Vibrationspumpe über Dimmer steuern

Wie verhält es sich von der Geräuschkulisse?
Ist die Pumpe ähnlich leise wie unter höherem Druck?

Habe auch schon so etwas ähnliches im Hinterkopf, leider war der Winter zu kurz ;-)

Habe eine alte Quickmill die seit längeren komplett über Arduino läuft und sonst etliches modifiziert ist.
Zb zusätzliche Brühgruppenheizung.
9bar OVP
2bar OVP für PI

Letzteres stört mich schon seit einiger Zeit aufgrund der Lautstärke.
Das Ventil schwingt und die Pumpe hat zu wenig Last und ist ebenfalls laut. Das Blechgehäuse macht sein übriges.

Werde jetzt als schnelle Lösung das gesteuerte 2bar Ventil raus nehmen und einen 100w Widerstand zur PI zwischen hängen.

Die Teile für den richtigen Umbau liegen schon da, komme nur leider nicht dazu.
Werde eine Drucksensor verbauen in Kombination mit einem Phasenabschittsdimmer kann ich über den Arduino entsprechende Profile anfahren. Zumindest in der Theorie.
Zusätzlich kommt noch ein Flowmeter dazu. Möchte mit diesem eine Feedforward Regelung einbauen, um die Temperaturkonsatz weiter zu erhöhen.

 

> Werde eine Drucksensor verbauen in Kombination mit einem Phasenabschittsdimmer kann ich über den Arduino entsprechende Profile anfahren. Zumindest in der Theorie.

Frage doch mal im ito-Thread nach Erfahrungen mit dem Geräusch. Die User der leva!-Firmware haben genau das (Drucksensor, Pressure-Profiling) im Betrieb. Das akustische Ergebnis dürfte vor allem von der Maschine abhängen (v.a. Aufhängung der Pumpe, Gehäusequalität). Und von gewissen Zufälligkeiten beim Einbau.

> Ist die Pumpe ähnlich leise wie unter höherem Druck?

- Unter Druck ist eine V-Pumpe sowieso, mit oder ohne Umbau, relativ leise (weil sich der schwingende Teil der Pumpe gegen Druck im System wenig bewegen kann, also wenig mechanische Anregung erzeugt). Pressure-Profiling kann zusätzlich ein ggf. quietschendes Expansionsventil aus dem Spiel nehmen.

- Beim normalen Leerbezug, was die irritierend laute Phase einer Vibrationspumpe wäre, gibt es keinen Unterschied, weil dann kein Pressure-Profiling im Spiel ist.

- Beim Leerbezug mit elektronisch reduzierter Flussrate kann die Pumpe viel leiser als gewohnt sein.

 

Danke Faustino,

Werde bei gegebener Zeit berichten, ob ich das System wie ich es mir vorstelle ans laufen bringe.

Muss mich aber erst noch in das Thema Dimmer über Arduino einarbeiten, bzw. zum Thema Nullpunkt Erkennung.

 

Bei dem Selbstbaudimmer wird das Pumpengeräusch leiser - bis die Pumpe dann ganz verstummt. Das "gute" an dem Dimmer ist, daß , wie schon erwähnt , bei Aus / Einschalten bei einer bestimmten Poti-Stellung die Pumpe da weitermacht, wo sie ausgeschaltet wurde. Das war bei dem "Lichtdimmer" nicht so - da lief sie bei "schwacher" Einstellung gar nicht los.

Ich kann mir vorstellen, daß bei einer Arduino-Steuerung dieses Dimmers das OVP nicht mehr zusätzlich gesteuert werden muß. Somit würde dieses Geräusch entfallen.

 

Für die Interessierten ein paar Bilder. Erst mal die Platine - bzw der Dimmer:

Ich habe nach der Vorlage gearbeitet. D.h. die Platine ginge auch kleiner. Aber der Platz ist vorhanden - und die Vorlage funktioniert. Bei Eigenkreation muß man aufpassen - hab ich gelernt, auch bei "einfachen" Schaltungen.

