Selbstbau einer PID Temperaturregelung

Diskutiere Selbstbau einer PID Temperaturregelung im Espresso- und Kaffeemaschinen Forum im Bereich Maschinen und Technik; AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung Cool ein modulares System. Nicht jeder braucht zwei SSRs, weitere Relais oder die Füllstandsautomatik....

  1. #41 gunnar0815, 06.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Cool ein modulares System. Nicht jeder braucht zwei SSRs, weitere Relais oder die Füllstandsautomatik. Bei der Füllstandsautomatik ist es sicherlich besser mit zwei Füllstandssensoren zu arbeiten.(Ein/Aus) Kann man so besser und genauer einstellen als mit einer Verzögerungsschaltung.
    Ich brauche sie nicht unbedingt könnte aber gut sein das sich noch jemand eine Dosierautomatik wünscht.
    Gunnar
     
  2. #42 gunnar0815, 06.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Christoph ich träume ja immer noch von einem Tripel- Boiler Maschine. Also eine Einkreiser + Kaskade + Dampfboiler. Also eigentlich 3 DIPs. Ist sicherlich sehr speziell aber eventuell doch modular zu Lösen. Na ja beim Dampf ist die Temperaturkonstanz dann wohl doch nicht ganz so wichtig. Durch die Temperatureinstellung kann man aber die Dampfqualität sehr gut steuern.
    Gunnar
     
  3. #43 christoph63, 06.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Also eine Maschine mit drei Boilern ist nat. schon heftig. Aber generell finde ich es schon sehr sinnvoll fürs Dampfen einen extra Kessel zu haben. Sonst macht die Dampffunktion meiner Meinung nach nur sehr beschränkt Sinn.
    Man muss einfach zu lange warten bis man von Dampftemp. wieder auf Brühtemp runter ist.
    Bis dahin ist der Schaum dann zerfallen. Daher mach ich mir meine Milch auf dem Herd warm und schäum mit dem Schneebesen.
    Meine Maschine hat ja nur einen Boiler :-(
    Also für die Drei-Boiler-Variante brauch man dann also drei PIDs und drei SSRs logischerweise auch.
    Ist alles kein Prob. Wir sind ja hier im Full-Custom Bereich :)
    Materialpreis pro PID extra: ~6 ? für den Temp-Sensor, und dann nochma etwa 1 bis 2 Euronen für das komplette SSR. Die PID Steuerung macht der µC locker noch mit. Bei drei PIDs ist dann allerdings der ATmega16 schon Pflicht. Auf dem 8er könnts da dann schon knapp werden. (Mein 16er ist mit meinem Progy laut AVRStudio zu etwa 50 Prozent ausgelastet)
     
  4. #44 christoph63, 06.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Also lasst mich noch ma die Anforderungen zusammenfassen:
    Basic-Board mit ATmega16:
    -Anschluss von bis zu 3 Temperatursensoren (MAX6633 oder TSIC ist noch die Frage)
    -Ein Solid-State Relais für die Heizung
    -Ein reguläres Relais für Schaltung der Pumpe
    -Anschluss für dreistellige 7-Segmentanzeige
    -Anschlüsse für zusätzliche Status-LEDs (Möglicherweise eine Dreifarb-LED)
    -ISP Anschluss zur Programmierung
    -Anschluss für Taster
    -Anschluss für Drehimpulsgeber (Einstellen der Temperaturen und PID Parameter)
    -USB Schnittstelle zum Temp. loggen mit PC

    Advanced Coffee-Nerd Breakout-Board:
    -Zwei weitere SSRs
    -Drei weitere reguläre Relais
    -Anschluss für LCD-Display
    -weitere Anschlüsse für Sensoren: I2C-Bus wär hier denk ich sinnvoll
    -Alle verbleibenden Pins auf Pfostenstecker rausführen

    Hab ich was vergessen?
     
