Projekt: Quest M3 automatisieren

Diskutiere Projekt: Quest M3 automatisieren im Vom Rohkaffee zum Selbströster Forum im Bereich Rund um die Bohne; Nach dem mein Quest mittlerweile schon so an die 300 Röstungen hinter sich gebracht hat und ich mich,vielleicht auch dadurch, nach Veränderung...

  1. Piezo

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    Nach dem mein Quest mittlerweile schon so an die 300 Röstungen hinter sich gebracht hat und ich mich,vielleicht auch dadurch, nach Veränderung sehne bin ich zu dem Entschluss gekommen, mich erst mal mit dem zu beschäftigen, was ich habe und dies eben auch noch entsprechend zu verbessern (-> siehe).

    Mein Quest wurde schon von Beginn an mit Temperatursensoren für BT und MET ausgestattet und meine Röstungen dadurch auch mit Artisan begleitet und dokumentiert.
    Da ich gerne auch anspruchsvolle "Bastelprojekte" in Angriff nehme, besteht der nächste Schritt nun entsprechend automatisiert regelnd einzugreifen, sprich PID wird das neue Zauberwort nun auch für den Röster ;).

    Was verspreche ich mir davon:
    • definierten Warm-Up für den Röster, d.h. besser reproduzierbare Ergebnisse schon bei der ersten Röstung des Tages (mehr als 3 Chargen röste ich selten)
    • definiertes Temperaturhalten zwischen den Röstungen, d.h. auch hier höhere Konstanz
    • besseres Reproduzieren von Röstungen
    • planbare, gezielte Veränderungen von Röstungen
    • mehr Zeit während des Röstens im Kaffeenetz zu surfen :D:D

    Prämissen:
    • sollte ein bewährter Ansatz sein
    • es muss möglich sein in den Prozess "analog" einzugreifen (Temperatur und Lüfter)
    • der Quest muss weiterhin manuell bedienbar bleiben
    • Anbindung an Artisan möglich und erprobt
    • mit meinen amateur:)haften Fähigkeiten umsetzbar sein

    Nach einiger, aber nicht allzu langer Recherche bin ich beim TC4 von Bill Welch gelandet. Leider ist es seit einiger Zeit von der Ursprungsquelle nicht mehr zu bekommen, was sich aber dank des Kaffeenetzes relativ schnell erledigt hat. Damit und anderen Bestellungen stellt sich die Ausgang-Situation folgendermassen dar:

    Bestellt oder vorhanden:

    Was noch fehlt:

    • Erfahrung mit Arduino
    • der LCDapter
    • die 2 SSRs (Heizung, Lüfter)
    • USB Optokopler
    • 2 Potentiometer (Heizung, Lüfter)
    • Gehäuse, Buchsen, Stecker, Kleinkram
    • ein bisschen mehr Zeit :(

    Vorgehen werde ich sicherlich in mehreren Schritten.

    • Als ersten Meilenstein möchte ich erst mal das Arduino/TC4 Gespann zum Laufen kriegen und dann als reines Temperatur-Sensor Board an den Mac hängen.
    • Als weiteren Meilenstein sehe ich den Umbau des Quests sowie die Steuerungsmöglichkeit Heizung / Luft mit den Potis des TC4s. Aufzeichnung dieser Events sollte dann schon via Artisan erfolgen.
    • Um das Ganze schön zu verpacken würde ich mich dann des 3D Druckers bedienen.
    • Und zu guter letzt möchte ich die RampUP- und Hold-Kurven im TC4 abrufbar machen, so wie mich mit den Steuerungsmöglichkeiten via Artisan beschäftigen.

    Ach ja, so oder so ähnlich, könnte das Ganze dann aussehen (allerdings ohne den Quest zu verstümmeln).

    Da sich sicher der ein- oder andere Fallstrick in den Weg legen wird, hoffe ich doch sehr auf Eure Kompetenz ;)
     
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  2. #2 Zufallszahl, 28.03.2018
    Zufallszahl

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    Was ist denn für dich der Schritt zur Automatisierung?