Die Platine wird in ein Kästchen gebaut - das Kästchen mach ich selbst aus Polystrolplatten. Und verstaut wird es im "Schienbein" der Maschine -wobei der Fuß die Tropfschale ist. Also in dem Zwischenstück zwischen Tropfschale und Oberteil. Das ist bei der Lelit leer.

Links an das Oberteil kommt dann ein schmales Kästchen mit dem Poti und dem "Paddle". Sieht aus Papier erst mal so aus:
Das kleine schwarze Teil ist ein Schieberegler-Knopf, der ist dann mein "Paddle".

Beim provisorischen Hinhalten an die Maschine hab ich dann gesehen, daß ich dieses Teil nicht oben bündig an die Maschine machen werde, also nicht so:




..sondern etwas kleiner bauen werde. Dann sieht man es von der Hauptblickrichtung - und das ist die obige - nicht mehr so direkt.
In etwa so ...


Ich hoffe ich habe eure Vorstellungskraft nicht zu sehr strapaziert. Der nächste Beitrag wird dann das fertige "Paddle" zeigen.

 

> Wie man aus der Beschreibung der Schaltung entnehmen kann, arbeitet dieser Dimmer nicht mit einem "Anschnitt" der Phase. Sondern er verkürzt die Phase

Irrtum. Es ist ein normaler Phasenanschnitt-Dimmer - mit einer kleinen Verbesserung: Der Fire-Impuls für den Triac ist kein kurzer Impuls (z.B. 0.1ms lang), sondern wird anhaltend geliefert. Wenn der Triac im ersten Moment nicht zünden sollte (wegen einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung durch eine induktive Last), dann etwas später.

> kann mir vorstellen, daß bei einer Arduino-Steuerung dieses Dimmers

Die Verwendung mit einem Mikrocontroller würde keinen Sinn ergeben. Beim Mikrocontroller macht man eine Verlängerung des Fire-Impulses in Software. Der Rest der Schaltung erscheint uninteressant/unpassend. Z.B. kann man sich die große Drossel sparen. Phasenanschnitt ohmscher Lasten erzeugt scharfe Flanken im Strom (Störungen), die eine Drossel reduzieren kann - aber eine Vibrationspumpe ist selber eine Drossel.

> damit kann man die Pumpe wesentlich besser steuern als mit einem standardmäßigen Dreh-Lampen-Anschnitt-Dimmer

Man nimmt normalerweise für induktive Lasten keinen Phasenanschnitt, weil die Zündprobleme durch die Phasenverschiebung zwischen Spannung (Basis der Nulldurchgangserkennung) und Strom (Basis der Triac-Abschaltvorgänge) zum Halbwellenbetrieb führen könnte. Bei einer Vibrationspumpe ist das aber egal, die arbeitet sowieso im Halbwellenbetrieb, weil eine Diode eine Halbwelle sperrt. Es sollte eigentlich keine Zündprobleme geben.

IMHO müssten die meisten "Lampendimmer" funktionieren und man kann sich eine eigene Schaltung sparen. Ich habe z.B. diesen getestet. Zwei Probleme sind bei solchen Produkten zu erwarten:

- Einfachdimmer haben keine Minimum-Feineinstellfunktion, die gehen i.d.R. nicht ganz auf Null herunter.
- Da Dimmer den Einstellbereich meistens mit einem eingängigen Poti durchfahren (Drehbereich z.B. 90 Grad), wird man wenig Präzision haben. Der Phasenwinkelbereich, in dem die Leistung einer ULKA XX mehr oder weniger linear auf Änderungen reagiert, ist klein, z.B. 1/3 des Dimmer-Drehbereichs.

> Paddle

Wird kaum sinnvollen Nutzen haben. Die Schaltung steuert die der Pumpe zugeführte elektrische Spannung. Es ist weder eine Regelung, noch steuert sie direkt den Druck. Druck ist eine Systemgröße, keine Pumpeneigenschaft. Die gleiche Pumpenleistung kann 0bar, 4bar oder 12bar erzeugen. Es kommt auf den Inhalt des Siebs an. Man könnte das Poti z.B. nicht "auf 9bar einstellen". Die Schaltung ist uninteressant, bis ein Regler hinzugefügt wird. Man könnte annehmen, dass ein Mensch als Regler reicht (Auge + Manometer + Hand + Poti). Allerdings sind Menschen mit normalen Reflexen zu langsam. Der Druck kann sich bei Espressomaschinen in einer Sekunde um mehrere bar ändern. Außerdem wäre der Betrieb - 25 Sekunden andauernde Hand-Auge-Koordination - erschöpfend. Es wird nicht möglich sein, damit Konstanz von Bezug zu Bezug zu erzeugen. Es wird eher ein Zufallsgenerator für Druckverläufe werden.

