Technische Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee - Benutzerbeiträge [de]

Verhalten der Parameter bei unterschiedlichen Kaffeesorten

2024-09-27T11:20:43Z

Patricia Viebke: Die Seite wurde neu angelegt: „Mit der Vermessung wurden erste Messdaten erfasst und ausgewertet. Durch die Analyse der Daten werden erste Erkenntnisse gesammelt. Bei der Analyse sind einige Punkte aufgefallen, die als unklar zu betrachten sind. Mit konkreter Definition einer Messung muss mit einem Analyseschwerpunkt das jeweilige Thema weiter untersucht werden. Ein Thema umfasst das Widerlegen des eingestellten Durchflussverlaufs an der Dalla Corte Mina. Durch die zeitliche Einschrän…“

Mit der Vermessung wurden erste Messdaten erfasst und ausgewertet. Durch die Analyse der Daten werden erste Erkenntnisse gesammelt. Bei der Analyse sind einige Punkte aufgefallen, die als unklar zu betrachten sind. Mit konkreter Definition einer Messung muss mit einem Analyseschwerpunkt das jeweilige Thema weiter untersucht werden. Ein Thema umfasst das Widerlegen des eingestellten Durchflussverlaufs an der Dalla Corte Mina. Durch die zeitliche Einschränkungen ist es nur an einer Maschine gelungen, die Daten es Flowmeters zu erfassen. Es wird empfohlen eine Vermessungsreihe zu starten, die den Analyseschwerpunkt auf den Vergleich der Durchflussraten legt. Hierzu eine Dalla Corte Mina mit unterschiedlichen Profilen vermessen. Da die Maschine nach Kalibrierung einen anderen Verlauf aufzeigt, ist es durchaus sinnvoll die z.B. drei Flowverläufe vor und nach der Kalibrierung durchzuführen und zu vergleichen. Pro Flowprofil sind 3-5 Kaffeebezüge durchzuführen. Bevor die Vermessungsreihe gestartet wird, muss die GUI aktualisiert werden, sodass die Rohdaten des Flowmeters statt der interpolierten Daten abgespeichert werden.

Bei einer zweiten Vermessungsreihe ist der Vergleich der Flowrate des Flowmeters mit dem aus der Waage errechneten Durchflussrate relevant. Hierzu muss erneut an einer Dalla Corte Mina gemessen werden. Aus der ersten Messreihe erfolgt die Erkenntnis, ob die Durchflussraten von der Kalibrierung beeinflusst sind. Für diesen Fall muss bei der zweiten Messreihe zu Beginn eine Kalibrierung der Dalla Corte Mina durchgeführt werden. Anschließend werden Kaffeebezüge mit einem ausgewählten Flowprofil bezogen. Hierbei wird erneut die Durchflussrate des Flowmeters erfasst und zusätzlich die Kaffeeauslaufmenge in Gramm über die Waage gemessen. Über die Aufbereitung der Messwerte ist eine Differenz der beförderten Wassermenge festzustellen. Es ist zu untersuchen, ob die Wasseraufnahme des Kaffeepucks unter den Variablen Röstgrad, Mahlgrad und Kaffeesorte den Wert verändert. Es wird empfohlen pro Parametrierung drei Kaffeebezüge zu erfassen. Für das Feststellen von Veränderungen wird bei der Auswahl der Kaffeesorte empfohlen in die Grenzen zu gehen. Damit ist die Verwendung von einem 100 % Arabica und 100 % Robusta gemeint.

Aufbereitung der Durchflussrate anhand Versuche

2024-09-27T11:19:38Z

Patricia Viebke: Die Seite wurde neu angelegt: „Das Erfassen erster Messwerte der Durchflussrate zeigt sich als interessant und bietet tiefgreifendere Analysemöglichkeiten. Aktuell werden die Messwerte des Flowmeters in aufbereiteter und interpolierter Form abgespeichert. Beim Flowmeter macht es durchaus Sinn die Messwerte in Form von Rohdaten abzuspeichern und nachträglich aufzubereiten. Die Auswahl eines optimalen Grads des Polynoms bei der Interpolation der Messwerte hängt immer von dem vorliegen…“

