Projekt: Eigenbau KUBE

So war es bis vor kurzem. Aber nun fungiert die Dampfheizung hauptsächlich auch als Vorheizung für den Haupt-Thermoblock, um stabilere Temperaturen hinzubekommen. Dampfpower ist trotzdem noch genug da [emoji6]

 

Nochmals vielen Dank für die netten Kommentare!

Ich ziehe Wasser für den Kaffeebezug mit 98°C am zweiten Durchlauferhitzer, da das 93°C vorn an der aufgewärmten Brühgruppe ergibt. Dampf wird bis auf 110°C erwärmt. Wichtiger als die Temperatur ist hier aber die Impulssteuerung der Pumpe, die dem Wasser einfach mehr Zeit in der Heizung gibt, zu Dampf zu werden.

Dank eurer Rückmeldungen überlege ich momentan, wie eine Heizpatrone am besten an/in die Brühgruppe integriert werden kann.

 

Gern.

Lange Erklärung:
Wie bereits beschrieben, werden alle Funktionen der Maschine durch einen Mikrochip (Atmega328) gesteuert, der auf einem leicht zu programmierenden Arduino-Board sitzt. Es stellte sich bei Tests heraus, dass eine recht gute Dampfsteuerung wie folgt aussieht: 120 ms (Millisekunden) Wasser einspritzen, also Pumpe an. Dann 330ms kein Wasser (Pumpe aus). Das bereits im Durchlauferhitzer befindliche Wasser kann nun verdampfen. Danach wieder Wasser kurz einspritzen, Warten und verdampfen lassen usw.

Normalerweise wird Aktion-Warten, Aktion-Warten... einfach genau so programmiert: Strom an, warten, Strom aus, warten ... Jetzt kommt das "ABER": Der Mikrochip soll noch andere Aufgaben übernehmen, nicht nur die Pumpe ein und ausschalten, beispielsweise überwacht er die Temperatur, reagiert auf Nutzereingaben (Schalter) und sendet einen kontinuierlichen Statusbericht an den PC (sofern angeschlossen). Wenn der Chip einfach warten würde, könnte er in der Zeit nichts anderes mehr tun - er wäre wie gelähmt.

Statt zu warten, wird daher der Zeitpunkt des letzten Wasser-Einspritzens gespeichert. Sofern das letzte "Pumpe-An" schon zu lange her ist (eben über 330ms) wird erneut kurz Wasser eingeleitet. Das erlaubt es, in der Zwischenzeit andere Aufgaben auszuführen. Diese Herangehensweise funktioniert, weil für Computer dieser Art die Einschaltzeit eine "Stunde Null" markiert, ab welcher die Zeitrechnung beginnt. Der Mikrochip zählt ab dem Einschaltzeitpunkt als innere Uhr die Millisekunden hoch. Übrigens funktionieren so auch alle normalen Computer, bloß dass die nicht ab dem Einschaltzeitpunkt Millisekunden zählen, sondern ab dem 1. Januar 1970 um Mitternacht. Momentan haben wir (in PC-Zeit) also: 1450178343 ms

Kurzfassung:
Statt stumpf auf das nächste Wasser-Holen zu warten, merkt sich der Mikrochip, wann zuletzt die Pumpe an war. Daher weiß er, "um wieviel Uhr" er erneut pumpen muss.

Obwohl das Einspritzen Impulsartig passiert, tritt der Dampf kontinuierlich aus.

Ich hoffe, das bringt etwas Klarheit in die Steuerungslogik

 

Leider kann ich dazu nicht viel sagen - ich hab aufgehört, mitzurechnen, da es bei mir mittlerweile als Hobby durchgeht. Aber es ist auch so eine Sache, beim ersten Mal probiert man ja viel aus und hat dann "überflüssige" Kosten. Jedenfalls hab ich einen Haufen Ersatzteile, da ich beispielsweise statt der benötigten 15 Schrauben (M6) gleich 100 Stk gekauft habe, weil die nur unwesentlich teurer waren. Außerdem sind noch Pumpe, Schläuche, eine riesen Menge Fittinge etc da.
Insgesamt kostet die Maschine (geschätzt) weniger als eine schöne, italienische Mittelklassemaschine, aber mehr, als ein einfacher Vollautomat. Wie gesagt, inklusive nem Haufen Ersatzteile.
Wenn ich das Teil jetzt von Grund auf neu bauen würde, schätze ich die Kosten auf ca. 400-500€, je nachdem, wie man die Brühgruppe etc. bekommt

Sonic-Master hat, besonders hardwareseitig, eine wahnsinnig tolle Arbeit vorgelegt. Da kann man nur den Hut ziehen.
Mein Projekt ist Hardwaremäßig eher simpel gehalten (ist ja auch die erste Maschine für mich), dafür aber von der Steuerungslogik spezieller. Ich empfehle dringend den Selbstbau, man lernt unheimlich viel, von E-Technik, über Rohrleitungssysteme bis Mechanik - natürlich auch Informatisches.

