Hier möchten wir dir die wesentlichen Bedienelemente von Blynk erläutern und dich bei den ersten Schritten hin zu einem besseren Espresso mit deinem eigenen PID unterstützen.

Wir empfehlen dringend – gerade am Anfang – immer anwesend zu sein, wenn du deine Maschine verstellst. Von einer Fernüberwachung und -Konfiguration der Maschine raten wir dringend ab!

Only PID

Bei einem Only PID sind nur die Tabs Main Menu und Brewdetection (Brüherkennung) in der Blynk APP wichtig. Es ist empfehlenswert, unter dem Punkt Brüherkennung diese am Anfang zu deaktiveren. Dies erreichst du mit einem brew heater detection limit von 0 (V34). Dann stört diese nicht beim ersten Betrieb. Die Brüherkennung wird im nachfolgenden Teil genauer erläutert.

Im Quellcode sind als Standard die Werte P=80, I=699 und D=0 für eine Rancilio Silvia hinterlegt sind.

PID Werte
Start-Werte für die PID

PID

Ohne eine vollständig Abhandlung über einen PID Regler zu liefern, kann kurz und knapp der Einfluss des Reglers wie folgt beschrieben werden:

Der P Anteil (in den folgenden Grafiken auf Kp genannt) verstellt die Heizleistung proportional zur Reglerabweichung. Bei 20 °C Abweichung und P = 20 ergibt sich 400, bei P = 10 ergeben sich 200. Ein reiner Regler mit nur einem P Anteil neigt zum Schwingen.

Der I Anteil – genauer gesagt Tn (und bei dem D-Anteil Tv) – ist dafür da, eine stetige Reglerabweichung zu korrigieren, indem sich dieser über eine Integralbildung die vergangene Abweichung „merkt“. Es ist quasi das Gedächtnis des Reglers. Je kleiner Tn (vereinfacht in der App als I bezeichnet), desto stärker greift der I Anteil im Regler ein.

Ein PI Regler reicht bei einer Espressomaschine im normalen Betrieb vollkommen aus, um diese auf ca. 0,1 °C genau zu regeln.

Dank der sehr detaillierten Simulation einer Espressomaschine durch einen sehr netten Mitwirkenden beim DIY PID Projekt. (Danke dir Florian!), können wir den Einfluss von P besser erläutern:

Wir müssen dabei die Anfangsphase ausblenden, da bis 80 °C der weiter unten erklärte Booster für die Kaltstartphase mit simuliert wurde.

Dennoch kann man gut sehen, dass sich mit steigenden P Anteil die Kurve schneller an den Soll-Wert annährt. Diese Schnelligkeit erkauft man sich mit einem leichten Überschwinger. Wenn P zu klein ist, kriecht die Temperatur Richtung Sollwert. Aber nicht nur die Anfangsphase ist wichtig, später zählt auch, wie gut der Regler am Sollwert dran bleibt. P = 80 mit I = 600 ist nah an den optimalen Parametern, hiermit erzielt man ein gutes Ergebnis.

Durch den I Anteil kann auch mit kleineren P Anteil die Annährung an den Sollwert beschleunigt werden und stabil gehalten werden.

Je nach eigene Vorlieben kann der genannte Standard-Parametersatz als gute Grundlage gesehen werden, um für sich seine perfekten PID-Werte zu finden.

Start Booster – Start P und Start Temp

Für den Regler sind unsere Anforderungen zwei Extreme: Anfangs muss er schnell von 25 auf 100 °C hochheizen und dann den Sollwert exakt bei -/+ 0,1 °C halten. Dazwischen muss man bei nur einem PID Parametersatz immer ein Kompromiss finden. Daher haben wir einen Booster programmiert, um in beiden Szenarien angemessen zu regeln.

Die oberen Grafiken sind mit dem von uns realisierten „Start Booster“ erstellt. Dieser verhindert zum Einen ein Überschwingen und zum Anderen wird die Zieltemperatur schnell erreicht. Hierzu wird am Anfang ohne einen I Anteil mit einem eigenen P Anteil (Start P) bis zu einer Grenztemperatur geheizt (Start Temp). Erst ab dieser Temperatur gelten die eigentlichen PID Werte.

Die nachfolgende Grafik zeigt, wie deutlich die Temperatur überschwingt, wenn wir mit den eigentlichen PID Werten von Anfang an heizen. Dies ist vor allem dem I Anteil geschuldet, da dieser dann von Beginn an die Abweichung sich merkt und diese erst langsam „vergisst“.

Auch mit veränderten I Anteil überschwingt der Regler deutlich. Ohne den reinen P Regler am Anfang, wird man kein optimales, schnelles Aufheizen und eine perfekte Regelung am Soll-Wert erreichen können.