Das Erfassen erster Messwerte der Durchflussrate zeigt sich als interessant und bietet tiefgreifendere Analysemöglichkeiten. Aktuell werden die Messwerte des Flowmeters in aufbereiteter und interpolierter Form abgespeichert. Beim Flowmeter macht es durchaus Sinn die Messwerte in Form von Rohdaten abzuspeichern und nachträglich aufzubereiten. Die Auswahl eines optimalen Grads des Polynoms bei der Interpolation der Messwerte hängt immer von dem vorliegenden Verlauf ab. Da der Flowverlauf bei der Dalla Corte Mina benutzerdefiniert ist, kann eine Festlegung des Polynomasgrad innerhalb der Interpolation nicht stattfinden. Je nach Verlauf unterscheidet sich die Aufbereitung und die Auswahl des Polynoms. Die aktuelle Verwendung des Polynoms 5. Grades beim Basic Fitting zeigt starke Schwankungen des Flowverlaufs, wodurch die Beurteilung der Abweichung zum SOLL-Verlauf als schwierig gilt. Langfristig muss eine Datenaufbereitung in die GUI implementiert werden. Hierzu bietet es sich an am Pumpenprüfstand die bekannten Profile der Flowverläufe der Dalla Corte Minas abzubilden und eine passende Signalverarbeitung für die Signale zu entwickeln. Mit einer leistungsgeregelten Pumpe ist es möglich die Profile zu programmieren und automatisch ablaufen zu lassen.

Signalqualität der Sensoren überprüfen am Pumpenprüfstand

2024-09-27T11:18:31Z

Patricia Viebke: Die Seite wurde neu angelegt: „Mit der Signalanalyse wird ein Unterschied in der Streuung der Messwerte von E61 und nE61 Maschinen festgestellt. Es wird empfohlen die nE61 und E61 Sensoren in den entsprechenden Strang am Prüfstand zu implementieren und die Pumpe laufen zu lassen. Hier erfahren die Sensoren eine identische Testumgebung und Last, in welcher die Qualität und Streuung gegenübergestellt werden kann. Die Überprüfung kann mit einer konstanten Pumpendrehzahl oder einem de…“

Mit der Signalanalyse wird ein Unterschied in der Streuung der Messwerte von E61 und nE61 Maschinen festgestellt. Es wird empfohlen die nE61 und E61 Sensoren in den entsprechenden Strang am Prüfstand zu implementieren und die Pumpe laufen zu lassen. Hier erfahren die Sensoren eine identische Testumgebung und Last, in welcher die Qualität und Streuung gegenübergestellt werden kann. Die Überprüfung kann mit einer konstanten Pumpendrehzahl oder einem definierten Verlauf durchgeführt werden. Für die numerische Bewertung bietet sich in beiden Fällen die Standardabweichung an, da die Sensoren den identischen Verlauf erfahren und somit ein direkter Vergleich möglich ist.

Forschung

2024-09-27T11:17:52Z

Patricia Viebke: /* ToDo-Liste Grundlagen- und Konzeptversuche */

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/0cfceca812844b09ac03261dd3f9540a" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

= Grundlagen- und Konzeptversuche =

Für das Forschungsprojekt der technischen Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee werden Grundlagen- und Konzeptversuche benötigt. Es soll der Wissensstand über die Funktionalität, der technischen Ausstattung sowie der Betriebssoftware der Maschine und über die Möglichkeiten der technischen Beeinflussbarkeit an der labortechnischen Espressomaaschine erweitert werden.

= ToDo Forschung =
== Status ==
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätigt 