Die Schaltung ergibt Sinn, wenn man den Menschen durch einen Mikrocontroller ersetzt. Der kann, indem er mehrmals pro Sekunde regelnd eingreift, eine reproduzierbare Druckregelung herauszuholen. Die Genauigkeit, die man dann erhält, könnte z.B. so aussehen.

 

...der Dimmer steuert die Pumpe insofern, daß bei Stellung "schwach" nur sehr wenig Wasser aus der Dusche läuft. Und diese Menge lässt sich stufenlos bis zur Maximalmenge hochregeln. Und wieder zurück. Sie steuert also die Wassermenge - sozusagen die Geschwindigkeit des Druckaufbaues.

Das habe ich bei einem "Probebezug" mit fliegendem Aufbau schon durchprobiert - mit Kaffemehl als "Bremse". Das wirkt anders als ein Blindsieb: da kannst du keinen Druck regeln, der baut sich mehr oder weniger schnell auf bis max.

Mit Kaffeemehl kann man den Druck schon regeln - z.B. vor Bezugende auf 6 bar runterregeln. Insofern finde ich die Schaltung keineswegs uninteressant.

Das (1M) Poti bei dem Selbstbaudimmer hat - ohne Vorwiderstand - einen "Regel"drehbereich von 130 Grad - also zwischen Mimimal - und Maximalleistung der Pumpe. Mit Vorwiderstand kann man das auf 270 Grad erhöhen - will ich aber nicht, 130 Grad reichen mir.

Die beschriebenen "zwei Probleme" treten bei mir nicht auf: die Pumpe geht auf "Null", Einstellbereich siehe oben. Und die Pumpe reagiert ziemlich linear auf diesen Dimmer. Ich habe das von dir beschriebene Verhalten mit Lampendimmer auch "erfahren", aber dieser Dimmer steuert die Pumpe ziemlich linear in dem 130 Grad Drehbereich mit "reproduzierbaren" Einstellungen - was beim Lampendimmer kaum möglich war.

Und bei dem "Probebezug" musste ich nicht mehrmals pro Sekunde eingreifen....ich reagiere dabei natürlich nur auf das mir zur Verfügung stehende Manometer.

Sicher: die "Hand"steuerung ist keinerlei Regelung, weil keine Rückkopplung durch Messfühler vorhanden ist (außer besagtem Manometer). Sie ist auch nicht vergleichbar mit einem Handhebler: da habe ich die Rückkopplung sozusagen in der Hand.

Aber ich finde sie ist eine einfache Ergänzung einer kleinen Maschine - du magst es gerne Spielerei oder so nennen. Mir macht es Spaß.

 

@DaBougi , du hast doch auch schon mal mit Dimmer rumgespielt. Gibts dazu rückblickend was zu erzählen - oder machst du das immer noch ?

 

> ..der Dimmer steuert die Pumpe insofern, daß bei Stellung "schwach" nur sehr wenig Wasser aus der Dusche läuft

Guter Punkt. Beim drucklosen Leerbezug gibt es einen Zusammenhang zwischen Phasenanschnitt-Steuerung und Wasserstrom. So kann man einen Aufwärm-Leerbezug machen, der die Heizung nicht überlastet. Das wäre ein realer Nutzen der Schaltung.

> Sie steuert also die Wassermenge - sozusagen die Geschwindigkeit des Druckaufbaues.

Sobald Druck im System aufgebaut wird, hängt die Fördermenge der Pumpe nicht mehr nur vom Phasenwinkel, sondern auch vom Druck ab. Bis herunter zu 0,0ml/s ist alles möglich. Damit wird ein Regler unerlässlich, also Rückkopplung zwischen Druck und Phasenwinkel.