  5. boing

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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Nur noch so'n paar Gedanken zu diesem interessanten Projekt:

    • statt nur auf Pfostenleisten könnten 1-2 Pins auf 3,5 oder 5mm Stecker (z.B. RIA-System) gelegt werden auf die dann ein kleiner Stecker mit Schraubanschlüssen gesteckt werden kann => relativ robust und einfach zu montieren
    • es gibt alternativ halbwegs bezahlbare vollständige Solid-State-Relais (z.B. Sharp S202), die sind allerdings etwas teurer als der diskrete Aufbau (einen direkten Vorteil sehe ich auch nicht)
    • den FT232RL zumindest gibt's nicht als DIP (nur als noch kleineres kaum handlötbares QFN32), außerdem würde der extrem viel Platz benötigen
    • Temperaturbeständigkeit der Anschlussleitungen (laut Spezifikation) beachten wenn sie heiße Teile berühren können
    • PT100-Anschluss da dann fertige Sensoren verwendbar sind (z.B. auch Tauchrohr)?
    • Bei den vielen SSRs (für mehrere Boiler) sind relativ breite Leiterbahnen erforderlich (und/oder dickeres Kupfer) die zusammen mit den erforderlichen Isolationsabständen Platz benötigen. Wer 2 oder 3 Boiler hat kann sich vielleicht auch 1-2 externe SSRs im Hockey-Puck-Gehäuse leisten;-) die einfach über zwei Leitungen anschließbar wären
    • das Netzteil am besten vorher auswählen , nicht alle vertragen 70°C. Wenn doch bloß ein Trafo (der den Maximalausbau versorgen kann) nicht so groß wäre...
    • weitere Ideen für die freien Pins / Relais
      • Füllstandssensor für Tank
      • Timer für Mühle über eines der Relais/SSRs realisieren;-)
    Die Kunst dürfte sein, nicht zu viel einzubauen;-)

    Viel Erfolg!
    Frank-Ulrich
     
  6. #46 gunnar0815, 06.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    -Beim Auber PID ist der SSR auch ausgelagert finde ich eigentlich nicht schlecht da man ihn so einfach zur Kühlung am Gehäuse anbringen kann.
    Die sind na klar eine gute Ecke teurer. Vielleicht eins integrieren und für die Sonderfälle (zwei weitere) extern anschießen.
    -PT100 finde ich auch nicht schlecht.
    -Timer für die Mühle finde ich überflüssig das geht viel besser mit einem Labortimer für 5 EUR bei Ebay. Wenn schon eine Mühlensteuerung dann eine die automatisch den Mahlgrad anpasst bei nicht richtiger Durchlaufzeit. Glaube aber nicht das dass hier einer will.
    -Stimmt ein vernünftigen Füllstandsensor für den Tank wäre nicht schlecht. Am besten mit mehreren Zuständen. (Voll, 2/3 Voll, 1/2 Voll, ¼ Voll, 1/8 Voll, Leer oder so) Ist glaube ich aber nicht so leicht/bezahlbar umsetzbar. Na ja wenn der Tank neben der Maschine steht kann man ihn auch optisch gut kontrollieren und er heizt sich nicht durch Abwärme auf.
    Gunnar
     
  7. boing

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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Ich dachte dabei nicht gleich an eine In-Tank-Kamera;-), aber mir ist es schon mehrfach passiert, dass mir nach Bezugsstart aufgefallen ist, dass nicht mehr genug Wasser im Tank ist. Ein Sensor der (wie auch immer:oops:) meldet wenn nur noch z.B. <100ml im Tank sind und dann nur den Bezugsbeginn verriegelt (ggf. bewusst manuell übersteuerbar) würde das verhindern (nice to have).

    Frank-Ulrich
     
  8. #48 gunnar0815, 06.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Die Tank Wärmetauschermaschinen haben oft einfach einen Schalter unter dem Tank der auslöst wenn der Tank zu leicht wird. Blöd eben das während des Bezuges plötzlich die Maschine aus geht. Manchmal verkannte der Tank auch und der Schalter löst aus. Dieses System wäre auch mit einer Anzeige möglich. Eine andere Möglichkeit eine Metall unten im Boden und am Rand mehrere Metallsonden auf unterschiedlichen Höhen. Eine stufige Anzeige wäre möglich und müsste man am Tank rumbasteln bzw. diesen verkabeln. Auch blöd wenn man ihn raus nehmen will.
    Hier gibt es noch etliche anderen Messmethoden wohl alle aber etwas zu aufwändig.
    Füllstandmessung ? Wikipedia

