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Umgangssprachlich kann man die Wirkungen der drei Anteile in folgender Weise beschreiben:

Umgangssprachlich kann man die Wirkungen der drei Anteile in folgender Weise beschreiben:

- Der '''P-Anteil''' wirkt auf Grund der '''gegenwärtigen''' Abweichung: Je stärker der Ist-Wert vom Sollwert abweicht, um so stärker heizt er, je näher der Ist-Wert dem Sollwert kommt, desto stärker drosselt er die Heizleistung.

- Der '''P-Anteil''' wirkt auf Grund der '''gegenwärtigen''' Abweichung: Je stärker der Ist-Wert vom Sollwert abweicht, um so stärker heizt er, je näher der Ist-Wert dem Sollwert kommt, desto stärker drosselt er die Heizleistung. Ein reiner P-Regler kann aber nie den Sollwert erreichen, da beim Erreichen des Sollwerts gar nicht mehr geheizt wird, obwohl man eine bestimmte Heizleistung braucht, um den Sollwert zu halten. Je höher der P-Anteil ist, desto stärker neigt der Kessel zu Schwingungen der Temperatur.

- Der '''I-Anteil''' berücksichtigt die '''Vergangenheit''': Je länger die Ist-Temperatur zu tief war, um so stärker wird die Heizleistung erhöht.

- Der '''I-Anteil''' berücksichtigt die '''Vergangenheit''': Je länger die Ist-Temperatur zu tief war, um so stärker wird die Heizleistung erhöht. Der I-Anteil sorgt dafür, dass der Sollwert erreicht werden kann, da er die Heizleistung so lange erhöht, bis der Sollwert erreicht ist. Da er die Heizleistung erst beim Überschreiten des Sollwerts zurückfährt, erzeugt auch der I-Anteil Schwingungen.

- Der '''D-Anteil''' schaut in die '''Zukunft''': Wenn die Temperatur schnell fällt, wird sie bald zu niedrig sein, also wird stark gegengeheizt.

- Der '''D-Anteil''' schaut in die '''Zukunft''': Wenn die Temperatur schnell fällt, wird sie bald zu niedrig sein, also wird stark gegengeheizt. Der D-Anteil ist ein Dämpfer, der sowohl Störungen durch z.B. Kaltwasserzufuhr als auch die Schwingungen der ersten beiden Regleranteile mindert. Ein zu starker D-Anteil verlangsamt jedoch das Auf- und Nachheizen des Kessels enorm.  

Die Summe aller drei Regleranteile ergibt dann den PID-Regler.

Die Summe aller drei Regleranteile ergibt dann den PID-Regler.

== Problem Temperaturkonstanz ==

== Problem Temperaturkonstanz ==

Mit dem Bedürfnis alle Faktoren bei der Espressozubereitung messen und kontrollieren zu können, wurde entdeckt wie sensibel Kaffee auf geringe Schwankungen (+/- 1 Grad Kelvin) in der Brühwassertemperatur reagiert. Mit der Einführung von Messgeräten stellte man selbst in gastronomischen Maschinen Schwankungen von bis zu 8 Kelvin fest.

Espresso reagiert stark auf Veränderungen der Brühtemperatur. Bei vielen Röstungen, vor allem sehr hellen oder sehr dunklen Arabica-Reinsorten sind Abweichungen von einem Grad (Kelvin/Celsius) bereits stark herauszuschmecken und können darüber entscheiden, ob man einen gelungenen Espresso erhält oder einen sauren bzw. bitteren. Andere Röstungen, vor allem mittel geröstete Arabica-Robusta-Mischungen sind weniger kritisch und vertragen Abweichungen von einigen Graden.

Grund für diese Schwankungen ist die hohe Wärmekapazität der Boiler, die einige Liter fassen. Daraus folgt:

Ein weiteres Problem bei [[ Zweikreismaschinen]] ist der Wärmetauscher.

Das vorherrschende Konstruktionsprinzip der seit Mitte der Sechzigerjahre war bis vor Kurzem das der Zweikreismaschine mit Wärmetauscher. Es wurde für die Gastronomie entwickelt, um sowohl hohen Andrang als als gelegentliche Besucher bedienen zu können, ohne dass die Temperatur sich zu weit verändert. Gleichzeitig ist es vergleichsweise einfach aufzubauen, sobald es einmal gut dimensioniert wurde. Die Anpassung an sehr niedrige Bezugsraten ist aber mit einigen Zugeständnissen an Aufheizzeit und Dampfleistung verbunden.

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 Wärmesiphon betrieben.  

An sich eine clevere Erfindung, allerdings ist die Brühtemperatur von den Faktoren Bezugsmenge, Umgebungstemp. und Anz. der Bezüge abhängig.