== ToDo-Liste Grundlagen- und Konzeptversuche ==

{| class="wikitable sortable"
|+
|-
! Thema !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| Alternatives Dosierventil und Dampfhahn || [[Versuche:Kugelventil|Kugelventil mit Stellmotor]] || || 100 ||
|-
| Alternatives Dosierventil und Dampfhahn || [[Versuche:Alternatives Dosierventil|Alternatvien zum AVS Römer Dosierventil]] || Projektgruppe|| 10 ||
|-
| Aufheizverhalten || [[Versuche:Aufheizverhalten|Aufheizverhalten]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Leitungsdruck in Abhängigkeit von Pumpenleistung und Bypass || [[Versuche:Leitungsdruck|Leitungsdruck]] || || 100 ||
|-
| Wirkung der Brühgruppendrossel || [[Versuche:Brühgruppendrossel|Brühgruppendruck]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Einfluss des Dosierventils auf den Brühgruppendruck || [[Versuche:Dosierventil-Druck|Dosierventil Druckversuche]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Einfluss der Mischwassertemperatur auf den Brühgruppendruck || [[Versuche:Mischwassertemperatur-Druck|Mischwassertemperatur Brühgruppendruckversuche]] || Projektgruppe|| 70 ||
|-
| Mischwassertemperatur in Abhängigkeit von Pumpenleistung, Boilerdruck || [[Versuche:Mischwassertemperatur|Mischwassertemperatur]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Cremahöhe, Bezugsmenge, stat. Brühgruppendruck || [[Versuche:Crema|Cremahöhe]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Bestimmung des Durchbruchdrucks || [[Versuche:Durchbruchdruck|Durchbruchdruck]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Kennfeld Fluid-o-tech Getriebepumpe || [[Versuche:Fluid-o-tech|Pumpenkennfeld Getriebepumpe]] || aktuell nicht möglich || 10 ||
|-
| Kennfeld Nuert Pumpe || [[Versuche:Nuert|Pumpenkennfeld Nuert Drehschieberpumpe]] || aktuell nicht möglich || 10 ||
|-
| Füllstandsregler || [[Versuche:Füllstandsregler|Verhalten des Füllstandsreglers im Betrieb]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Boilerdruck || [[Versuche:Boilerdruck|Verhalten des Boilerdruckreglers im Betrieb]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Mischregler || [[Versuche:Mischregler|Verhalten des Mischreglers]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Durchflussregler || [[Versuche:Durchflussregler|Verhalten des Durchflussreglers im Betrieb]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Pumpenbypass || [[Versuche:Pumpenbypass|Notwendigkeit eines Pumpenbypasses nachweisen]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Magnetventile || [[Versuche:Magnetventile|Temperaturverlust zwischen Mischer und Brühgruppe feststellen]] || aktuell nicht möglich || 10 ||
|-
| Tankdeckel-Dichtung || [[Versuche:Tankdeckel-Dichtung|Tankdeckel-Dichtung definieren und erproben]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Winkel-Temperatursensor || [[Versuche:Winkel-Temperatursensor|Entwicklung eines Winkel-Temperatursensors]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
| Prototypenbau || [[Versuche:Prototypenbau|Versuche bei Prototypenbau 1-Zylinder/2-Zylinder]] || Projektgruppe || 10 ||
|-
|Mess-System - Sensorik
|[[Signalqualität der Sensoren überprüfen am Pumpenprüfstand]]
|
|10
|
|-
|Mess-System - Software
|[[Aufbereitung der Durchflussrate anhand Versuche]]
|
|10
|
|-
|Mess-System - Kaffeesorten
|[[Verhalten der Parameter bei unterschiedlichen Kaffeesorten]]
|
|10
|
|}

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-07-08T13:38:16Z

Patricia Viebke: /* Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung */

== Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung ==
Status:

10 - erfasst

50 - Termin vereinbart

70 - Vermessung abgeschlossen

90 - Datenauswertung

100 - Vollständig vermessen und ausgewertet

99 - Abbruch
{| class="wikitable"
|+ Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!E61?
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|11.06.2024, 12:30 Uhr
|90
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
ECM Elektronika

Profitec

<s>Dalla Corte Studio</s>
|nE61
E61

nE61

<s>E61</s>
|nein

ja

ja

nein
|04.07.2024, 9 Uhr
|70
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
<s>Dalla Corte Studio</s>

<s>Dalla Corte XT</s>
|nE61
nE61

<s>nE61</s>
|nein
nein

<s>nein</s>
|19.06.2024, 8 Uhr
|90
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|ja
|05.07.2024, 9 Uhr
|50
|-
|5.
|Bohnenschmiede
|Dalla Corte Mina
|nE61
|nein
|17.07.2024, 17 Uhr
|50
|-
|6.
|RocketRoaster (Domi)
|
|
|
|nach Absprache
|10
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|E61
|ja
|fertig
|90
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|nein
|Adapter muss gefertigt werden
|10
|-
|9.
|Rößlers Rösterei
|Faema E61
|E61
|Ja
|16.07.2024, 10 Uhr
|50
|}

Überprüfen, ob E61 Siebträger bei ECM Elektronica und Bezzera Unica passen. Ggfs. neuen bestellen und mit ELSA Verschraubung ausstatten (Temperatur Siebträgerauslauf).
== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-07-04T19:12:59Z

Patricia Viebke: /* Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung */

== Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung ==
Status:

10 - erfasst

50 - Termin vereinbart

70 - Vermessung abgeschlossen

90 - Datenauswertung

100 - Vollständig vermessen und ausgewertet

99 - Abbruch
{| class="wikitable"
|+ Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!E61?
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|11.06.2024, 12:30 Uhr
|90
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
ECM Elektronika

Profitec

<s>Dalla Corte Studio</s>
|nE61
E61

nE61

<s>E61</s>
|nein

ja

ja

nein
|04.07.2024, 9 Uhr
|70
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
<s>Dalla Corte Studio</s>

<s>Dalla Corte XT</s>
|nE61
nE61

<s>nE61</s>
|nein
nein

<s>nein</s>
|19.06.2024, 8 Uhr
|90
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|ja
|05.07.2024, 9 Uhr
|50
|-
|5.
|Bohnenschmiede
|Dalla Corte Mina
|nE61
|nein
|17.07.2024, 17 Uhr
|50
|-
|6.
|RocketRoaster (Domi)
|
|
|
|nach Absprache
|10
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|E61
|ja
|fertig
|90
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|nein
|Adapter muss gefertigt werden
|10
|}