> Mit Kaffeemehl kann man den Druck schon regeln

Der Punkt war nicht, dass man nicht regeln kann, sondern dass man regeln muss. Für Menschen wird das anstrengend werden, es wird in manchen Situationen kaum machbar sein (wenn der Druck hochschnellt) und man wird keine Konstanz erreichen.

> bei dem "Probebezug" musste ich nicht mehrmals pro Sekunde eingreifen.

Wenn man nicht viel erreichen will, muss man nicht oft eingreifen, aber wenn man auch nur eine Handhebler-Kurve mit linearem Abfall will, ist man ununterbrochen tätig. Das mehrmalige Eingreifen pro Sekunde wird fällig, wenn man das erste Hochschnellen des Drucks (dauert meistens 1s bis 1,5s) unter Kontrolle bringen will. Das Aufprägen einer S-förmigen E61-Preinfusion in dieser Phase geht zum Beispiel nur mit zahllosen Reglereingriffen in 2-3 Sekunden.

 

Das werde ich im Auge behalten. Bei meinem bisher einzigen Probebezug - bei dem ich in erster Linie die Reaktion der Pumpe und den Drehbereich des Potis festgestellt habe - habe ich darauf nicht geachtet.

Hochschnellen tut der Druck bisher bei Einschalten der Pumpe - nachdem alle "Leerstellen" (Puk usw - oder Blindsieb) voll sind - aber wohl auch deshalb, weil die Pumpe die volle Menge Wasser liefert. Mal sehen, was passiert, wenn die Pumpe weniger Wassermenge liefert. Dann könnte es sein, daß der Druck langsamer "hochschnellt", oder ?

 

Ich hab nen Kemo M012 und nutze ihn nur um gelegentlich gegen Ende des Shots den Sturzbach, den die ProM mit hellen Filterröstungen verursacht, im Zaum zu halten. Oder (sehr selten) um bei extrem feinem Mahlgrad nach erreichen von 9Bar die Pumpe aus zu machen und nach Druckabfall auf ~2Bar wieder hoch zu regeln (geht so in die Richtung 70s Shot, den Neil.Pride mal gezeigt hat).
Jedenfalls hab ich kürzlich die Ulka Ex4 gegen die Ex5 getauscht, weil ich las, dass die Ex4 mit nem Membranregler evtl überfordert sei und festgestellt, dass sich die Ex5 besser regeln lässt, als die Ex4.
Bei der Ex4 kommt es mir so vor als ob ich die Regelung nicht linear ist, weil die Pumpe plötzlich aus ist, wo die Ex5 noch weiter pumpt. Der Bereich, den ich die Ex5 mit dem Poti unter Last beeinflussen kann ist größer, die Ex5 geht beim Runterregeln später aus und beim Hochregeln früher an. Der Punkt bei dem die Ex4 an ging war nicht immer der an dem sie aus ging, bei der Ex5 kommts mir schon so vor.
Habs noch nicht gemessen, aber gefühlt ist der maximale Output der Ex5 (ohne ST) mehr, zumindest kommt es mir so vor als ob sie mehr Gas gibt als die Ex4. Würde auch zum Betriebsgeräusch passen. Die Ex4 ist da zahmer und weniger aggressiv.

 

Auf Anfrage meine Erfahrung:
Ich war für die rund 20 Euro Invest sehr zufrieden.
Die Anlaufprobleme auf der niedrigsten Stufe hatte ich nicht (kemo 012), ich konnte nie bis zum Stillstand dimmen. Für einen verzögerten sprich sanften Druckanstieg bzw rudimentäre PI hatte ich, was ich wollte. Gegen Bezugsende hab ich auch wieder runter geregelt. Damit ließen sich entgleitende Bezüge etwas abfangen...wenn der Bezug bzw Flow passte, merkte man allerdings weniger vom Dimmen.
Ich vermute, bei ca 9 Bar und entspr Flow (im Fall des gelungenen Bezugs) greift das dimmen nicht recht, weil der Puckwiderstand die Vibra ohnehin schon "in Zaum hält"
Beim Leerbezug, Druckaufbau oder Puckriss= mehr Flow lässt sich dieser bremsen.
So war das bei meiner Pratika... gegen ST Manometer gemessen zeigte sich auch der langsame Druckanstieg.

