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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.
== Problem Temperaturkonstanz ==
Mit dem Bedürfnis alle Faktoren bei der Espressozubereitung messen und kontrollieren zu können, wurde entdeckt wie sensibel Kaffee auf geringe Schwankungen (+-1 Kelvin) in der Brühwassertemperatur reagiert. Mit der Einführung von Messgeräten stellte man selbst in gastronomischen Maschinen Schwankunge von bis zu 8 Kelvin fest.
Grund für diese Schwankungen ist die hohe Wärmekapazität der Boiler, die einige Liter fassen. Daraus folgt:
# ein sehr leitungsstarkes Wärmeelement ist nötig
# das Wärmeelement kennt nur den Zustand ''an'' oder ''aus''
# erst beim Erreichen des Sollwerts schaltet die Heizung aus
# durch die Trägheit wird das System überhitzt
Ein weiteres Problem bei [http://kaffeewiki.de/index.php/Zweikreismaschinen 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.
An sich eine clevere Erfindung, allerdings ist die Brühtemperatur von den Faktoren Bezugsmenge, Umgebungstemp. und Anz. der Bezüge abhängig.
'''ein drastisches Beispiel''':
In Deutschland ist ein Tasse Kaffee mit ca. 180 ml sehr beliebt. Der Boiler einer 2-gruppigen Maschine fasst beispielsweise 14l.
Es ist leider immernoch üblich einen Kaffee nicht als Americano zuzubereiten..
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.
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).
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 ==
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'''))
== Umsetzung ==
''da ich jetzt vom fundierten Wissen ins gefährliche Halbwissen komme, lasse ich diesen Absatz für Jemanden anders bzw. versuche noch etwas in Erfahrung zu bringen.''
== Auswirkungen ==
Wirklich sinnvoll sind PIDs erst 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.
(teilw. übersetzt aus dem engl. Wikipedia-Artikel [http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller PID contoller] )
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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.
== Problem Temperaturkonstanz ==
Mit dem Bedürfnis alle Faktoren bei der Espressozubereitung messen und kontrollieren zu können, wurde entdeckt wie sensibel Kaffee auf geringe Schwankungen (+-1 Kelvin) in der Brühwassertemperatur reagiert. Mit der Einführung von Messgeräten stellte man selbst in gastronomischen Maschinen Schwankunge von bis zu 8 Kelvin fest.
Grund für diese Schwankungen ist die hohe Wärmekapazität der Boiler, die einige Liter fassen. Daraus folgt:
# ein sehr leitungsstarkes Wärmeelement ist nötig
# das Wärmeelement kennt nur den Zustand ''an'' oder ''aus''
# erst beim Erreichen des Sollwerts schaltet die Heizung aus
# durch die Trägheit wird das System überhitzt
Ein weiteres Problem bei [http://kaffeewiki.de/index.php/Zweikreismaschinen 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.
An sich eine clevere Erfindung, allerdings ist die Brühtemperatur von den Faktoren Bezugsmenge, Umgebungstemp. und Anz. der Bezüge abhängig.
'''ein drastisches Beispiel''':
In Deutschland ist ein Tasse Kaffee mit ca. 180 ml sehr beliebt. Der Boiler einer 2-gruppigen Maschine fasst beispielsweise 14l.
Es ist leider immernoch üblich einen Kaffee nicht als Americano zuzubereiten..
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.
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).
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 ==
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'''))
== Umsetzung ==
''da ich jetzt vom fundierten Wissen ins gefährliche Halbwissen komme, lasse ich diesen Absatz für Jemanden anders bzw. versuche noch etwas in Erfahrung zu bringen.''
== Auswirkungen ==
Wirklich sinnvoll sind PIDs erst 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.
(teilw. übersetzt aus dem engl. Wikipedia-Artikel [http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller PID contoller] )