Selbstbau einer PID Temperaturregelung

Diskutiere Selbstbau einer PID Temperaturregelung im Espresso- und Kaffeemaschinen Forum im Bereich Maschinen und Technik; Hallo Zusammen, Nachdem ich ja schon einige Posts in einem anderen Thread zu diesem Thema gemacht habe, denke ich ist es an der Zeit zum Thema...

  1. #1 christoph63, 25.03.2009
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    Hallo Zusammen,

    Nachdem ich ja schon einige Posts in einem anderen Thread zu diesem Thema gemacht habe, denke ich ist es an der Zeit zum Thema Selbstbau einer PID Temperaturregelung hier was neues zu starten.
    Der bisherige Thread zu diesem Thema:
    http://www.kaffee-netz.de/grunds-tz...aturanzeige-f-r-saeco-aroma-und-andere-4.html

    Die Randbedingungen für mein Projekt sind:
    1. Das ganze muss in meine Espressomaschine (FrancisX1) passen, externe Lösungen kommen nicht in Frage, weil dadurch der WAF-Faktor doch erheblich beeinträchtigt wird -> Platine maximal 8x4 cm.
    2. Keine gefährlichen Experimente mit Netzspannung machen: Ich werde ein kleines Schaltnetzteil von Reichelt verwenden und zwar das SNT MW25-05M
    Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Maschine damit auch am 110V Netz läuft. (Wäre mit der vorher verbauten Schaltung nicht möglich gewesen)
    3. Verwendung der ATmega16 Platform. Damit habe ich schon ein wenig Erfahrung und besitze die notwendigen Programmer.
    4. Programmierung in C (nix Assembler Gefummel)
    5. Möglichst flexible Schlatung -> ein paar extra Ein und Ausgänge, 2 Temperatursensoren direkt an der Platine anschließbar unter Verwendung des I2C Busses.
    6. Temperaturanzeige nach außen und zwar nicht mit einem Schätzometer wie das bei der ursprünglichen FrancisX1 war, sondern die für die Regelung relevante Temperatur). Hierfür wird eine eigene Platine mit einer 7-Segmentanzeige aus blauen Leuchtdioden entworfen. Vorteil: Die Zahlen sind schön groß und es hat halt einen gewissen Case-Modding Effekt.
    7. Es soll eine schöne Maschine werden (WAF Faktor wurde schon angesprochen) -> Zumindest von außen soll das Gebastel sich in Grenzen halten.

    So ich glaube das wars erstmal. Jetzt erstmal ein paar Bilder vom Zwischenstand des Projekts: Zerlegte FrancisX1:
    [​IMG]

    Neue Griffe für die Siebträger:
    [​IMG]
     
  2. #2 christoph63, 25.03.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    So sah der alte undichte Boiler aus:
    [​IMG]
    Renoviert und wieder glänzend:
    [​IMG]
    Die eingesetzte Platine mit ATmega169p:
    [​IMG]
    Und der Schaltplan dazu:
    [​IMG]
     
  3. #3 christoph63, 25.03.2009
    christoph63

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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Die Platine für den Temperatursensor DS1631:
    [​IMG]
    Der Temperatursensor an seinem Einsatzort:
    [​IMG]
    Die kleine Relaisplatine für die Steuerung der Pumpe:
    [​IMG]
    PID Tuning :)
    [​IMG]
    Die Maschine in Betrieb:
    [​IMG]
     
  4. #4 christoph63, 25.03.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Nicht das jetzt der Eindruck aufkommt das ich hier nur meine Results poste:
    Jetzt kommt der eigentlich interessante Teil:
    Wie sieht es jetzt mit der Optimierung aus und wie gut wird der Espresso?
    Hier ist rege Diskussionsbeteiligung gewünscht.
    Vielleicht kann ich ja damit auch den ein oder anderen zu einem Ähnlichen Projekt animieren. (Ich plan auch schon wieder am Redesign der Platine :lol:)
     
  5. boing

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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Ist einer der beiden Sensoren als externer Anschluss vorgesehen um z.B. die Brühtemperatur zu messen? Hilfreich beim Einstellen stelle ich mir eine PC-Schnittstelle (RS232 oder USB) vor, benötigt beides nur minimal Platz (ggf. nur TXD rausführen+externer RS232-Pegelwandler oder z.B. FT232RL-USB-Chip, optimalerweise mit Optokoppler), dann kann man sich die Temperaturkurven einfach und bequem am PC anschauen und vergleichen während man den Regler optimiert.

    Vorsicht vor Netzhautschäden durch die Temperaturanzeige, oder wofür benötigst Du sonst 5V/5A;-) (ich würde mir bei Reichelt auch ein kleineres günstiges Netzteilmodul wünschen...).