    Gunnar
     
  9. #49 gunnar0815, 06.04.2009
    Zuletzt bearbeitet: 07.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    -Ach zu den Kesselfüllstandssensoren der Kessel sollte sich nur füllen lassen wenn kein Bezug läuft. Bzw. nur wenn das Brühgruppen-M-Ventil geschlossen ist. Sonst reißt die Kesselfüllung den Brühdruck in den Keller so das man den Espresso nur noch wegkippen kann. Hab ich bei der UNO auch umbauen lassen. Sollte nicht so schwer sein zu integrieren. Ein Doppeltrelais am Brühkopf-M-Ventil was die Kesselfüllung gegen Erde kurzschließt würde es schon tun.
    Gunnar
     
  10. #50 christoph63, 07.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Cool wäre eine Füllstandsmessmethode bei der der Tank nicht aufgeschraubt/durchlöchert werden muss. Wiegen ist halt wie schon erwähnt nicht so toll. Vielleicht eine Messung mit Ultraschall :)
     
  11. #51 Gregorthom, 07.04.2009
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  12. #52 gunnar0815, 07.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Ach was mir noch zu den Tripel-Boiler einfällt. Den Brühkopfboiler könnte man ja durch einen Widerstand auf 200 – 300 W begrenzen + den Kaskadenboiler (1000W) wäre man schon bei 1300 W wenn der Dampfboiler dann auch noch 1000W hat wäre man schon bei fast 2500 W. Kann man den Dampfboiler SSR nicht auch eventuell für schwächerer Leitungen umschalten so das er nur in den Lücken vom Kaskadenboiler heizt?
    Dann würden auch 1500 W ausreichen. Am besten umschaltbar je nach Anschluss.
    Ultraschall ja wenn es denn bezahlbar bleibt. Die Klospültechnik mit Schwimmer finde ich auch nicht so toll.
    Gunnar
     
  13. escape

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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Ist es möglich anstelle des Programmier - und Usb Anschlusses einen Ethernetanschluss zu verwenden?
    Also die Steuerung mit einem "Webserver" zur Kontrolle der Parameter und Messdatenverwaltung auszustatten.
    Habe hier einen Dimmer mit so einer Steuerung liegen, es gibt auch Schalter Temp. Fühler Rauchmelder usw..
    Stichwort Haus-Gebäude-Automation.
     
  14. #54 bluebean, 07.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    wie wärs mit widerstandsmessung? also wasser/luft

    @trippleboiler/kaskadenschaltung: wie funktioniert das?
    ich vermute mal zum nachrüsten?

    @tsic306: gibt die specs und bespielcode im netz, dürfte der genaueste sein, aber von der reaktionsgeschwindigkeit weiß ich nichts. Sendet auf jeden fall alle 100ms ein signal oder so...

    @ethernet: soweit ich weiß braucht das recht viel platz+ programmieradapter ersetzt das nicht, zumindest ist das bei meinem teil so...
    lg
     
  15. #55 gunnar0815, 07.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    @bluebean na eine Kaskaden ist ein Boiler vor dem eigentlichen Boiler der den Zufluss schon fast auf 92°C bringt. Zwei 300 ml Boiler hintereinander bringen eine konstantere Temperatur als ein einzelner 700 ml Boiler. Und Trippleboiler hast du wenn du noch einen Dampfboiler einbaust
    Gunnar
     
  16. #56 bluebean, 07.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    ok schon klar,

    @christophs wunschliste: anschluss für flowmeter...

    (ist glaub ich nur ein zähler , also 1 freier eingang reicht vermutlich)
     
  17. #57 gunnar0815, 07.04.2009
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    Wenn schon Flowmeter dann aber auch eine Dosierautomatik mit mindestens zwei programierbaren Schalter sonst macht es ja wenig Sinn. Denke auch ist ein Zähler.
    Gunnar
     
  18. boing

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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Das einfachste für eine Tankfüllstandsmessung wird sein es genau so wie bei einem Boilerfüllstandssensor zu realisieren, nur eben mit zwei (oder 3) Elektroden die von oben in den Tank ragen da eine solche Lösung einfach von jedem anpassbar wäre und eine Kontrolle ebenso einfach ist.