    Aktuell klingt (und so auch das Beispiel im Link) alles danach als würdest du den Quest gerne per Knöpfe in Artisan und/oder einer Box kontrollieren können und nach Vorwahl einer Temperatur regelt der PID diese ein.
    Das ist aber doch nicht automatisiert, eher digitalisierte PID Steuerung? (Btw. Artisan hat einen eingebauten Software PID)

    Fragen dazu:
    - Automatisiert wäre wenn Artisan deinen Quest eben automatisch anhand von Events bedient, das ist das Ziel oder?
    - Was versprichst du dir davon? Wie sehe der Verlauf so einer Röstung aus?
    - Warum Steuerung in Temperatur und nicht in Gas/Power?
    - Wonach soll der PID steuern, BT? MET? ET?
    - Wie sehen Events aus anhand von denen Artisan automatisch die Temperatur ändert?
     
  3. #3 Piezo, 28.03.2018
    Zuletzt bearbeitet: 28.03.2018
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    Danke für den Input, deine Fragen sind sicherlich gerechtfertigt und alle richtig. Ich verfolge mit dem Projekt mehrere Punkte.

    1. Definierter Aufheizvorgang um den Röster auf Betriebsfähigkeit zu bringen. Dies möchte ich vom TC4 alleine machen lassen. Dies hat insofern etwas mit Automatisierung zu tun, da dies heute ein manueller Regelvorgang ist, in dem ich während ca .30 Minuten immer wieder eingreifen muss. Da gerade das Aufheizen des Rösters stark von der Umgebungstemperatur abhängt und die im Winter bei gekippten Fenster gleich mal 5 - 10 Grad niedriger ist, als im Sommer lassen sich hier keine fixen Werte (z.B. 5A) vorgeben. Und da ich jeweils nur 3 Chargen röste, merke ich es deutlich an der Ersten, wenn die Konditionierung des Rösters nicht gepasst hat.
    2. Gleiches gilt für die Phasen zwischen 2 Röstungen.
    3. Automatisieren kann ich definitiv den Lüfter. Dieser hat heute definierte Einstellungen für 150°, 180°, 190°,Anfang 1th Crack, Ende 1th Crack. Diese Events kann ich z.T. automatisieren
    4. Heute muss ich jede Änderung, welche ich bei einem der 2 Potentionmeter am Quest mache, manuell im Artisan nachdokumentierten. Mache ich diese aber mit den Potentiometern des TC4 findet diese Dokumentation automatisch statt (hoffe ich zumindest).
    5. Und ja das Nachfahren existenter oder konstruierter Kurven ist ein weiterer Grund, wohl gleich nicht der Wichtigste. Wie gut das geht (Stichwort Trägheit des Rösters, Abkühlung der Bohnen vor dem ersten Crack, exotherme Reaktion während des ersten Cracks), werde ich sehen. In jedem Fall ist dies ein spannendes Thema um solche Regelungsprozesse verstehen zu lernen. Ich weiß es gibt verschiedene Ansätze nach was der PID gehen soll. Diese Ansätze haben sicherlich alle ihren Stärken und Schwächen. Ich denke mein erster Ansatz wäre sich nach der BT zu richten. Das Artisan einen Software PID hat, ist mir bekannt.
    6. Events nach denen Artisan die Temperatur verändert? Keine Ahnung, möglicherweise lassen sich solche gar nicht definieren, werde ich dann feststellen.
    7. Da ich heute nur ein 2 Kanal Messgerät habe, zeichne ich lediglich BT und MET auf. Über das TC4 bekomme ich nochmals 2 Kanäle geschenkt, wobei zumindest einer die ET mitloggen wird.
    8. Ich bastle halt gerne ;)
     
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  4. #4 be.an.animal, 28.03.2018
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    @Piezo , du legst ja ganz schön los.
    Dagegen bin ich im Schneckentempo unterwegs (oder Korallenwachstum) ;). Aber vielleicht bring ja der Osterhase was.