    P.S. WAF-Faktor ist wie LCD-Display;-)
     
  6. escape

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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Nicht schlecht! Respekt! Gefällt mir gut.
    Wo wir die Temperatur eingestellt, an der Maschine, am PC?
     
  7. #7 christoph63, 26.03.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    @boing: leider habe ich keine Schnittstelle zum auslesen vorgesehen.
    Anfangs wollte ich die USB-Lösung verwenden, aber der Platz auf der Platine ist sehr sehr knapp, maximal möglich wäre die Rs232 rauszuführen. Für den Umsetzer auf USB hab ich keinen Platz. Zu Kaffeforschungszwecken wäre das nat. gut :)
    @escape: Im Moment läuft es so, dass die Zieltemperatur fest eingestellt ist. (95°) Fürs Aufschäumen kann die Temperatur durch drücken des Tasters an der Front für drei Minuten auf 103°C erhöht werden.
    Zu den Results:
    Leider musste ich feststellen, dass der DS1631 nicht so empfindlich auf Temperaturänderungen reagiert wie der MAX6633. Dadurch schwingt die PID bei den derzeitigen Einstellungen zu stark.
    Da muss nachjustiert werden. Ich müsste die Tage auch neue MAX6633 bekommen, dann wandert der DS1631 entweder zum Brühkopf oder kommt ganz raus.
    Meine Espressoerfolge sind im Moment auch eher mäßig einzuordnen. (Ich weis die Anforderungen in diesem Forum sind diesbezüglich hoch)
    Irgendwie hab ich bei der FrancisX1 (1st Generation) noch nicht so die optimalen Settings gefunden was die Füllhöhe, Anpressdruck und Mahlgrad betrifft. Vielleicht kann mir da noch jemand auf die Sprünge helfen.
     
  8. #8 christoph63, 26.03.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Mir ist grad noch ein Future eingefallen, dass auf jeden Fall reinmuss:
    Ein Shottimer, damit man immer weis ob der Shot vom Timing her perfekt war :)
     
  9. #9 Bubikopf, 26.03.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Dampf zum Schäumen bei 103°C ?
    Gruss Roger
     
  10. #10 bluebean, 26.03.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Also was meiner Meinung nach fehlt ist eine Möglichkeit die Temperatur an der maschine einzustellen. Denk nicht dass das kompliziert ist (außer dass es das Gerät verschandelt ;-)) und das ist in meinen Augen DER Vorteil eines PID.

    Jammerschade dass ich mom keine Zeit dafür habe, würd mir auch gern soein custom teil reinzimmern ;-)
     
  11. #11 mmorkel, 26.03.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Hallo PID-Bastler,

    vor ca. fünf Jahren stand ich vor demselben Problem - nur dass damals PID in Kaffeemschinen noch nicht verbreitet war. Die Lösung, die wir (d.h. grösstenteils ein elektronikkundiger Bekannter) damals verwirklicht haben, hat m.E. immer noch einige Verteile gegenüber den bekannten Lösungen. Vielleicht magst Du das eine oder andere übernehmen:

    - Im PID integrierter Timer, mit jeweils zwei Ein-/Ausschaltzeitpunkten für Wochen- und Wochenendtage. Der PID stellt hierbei das Heizelement zu den programmierten Zeitpunkten an, bzw. komplett aus. Der Hauptschalter der Maschine ist also immer an, das Hochheizen erfolgt aber erst zu den gewünschten zeiten.

    - Bedienung durch kombinierten Dreh-/Drückregler: Drehen im Grundzustand zeigt abwechselnd Temperatur oder Zeit. Kurzer Druck schaltet die Maschine an/aus. langer Druck führt in den Programmiermodus: Bei Zeitanzeige zunächst zur Zeiteinstellung, durch zweiten langen Druck zur Timereinstellung. Bei Temperaturanzeige zunächst zur Solltemperatur, dann zu den PID-Variablen. Verändern der variablen durch Drehen des Hebels. Durch den einen Schalter sieht die Maschine äusserlich weitgehend unverändert aus.

    - Dreifarbdiode zur Anzeige des Betriebszustandes: Diode aus: Maschine (d.h. Heizelement...) aus. Diode rot: Abweichung von Solltemperatur > 4 Grad (Wert einstellbar), gelb: Abweichung > 2 Grad, grün: Im Normbereich. Auch dies von aussen netter anzusehen als ein Digitaldisplay (das im Inneren der Maschine ist)

    Irgenwo gibts ein paar Bilder von dem PID... bin grad zu faul zum suchen...