    Für das Flowmeter benötigt man max. 3 Anschlüsse und einen Pin am Controller (falls man das Standardteil von GICAR verwendet das z.B. 5V als Versorgung benötigt).

    Wenn die Gesamtheizleistung zu groß werden könnte kann man den einzelnen SSRs Leistungen zuordnen, eine maximale Leistungsaufnahme definieren und die Heizungen priorisieren. Da das in Software geschehen würde unbedingt eine Sicherung vorsehen, da es ein normaler 16A Sicherungsautomat bei leichter Überlast mit dem Abschalten nicht eilig hat (erst ab 1,45-fachem Nennstrom garantiert innerhalb 1h, d.h 23A!) und zumindest ich hierfür nicht auf die Thermosicherungen warten wollte.

    Den Ethernet-Anschluss könnte man über die Pfostenleiste anschließen (falls SPI oder ähnliches Interface vorhanden ist, evtl. auch über UART) und dafür sogar ein fertiges kleines Modul verwenden, am besten mit eigenem Controller wodurch zusätzliche Komplexität vermieden würde.

    Wenn man alle Ideen so liest, könnte es auch sinnvoll werden 2,5€ Aufpreis für einen ATMega64 zu spendieren, dann kann der Speicher (insbes. RAM) keinesfalls mehr knapp werden (wenn SMD kein Ausschlusskriterium ist).

    Frank-Ulrich
     
  19. #59 christoph63, 07.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Also erst mal: cool, dass sich hier ja doch einige für so ein Universal-PID-Board interessieren.
    Allerdings wird das jetzt schon alles etwas sehr aufwendig, was da alles gewünscht wird :) Mit dem kleinen ATmega16, den ich da geplant hatte kommt man da schon fast wieder in Platz und Pin-Nöte. Es wurde ja schon der ATmega64 vorgeschlagen, damit würde es nat. gehen.
    Ich befürchte nur, dass es nun wirklich langsam mit meinen Abmessungen von 8 mal 4 cm für das Board sehr sehr knapp wird selbst wenn man die Platine vierlagig gestaltet. SMD-Löten versteht sich bei den ganzen Wünschen nun ohnehin von selbst.
    Sicherlich haben manche mehr Platz in ihren Maschinen, aber generell denk ich sind die Kisten schon ziemlich voll gestopft und ein Universalboard sollte meiner Meinung nach schon so klein wie irgend möglich sein, damit es wirklich in fast jeder Maschine untergebracht werden kann.
    Daher denk ich mal ist Ethernet zumindest für das Basis-Board Overkill.
    @TSIC306: den check ich mal aus. Mal sehen ob er eine Alternative zum MAX6633 ist.
    Ansonsten denk ich sind zumindest für das Basis-Board die Specs klar.
    Ein ATmega32 sollte auf dem Basisboard aber nun wenigstens ticken. Möglicherweise ein ATmega64. Ich muss mal sehen wie es sich mit den Anschlüssen ausgeht.
    Wie sieht es eigentlich mit dem Display aus?
    Ich hab ja da im Moment meine selbst aus blauen LEDs gebastelte 7 Segmentanzeige. Ist find ich ganz stylish. Allerdings muss bei den ganzen geplanten Features wohl auf jeden Fall ein LCD her 2 Zeilen à 16 Zeichen oder sowas.
     
  20. #60 christoph63, 10.04.2009
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    AW: Selbstbau einer PID Temperaturregelung

    Also, das soll ja jetzt schon mal langsam konkrete Formen annehmen. Ich werd also mal die Osterfeiertage den Schaltplan fertig machen.
    Deswegen nochmal die Frage:
    Wer wäre denn jetzt mit dabei, und wer von euch traut sich das SMD-Löten zu? Ansonsten wäre es denke ich gescheiter auf ein paar Features zu verzichten und mit einem kleineren µC versuchen wenigstens die wichtigsten Dinge zu implementieren.
    Falls SMD für euch i.O. geht, dann würde ich jetzt mal den ATmega64 vorsehen, damit auch ja alles realisiert werden kann :)
     
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