    Wenn du den Software PID von Artisan nutzt, kannst du on-the-fly mit den Schiebereglern nachregeln,
    habe ich bisher nur in meinem Bastelspielfeld ausprobiert.
    Die Potis kannst du ja sowieso für die beiden Ausgänge optional am TC4 anschließen.

    Die Kurven kannst du zwar auch im TC4 abspeichern, für die integrierte PID Steuerung, aber nur ein paar.
    Das geht aber im Artisan viel flexibler und mMn viel bequemer.

    Da ich bei der Elektronik relativ ahnungslos bin, und bei den SSR verunsichert war wegen Nulldurchgang schalten oder nicht,
    habe ich damals Kemo Bausteine gekauft und damit experimentiert. ( M150, M028N, M195 ).
     
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  5. Piezo

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    Die Potis werden laut Schaltplan an ANLG1 und ANLG2 angeschlossen. Habe ich die Möglichkeit, dass die Potentiometerwerte in Artisan mit aufgezeichnet werden? Ansonsten ist mir das mit den Schiebereglern in Artisan klar.

    Prima, damit kann ich die Kurven für die Aufheizphase und die Überbrückungsphase (zwischen zwei Röstungen) ablegen und via TC4 auch direkt ausführen :)

    Ich gehe mal davon aus, das die SSRs D2425 (Heizung) so wie die D2525-10 (Lüfter), so wie sie im Schaltplan verzeichnet sind auch korrekt sind. Da diese nicht wirklich günstig sind, stellt sich die Frage nach tauglichen Alternativen.:confused:
     
  6. #6 Piezo, 28.03.2018
    Zuletzt bearbeitet: 29.03.2018
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    Frage zur Kühlung der SSRs.
    Auf HB sieht man Bilder wo das Heizungs-SSR ohne Kühlkörper in ein kleines Alugehäuse geschraubt wird.
    Another Quest M3 PID modification

    Ich betreibe den Quest etwa 6-8 Minuten bei 5A und danach bis max 4A, d.h. ich verlange ihm eine Leistung von in etwa 1100Watt ab. Sollte da das SSR (auch wenn es 25A ab kann) nicht besser gekühlt werden?
     
  7. #7 be.an.animal, 31.03.2018
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    @Piezo
    Die Stellung der Potis werden als Prozentwert auch automatisch im LCD angezeigt das man an den TC4(C) anschließen kann. Damit stehen die Chancen ziemlich gut, dass man es mit erträglichem Aufwand aufzeichnen kann.
     
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  8. #8 be.an.animal, 01.04.2018
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    Zu der Frage nach preisgünstigen Alternativen für die teuren Original SSRs kopiere ich man einen altern Beitrag zum TC4 quer:
    Zur Kühlung von SSRs hatte ich mal recherchiert und mir gemerkt, dass die eine (prozentuale?) Verlustleistung haben.
    Zu der Idee damit elektische Heizelemente zu schalten kann dann schnell, dass Kühlelemente Pflicht sind - mit Wärmeleitpaste - und die auch schnell deutlich größer (und ggf. teuer) werden als das eigentlich Schaltelement. Da solltest du mal versuchen dir vorab Datenblätter ansehen.
     
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  9. #9 Piezo, 01.04.2018
    Zuletzt bearbeitet: 01.04.2018
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    Danke für die Infos. Die SSRs sind bereits im Zulauf. Ich hab die Originalen genommen, da ich sie einigermaßen preisgünstig gefunden habe (wenn gleich auch nicht so günstig, wie die ein- oder andere Alternative).

    Mit den Kühlkörpern bin ich wirklich am hadern. Auf HB gibt es einige Quest-Umbauten, welche ohne Kühlkörpern auskommen bzw. das SSR sogar in ein enges Gehäuse gequetscht haben. Was ich nicht einschätzen kann ist der Einfluss der verwendeten Spannung. Die Amis fahren ja den Quest mit 110V. Die Leistung sollte sehr ähnlich sein.
     
