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Zeile 1: + + − Ein '''proportional–integral–derivative controller''' ist ein intelligenter Temperaturregler und kommt aus dem Bereich der industriellen Kontrollsysteme. Er wird oft in Dualboilermaschinen verbaut und ist z.Z. die einzige Möglichkeit konstante Brühwassertemperatur innerhalb eines Kelvin unabhängig vom Volumen zu garantieren.+ + + + + + + + Zeile 12:
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Zeile 36: − Das Messinstrument sollte:+ − # schnell den Fehler (in diesen Fall eine Sollwertunterschreitung) erkennen (der '''proportionale''' Faktor)+ − # die Summe der Fehler bzw. das Ausmaß berechnen können (der '''integrale''' Faktor)+ − # die Veränderung der Fehlers beobachten (der Faktor der Ableitung (engl. '''derivative'''))
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Ein '''proportional–integral–derivative controller''' ist ein Reglertyp der im Bereich der Espressomaschinen zur Regelung der Brühwassertemperatur eingesetzt wird. Die Bezeichnung steht dabei nur für einen bestimmen strukturellen Aufbau des Reglers, die technische Realisierung kann ganz unterschiedlich sein. Er wird oft in Dualboilermaschinen verbaut und ist z.Z. die einzig angewandte Möglichkeit konstante Brühwassertemperatur innerhalb eines Kelvin unabhängig vom Volumen zu erzeugen.
Der Name leitet sich aus den drei Regleranteilen ab, welche in jeweils unterschiedliche Weise auf eine Regelgrößenabweichung reagieren.
Im '''Proportionalteil''' wirkt die Regelgrößenabweichung, also in unserem Fall die Abweichung von der Soll- zur Isttemperatur, proportional auf die
Stellgröße, hier die Heizung des Boilers. Anders ausgedrückt, wird die Regelabweichung mit einem Faktor (dem P-Anteil) multipliziert.
Der '''Integralteil''' summiert fortlaufend die vorhandene Regelabweichung auf und diese wirkt dann ebenfalls über einen Faktor (dem I-Anteil) auf die Stellgröße.
Der '''Differenzialteil''' nimmt nur die Änderung also die Geschwindigkeit der Reglerabweichung als Grundlage und wirkt wie die anderen Anteile auch über einen Faktor (dem D-Anteil) auf die Stellgröße.
Die Summe aller drei Regleranteile ergibt dann den PID-Regler.
== Problem Temperaturkonstanz ==
== Problem Temperaturkonstanz ==
# durch die Trägheit wird das System überhitzt
# durch die Trägheit wird das System überhitzt
Ein weiteres Problem bei [http://kaffeewiki.de/index.php/Zweikreismaschinen Zweikreismaschinen] ist der Wärmetauscher.
Ein weiteres Problem bei [[ Zweikreismaschinen]] ist der Wärmetauscher.
Das Wasser im Boiler ist bei diesen Maschinen viel zu heiß um Espresso zu brühen. Deshalb führt ein Rohr mit kalten Frischwasser durch den Boiler, der dieses aufheizt. Damit das Wasser zw. Boiler und Gruppe nicht stehen bleibt, wird ein Kreislauf mittels Wärmessiphon betrieben.
Das Wasser im Boiler ist bei diesen Maschinen viel zu heiß um Espresso zu brühen. Deshalb führt ein Rohr mit kalten Frischwasser durch den Boiler, der dieses aufheizt. Damit das Wasser zw. Boiler und Gruppe nicht stehen bleibt, wird ein Kreislauf mittels Wärmessiphon betrieben.
An sich eine clevere Erfindung, allerdings ist die Brühtemperatur von den Faktoren Bezugsmenge, Umgebungstemp. und Anz. der Bezüge abhängig.
An sich eine clevere Erfindung, allerdings ist die Brühtemperatur von den Faktoren Bezugsmenge, Umgebungstemp. und Anz. der Bezüge abhängig.
== Vorrausetzungen für ein stabiles System ==
== Vorrausetzungen für ein stabiles System ==
Die Temperaturmessung sollte genaue reproduzierbare Werte liefern und ohne Zeitverzögerung oder Hysterese arbeiten, denn eine genaue Messung der aktuellen Temperatur liefert die Basis für die Regelung.
Die Faktoren des Regler, also der P-, I-, und D- Anteil, müssen auf die entsprechende Maschine eingestellt werden, da jedes System anders reagiert.
Eine Berechnung dieser Anteile wäre aber zu aufwendig und erfordert einiges an theoretischem Wissen. In der Praxis sollte es genügen die Werte experimentell zu ermitteln. Das allgemine Vorgehen ist, erst den P-Anteil zu erhöhen, bis ein schnelles Erreichen der Solltemperatur realisiert ist und danach den D-Anteil zu erhöhen, um das Überschwingen der Temperatur über den Sollwert zu verringern. Zuletzt wird der I-Anteil erhöht, falls immer eine kleine Abweichung von der Solltemperatur erhalten bleibt. Bei der Erhöhung des I-Anteils sollte man vorsichtig zu Werke gehen, da dieser ein sich aufschaukelndes System erzeugen kann.
== Umsetzung ==
== Umsetzung ==