'''ein drastisches Beispiel''':

Zwei Entwicklungen sprechen mittlerweile gegen dieses gut getestete Prinzip:

In Deutschland ist ein Tasse Kaffee mit ca. 180 ml sehr beliebt. Der Boiler einer 2-gruppigen Maschine fasst beispielsweise 14l.

* Der Trend zur hochwertigen Espressomaschine im Privathaushalt, die mit sehr niedriger Auslastung zurecht kommen muss, schnell heiß werden und wenig Strom verbrauchen soll

nach der Gleichung der [http://www.wasser-wiki.de/doku.php?id=wasser_eigenschaften:waermekapazitaet:mischungstemperatur Mischungstemperatur] ergibt das bei einer Bestellung von 3 Tassen Kaffee eine Temperaturdifferenz von 2,3 Kelvin.

Vor Allem letzteres bedingte die Verkleinerung der Zweikreisermaschinen, die dazu geführt hat, dass diese Maschinen bei weitem nicht mehr so stabil laufen wie ihre Pendants in der Gastronomie.

Es ist also weder möglich die Temperatur während des Bezugs (Intrashot) konstant zu halten, noch den Bezug danach. Dieser würde ebenfalls zu kalt oder durch Korrektur der Heizung zu heiß sein (Intershot).

Konsequenterweise verzichtet man also auf das ganze System und baut einen Kessel, in dem das Wasser nur geringfügig heißer ist als die angestrebte Bezugstemperatur. Diese Kessel findet in Einkreisern und Dualboilern, die zusätzlich einen eigenen Kessel für den Dampf besitzen. Da hier im Brühkessel kein nennenswerter Dampdruck mehr entsteht, kann man zur Regelung nicht mehr auf die schnellen und vergleichsweise präzisen Pressostaten zurückgreifen, sondern muss direkt die Temperatur regeln, was mit einigem Aufwand verbunden ist. Kostengünstige Thermostaten erzeugen so z.B. Schwankungen von bis zu 20°C im Kessel. Gerade die leichten Haushaltsmaschinen haben wenig massive Metallelemente, die die Schwankungen im Inneren des Kessels auffangen können. Daher braucht man für empfindliche Röstungen und leichte Maschinen intelligentere Temperaturregler als die üblichen Thermostaten, die in der Regel simple Zweipunktregler sind. Im elektronischen Zeitalter stellen solche Regler im Prinzip kein Problem dar, haben sich aber erst seit Kurzem auch bei den Herstellern von Espressomaschinen herum gesprochen.

 

Was bringt also ein Boiler, dessen Wasser man auf 1/10 Grad Celsius einstellen kann, aber ständig um diese Temperatur oszilliert?

== Vorrausetzungen für ein stabiles System ==

== Vorrausetzungen für ein stabiles System ==

== Umsetzung ==

== Umsetzung ==

Dieser Abschnitt behandelt praxisnah am konkreten Beispiel (für Einkreiser), was man braucht. Er ist keine Anleitung zum Selbstbau. Laien oder Menschen mit wenig Erfahrung sollten sich keinesfalls an einen Selbstversuch wagen, bei Basteleien an 230 Volt besteht Lebensgefahr, auch (Haus-) Brände sind schon vorgekommen!

Dieser Abschnitt behandelt praxisnah am konkreten Beispiel (für Einkreiser), was man braucht (Einkaufsliste). Er ist keine Anleitung zum Selbstbau. Laien oder Menschen mit wenig Erfahrung sollten sich keinesfalls an einen Selbstversuch wagen, bei Basteleien an 230 Volt besteht Lebensgefahr, auch (Haus-) Brände sind schon vorgekommen!

- PID-Regler

- PID-Regler

== Auswirkungen ==

== Auswirkungen ==

Wirklich sinnvoll sind PIDs erst mit der gleichzeitigen Benutzung eines [http://kaffeewiki.de/index.php/Dualboilermaschine Dual-Boiler-Systems].

Besonders sinnvoll sind PIDs mit der gleichzeitigen Benutzung eines [http://kaffeewiki.de/index.php/Dualboilermaschine Dual-Boiler-Systems].

Durch den Gewinn an Temperaturkonstanz ist es nun endlich möglich feinste Unterschiede in der Zubereitungsart, Kaffeemischungen und verschiedenen Kaffeebohnen mittels Espresso zu degustieren. Dieses Privileg blieb vorher nur dem sogenannten Cupping vorbehalten.

Durch den Gewinn an Temperaturkonstanz ist es nun endlich möglich feinste Unterschiede in der Zubereitungsart, Kaffeemischungen und verschiedenen Kaffeebohnen mittels Espresso zu degustieren. Dieses Privileg blieb vorher nur dem sogenannten Cupping vorbehalten.