  10. Piezo

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    Auch wenn ich derzeit weniger Zeit habe als gedacht, so werde ich in den nächsten Tagen versuchen recht konkret in Richtung des ersten Meilenstein (siehe Ausgangspost) zu kommen.
    Die allermeisten Komponenten sind da :)

    [​IMG]

    ... der Rest ist Kleinkram, den man sowieso irgendwo rumliegen hat ;)
     
  11. Piezo

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    Hab grad nicht ganz erfolgreich versucht ein Flachbandkabel zu krimpen. Das ist eine echt höllische Arbeit :(
     
  12. #12 Cafillo, 05.04.2018
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    Die Verluste im Halbleiter werden vorallem durch den Strom und der Häufigkeit der Schaltung (Schaltfrequenz) verursacht.
    Mit 220V hast halben Strom. Das müsste sich positiv auf die Wärmeentwicklung auswirken.
    Und mit 50HZ haben wir sogar noch 10Hz weniger wie die Amis ;-) Macht den Braten nicht feiss. Geschaltet wird i.d R. im Nulldurchgang.
     
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    10 Youtube Videos und eine Nacht gut geschlafen. Voilà das Ergebnis von 5 Minuten ...

    [​IMG]
     
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  14. Will2

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    Das glücklichste ist, wenn Du das letzte Stück nicht gut ankrimmst, musst du noch einmal von beginn anfangen.
     
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    Genau diese Erfahrung hatte ich gestern gemacht :(
     
  16. #16 Piezo, 06.04.2018
    Zuletzt bearbeitet: 06.04.2018
    Piezo

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    ... so nach dem das Crimpen, wenn man es richtig macht, relativ schnell von der Hand geht, ist der erste Prototyp des "QUEST Control" :cool: funktionstüchtig, d.h. er misst zumindest, reagiert auf die Potis welche auch brav ihre jeweilige Stellung an Artisan übermitteln. So weit so gut.
    Jetzt wird sich dann bei der nächsten Röstung rausstellen müssen, wie er sich erst mal als Messgerät schlägt :) Sollte dies positiv verlaufen (wovon ich ausgehe), wäre der erste Meilenstein abgehagt.

    [​IMG]

    Bevor ich mich dann allerdings an den Umbau des Quests mache, muss ich mich erst mal mit dem Zusammenspiel QUEST Control und Artisan beschäftigen. Anschließend wird's dann ein wenig dauern, da ich mir demnächst eine kleine Auszeit auf dem Wasser gönnen werden. :D
     
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  17. Will2

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    Ja,
    nur um die K-type Connectors an TC4/Phoenix anzuschließen, verwende das ursprüngliche original Ni-Cr / Ni-Al-Kabel in der richtigen Polarität,
    Vergleiche die Auswirkungen der unterschiedlichen Temperaturen am MCP9800, am Stecker und an den Enden der Kabel.
    Jetzt, wenn alles offen und belüftet ist, ist es nicht wichtig.
     
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  18. Piezo

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    Danke für die Info, an sowas hätte ich gar nicht gedacht. Woher weiss ich denn, welches Kabel meinem Original am Nächsten kommt. Ich kann das Originalkabel nicht kürzen ...
     
  19. Will2

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    Du kannst,
    Du musst das gleiche Kabel verwenden.
     
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  20. Richy

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    Ich lese mich selber gerade in die Thematik ein. Thermoelemente sind ein bisschen wie Voodoo o_O

    Das hier war jedenfalls sehr aufschlussreich:

    Thermoelementleitung

    Das PDF zeigt ganz gut welche Kabel man für welchen Thermoelementtyp verwenden muss:

    https://www.omega.de/temperature/pdf/TC_GEN_SPECS_REF.pdf

    Man lernt nie aus...;)
     
Thema:

Projekt: Quest M3 automatisieren

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