Das klingt tatsächlich super, wenn es da Interesse gibt, könnte man ja hier ein Unterforum aufmachen, oder ich richte mal ein spezielles Nischeninteresse-Forum ein

Ausblick:
Ich arbeite momentan an einer Implementation von zeitunabhäniger PID-Logik, sodass der eine Mikrochip gleich 3 verschiedene Heizungen per PID steuern kann (Wasser-Heizung, Dampf-Heizung, Brühgruppen-Heizung), während er auch alle anderen Aufgaben noch übernimmt. Die Problematik dabei: normale PIDs steuern in verschiedenen "Geschwindigkeiten", SSRs können aber nur "an" oder "aus". Dafür hab ich schon eine Lösung, aber jetzt muss der PID-Code noch ins Hauptprogramm

 

Da muss ich auch noch gleich anmerken: Die Brühgruppe der Xenia, überhaupt die ganze Entwicklung, liest sich wie ein Traum. Ein großes Dankeschön dafür und auch für die vielen Inspirationen zu eigenen Basteleien

Das Schwierigste für mich war tatsächlich, Adapter von M8 Feingewinde auf 1/8 Zoll zu finden. Nachdem ich ewig gesucht habe, hab ich mich entschlossen, an den betreffenden Stellen kleinere Teflonschläuche zu verwenden, da es für die Fittinge gab. Und ganz am Ende, als alles fertig ist, stelle ich fest, dass die Fittinge-Körper selbst nichts weiter sind, als Adapter von M8 auf 1/8 Naja, besser spät als nie...

 

Zum Beispiel von diesen hier... da steht zwar M7, bei mir wars aber M8. Woher ich meine genau habe weiss ich nicht mehr. Jedenfalls war eine Seite 1/8Zoll und die andere M8 metrisches Feingewinde.
https://www.filcom-technik.de/gerad...1-8-aussen-schlauch-o-4-2-mm-ri-11-618-4.html

Nachbauten vom Arduino Nano gibts auf eBay für ca. 3 Euro. Passende SSRs (Solid-State-Relays) auch. Eine Warnung: Wenn man sich an der Elektrobastelei versucht, spielt man mit 230V. Die Programmierung ist allerdings wirklich einfach, da gibts haufenweise fertiger Beispiele und Anleitungen.

 

Hab ich. Bisher hatte ich aber nur runde gesehen, die nicht wirklich gut auf die eckige BG gepasst hätten. Mittlerweile habe ich aber einen Hersteller gefunden, der auch viereckige Heizpatronen (flach und rechteckig) herstellt. Davon würde eine gut auf die freie Fläche auf der BG passen.

Neuigkeiten

• Heute habe ich eine PID-Steuerung implementiert. Die Temperatur schwankt jetzt wesentlich weniger als zuvor:
  • Bisher: 10 Grad pendeln um Zieltemperatur nach oben und unten (!), ich habe den korrekten Bezugszeitpunkt abpassen müssen.
  • Jetzt: nur noch 1 Grad Abweichung im Ruhezustand. Die Maschine regelt zügig nach und fängt auch beim Bezug eine schnell fallende Temperatur ab.
• Die P, I und D Werte sind nur grob durch Probieren ermittelt worden, dennoch laufen sie schon sehr gut. In Zukunft werden sie noch optimiert.
• Auf lange Sicht werde ich wohl den PID die Standby-Heiztemperatur regeln lassen, während des Bezugs aber andere, agressivere Regelparameter verwenden (damit schneller nachgeheizt werden kann).
• Es wird in absehbarer Zukunft eine Heizung für die BG kommen, welche dann ihre eigene PID-Regelung bekommt.
• Die durch den PID errechnete Heizleistung wird in eine zeitproportionale Steuerung umgesetzt: Je mehr Leistung gefordert ist, desto länger ist die Heizung an.
• Der gesamte Code wird vom bereits vorhandenen Arduino Nano ausgeführt. Daher gibt es mehr Funktionen ohne weitere Kosten

Zusätzlich habe ich neuen Kaffee: Statt Tchibo, Segafredo und Lavazza zum Ausprobieren gibt es jetzt Monsooned Malabar

Wenn Interesse besteht, veröffentliche ich gerne den Code mit Erklärungen oder helfe bei ähnlichen Programmiervorhaben.

Ich hoffe alle hier hatten frohe Weihnachten und ich wünsche eine gute Zeit bis Silvester!