    Markus
     
  12. #12 christoph63, 26.03.2009
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    @bluebean, mmorkel:
    Die PID bzgl. Solltemperatur und PID Variablen einzustellen wäre nat. schon eine feine Sache. Die notwendigen Taster könnte ich ja an der Rückseite der Geräts verbauen, dann drückt das ganze auch nicht die Optik.
    Man stellt Temp+Variablen ja nicht jeden Tag neu ein.
    Das mit dem Timer und Maschine immer an finde ich irgendwie nicht so gut. Ist ja ein Bastelprojekt und da will ich kein Risiko eingehen, dass mir die Bude abbrennt :)
    Das mit der Dreifarbdiode ist eine gute Idee. Ich hab aber ja schon die Anzeige der Temperatur schön groß an der Front und finde dass es eigentlich ganz cool aussieht. Da änder ich nur was wenn meine Freundin mir dafür schlechte WAF-Noten erteilt.
    Mich würden nat. mal die Bilder von deiner PID interessieren.
     
  13. #13 bluebean, 26.03.2009
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    Wenn ich könnte (Temp.) und wenn wir schon bei der Highend custom Steuerung sind, dann schon! :-D
    (aber schon klar du hast mit dem PID dein gerätchen erst überhaupt richtig zum laufen gebracht..)

    - und dreh und trink (ahm drück :oops:) regler is *geil*
    - genauso wie das einstellen der heizung auf 1er und 2er shots
    - und die optimierung je nach sonnenprotuberanzen - gut das muss nicht sein :cool:

    (korrigiert mich wenn ich das falsch verstanden hab und das ist gar nicht 'wünsch dir was!' :lol:)
     
  14. escape

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    Ein Ethernet Plug an der Rueckseite und ein integrierter Webserver zur Einstellung der Parameter waere doch was. :cool:
     
  15. ak-muc

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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    cooler umbau, aber die maschine ist so gar nicht mein fall. ob sich da der zeitaufwand lohnt ? duck und weg...
     
  16. #16 christoph63, 26.03.2009
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    @escape: webserver, klar hab ich da. passt nur nicht in die maschine :)
    Ansonsten wärs längst eingebaut...
     
  17. #17 christoph63, 27.03.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Also Temperatureinstellmöglichkeit muss unbedingt her.
    Ich hab heut früh mal ein paar Experimente bzgl. der Brühtemperatur gemacht und da muss ich sagen bestehen schon große Unterschiede. Die gleiche Bohne schmeckt dabei völlig unterschiedlich.
    Ich verwende z.B. im Moment eine Bohne von Eilles. Da gabs nicht so die große Auswahl ich weis also nicht welche Bohnensorte das genau ist.
    Die braucht offensichtlich etwas mehr Temperatur:
    Bei 95° wird der Shot am Ende der Tasse etwas sauer. Bei 101°C glaube ich das Optimum erreicht zu haben.
    Wie bereits erwähnt liefert der DS1631 Temperaturfühler eine Genauigkeit von +-2°C. Wiederholgenauigkeit liegt soviel ich weis etwas günstiger.
    Mir kommt das aber schon ganz schön heiß vor für einen Espresso...
    Wie auch immer, dieses WE darf ich nix an der Maschine basteln (Freundin hats verboten). Nächste Woche werd ich mal sehen ob ich ne serielle Schnittstelle dranbasteln kann um mal das Einschwingverhalten der PID Regelung zu dokumentieren.
    Bis denn, Grüße gehen raus an alle Kaffee-Nerds :)
     
  18. #18 ComKaff, 27.03.2009
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    Christoph, hast Du die Platine selbst geäzt? Den Chip aufzulöften ist ja nicht gerade von Pappe und das Platinendesign?

     
  19. #19 christoph63, 27.03.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    @ComKaff: Platine wurde zwar selbst entworfen und gelayoutet, aber nicht selbst geäzt. Da sind ja auch einige Durchkontaktierungen drauf. Nee das ist nat. vom Leiterplattenservice.
    Gelötet hab ichs allerdings selbst. Das geht schon, wenn man etwas Übung hat. Ordentlich Flussmittel und dann klappt das schon :)
     
  20. #20 bluebean, 27.03.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    @christoph:
    du darfts glaubich nicht vergessen, dass du nur die kesseltemperatur misst,
    klingt banal ist aber so ;-)

    wassertemperatur hängt ja auch noch vom brühkopf etc etc... ab.. (100° am kessel hab ich zb auch ca)

    ich würde sagen: wenns beim bezug dampft dann ists zu heiß..

    @platine: hab gehofft ich find einen avr im tausendfüsslerdesign, damit ich mir des mikrskop erspar...
     
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