 

Ein Blick ins Datenblatt zeigt die Kennlinien und Geräuschpegel

 

In diesem Arbeitsbereich übernimmt ja das OPV die 'Arbeit' . Erst wenn du diesen Arbeitsbereich/Regelbereich verlässt, dann kannst du mit der Pumpe eingreifen.

 

Mir ist durchaus klar, daß ich mit meinem Dimmer keine geregelte / programmierte Druckkurve a la LM fahren kann - und auch keine wie mit Druckmesser und Arduino o.ä. Das wäre denn ja auch zu schön, wenn es dazu nur ein 20 Euro Teil und etwas Fingerarbeit braucht.

Was ich mir - neben der Bastelei und Spielerei - davon verspreche: sowas wie eine PI zu machen, und den Druck gegen Bezugsende runterfahren. Alles natürlich abhängig von der Bohne - ob die überhaupt sowas mag !

Das sollte machbar sein, auch mit bloßem Auge und ohne 10tel Sekundentakt.

 

Ja, eine mMm richtige und gute Ergänzung/Erläuterung, du bringst es auf den Punkt

 

> festgestellt, dass sich die Ex5 besser regeln lässt, als die Ex

Hier ein Diagramm, das das Ansprechen auf Phasenanschnitt (bei Messung des Drucks gegen Blindsieb / OPV) der E4-Serie im Vergleich zur E5-Serie zeigt.

 

cool, danke! Das kannte ich noch nicht. Der Unterschied ist ja auf dem Papier viel größer als ich erwartet hatte.

danke für den Hinweis.

genau den Unterschied hab ich dann wohl versucht oben zu beschreiben.

Nen großen geschmacklichen Unterschied zw Ex4 und Ex5 hab ich nicht geschmeckt und werd wohl wieder die Ex4 einbauen, da sie bei mir weniger intensiven Nagel-Sound erzeugte.

Wollte nur mit dem ersten Post nur drauf hinweisen, dass man nicht nur auf den Dimmer/Leistungsregler schauen muss, sondern auch die Pumpe ne Rolle spielt.

 

.. nun, in der Lelit ist eine Ep5 verbaut. Gut, wenn die sich "besser" regeln lässt. Allerdings ist zu bemerken: mit meinem Kopp - "Lampendimmer" ließ sich die Ep5 sehr schlecht regeln - und mit dem zweiten Dimmer sehr gut. Das deutet schon darauf hin, daß es in meinem Fall am Dimmer-Typ liegt.
Wie das mit anderen "Lampendimmern" ist, kann ich nicht sagen ...

Zum Geräusch: in der Lelit arbeitet die Ep5 mit erträglicher Lautstärke - kein Nageln. Sie ist im Gehäuse mit sehr flexiblem Gummi gelagert - dies macht sie wohl "leise". Sobald irgend ein Blech - z.B Abtropfblech oder so - "falsch" liegt, ist das Gerät laut, aber durch Zurechtrücken des Auslösers wirds wieder leiser.

Zur Funktion des Dimmers kann ich ein Video machen - allerdings hat mein Foto kein Micro - also würde es ein Stummfilm. Falls dennoch Interesse besteht, lade ich den Stummfilm hoch - sobald ich ihn habe. Da sieht man dann das Manometer und den Regler - und dessen "Funktion" ...

 

Ein sehr interessantes Projekt. Bei einem Bekannten von mir hat an einer Lelit mit Kemo Leistungsregler die manuelle Einstellung des Brühdrucks schon ganz gut funktioniert. Es erfordert aber natürlich etwas Übung und Aufmerksamkeit, den gewünschten Sollwert manuell auszuregeln.

Es gibt günstige (20€) zur Phasenanschnittsteuerung mit PWM https://www.ebay.de/itm/PWM-AC-Light-Dimmer-Module-50Hz-60Hz-Arduino-Raspberry-LED-Smart-Home/123120101529. So kann man mit Mikrocontroller und Drucksensor tatsächlich eine relativ einfache Druckregelung (fast à la LM) realisieren.