so einfach realisierbar wäre. Habe ich so noch nie gesehen)

 

Hallo Goldhamster,
vielen Dank für die Infos zu deinem Tuning Projekt! Ich werde bei meiner Domobar die Elektronik erst einmal in Ruhe lassen, die Idee mit der farbigen Pulverbeschichtung finde ich aber super. Wie viel muss man aus deiner Erfahrung für das Sandstrahlen und Beschichten der Verkleidung und Grundgerüst preislich rechnen?