Überprüfen, ob E61 Siebträger bei ECM Elektronica und Bezzera Unica passen. Ggfs. neuen bestellen und mit ELSA Verschraubung ausstatten (Temperatur Siebträgerauslauf).
== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-07-04T19:07:17Z

Patricia Viebke: /* Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung */

== Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung ==
Status:

10 - erfasst

50 - Termin vereinbart

70 - Vermessung abgeschlossen

90 - Datenauswertung

100 - Vollständig vermessen und ausgewertet

99 - Abbruch
{| class="wikitable"
|+ Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!E61?
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|11.06.2024, 12:30 Uhr
|90
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
ECM Elektronika

Profitec

<s>Dalla Corte Studio</s>
|nE61
E61

nE61

<s>E61</s>
|nein
ja
ja
nein
|04.07.2024, 9 Uhr
|70
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
<s>Dalla Corte Studio</s>

<s>Dalla Corte XT</s>
|nE61
nE61

nE61
|nein
nein
nein
|19.06.2024, 8 Uhr
|90
|-
|4.
|leonacaffee
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|E61
|ja
|05.07.2024, 9 Uhr
|50
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|5.
|Bohnenschmiede
|Dalla Corte Mina
|nE61
|nein
|17.07.2024, 17 Uhr
|50
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|6.
|RocketRoaster (Domi)
|
|
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|nach Absprache
|10
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|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|E61
|ja
|fertig
|90
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|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|nein
|Adapter muss gefertigt werden
|10
|}

Überprüfen, ob E61 Siebträger bei ECM Elektronica und Bezzera Unica passen. Ggfs. neuen bestellen und mit ELSA Verschraubung ausstatten (Temperatur Siebträgerauslauf).
== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-07-04T19:04:46Z

Patricia Viebke: /* Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung */

== Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung ==
Status:

10 - erfasst

50 - Termin vereinbart

70 - Vermessung abgeschlossen

90 - Datenauswertung

100 - Vollständig vermessen und ausgewertet

99 - Abbruch
{| class="wikitable"
|+ Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Siebträger?
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|11.06.2024, 12:30 Uhr
|90
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
ECM Elektronika

Profitec

<s>Dalla Corte Studio</s>
|nE61
E61

nE61

<s>E61</s>
|nein
ja
ja
nein
|04.07.2024, 9 Uhr
|70
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
<s>Dalla Corte Studio</s>

<s>Dalla Corte XT</s>
|nE61
nE61

nE61
|nein
nein
nein
|19.06.2024, 8 Uhr
|90
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|ja
|05.07.2024, 9 Uhr
|50
|-
|5.
|Bohnenschmiede
|Dalla Corte Mina
|nE61
|nein
|17.07.2024, 17 Uhr
|50
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|E61
|ja
|fertig
|90
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|nein
|Adapter muss gefertigt werden
|10
|}

Überprüfen, ob E61 Siebträger bei ECM Elektronica und Bezzera Unica passen. Ggfs. neuen bestellen und mit ELSA Verschraubung ausstatten (Temperatur Siebträgerauslauf).
== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-06-13T11:26:52Z

Patricia Viebke: /* Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung */

== Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung ==
Status:

10 - erfasst

50 - Termin vereinbart

70 - Vermessung abgeschlossen

90 - Datenauswertung

100 - Vollständig vermessen und ausgewertet

99 - Abbruch
{| class="wikitable"
|+ Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Siebträger?
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|11.06.2024
|90
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

ECM Elektronika

Profitec
|nE61
nE61

E61

nE61
|
|
|10
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

Dalla Corte XT
|nE61
nE61

nE61
|
|19.06.2024
|50
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|
|
|10
|-
|5.
|Rößlers Kaffeerösterei /
Bohnenschmiede
|Faema E61/
Mina, Evo2
|E61/
nE61
|
|
|10
|-
|6.
|Vogelmaier KaffeeRösterei
|La Marzocco
|nE61
|
|
|10
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|E61
|E61 passt
|
|90
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|
|
|10
|-
|9.
|Privat
|ECM Synchronica
|E61
|
|
|10
|}

Überprüfen, ob E61 Siebträger bei ECM Elektronica und Bezzera Unica passen. Ggfs. neuen bestellen und mit ELSA Verschraubung ausstatten (Temperatur Siebträgerauslauf).
== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-05-22T11:40:51Z

Patricia Viebke: /* Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung */

== Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung ==
Status:

10 - erfasst

50 - Termin vereinbart

70 - Vermessung abgeschlossen

90 - Datenauswertung

100 - Vollständig vermessen und ausgewertet

99 - Abbruch
{| class="wikitable"
|+ Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Siebträger?
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|27.05.2024, 12 Uhr
|50
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

ECM Elektronika

Profitec
|nE61
nE61

E61

nE61
|
|
|10
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

Dalla Corte XT
|nE61
nE61

nE61
|
|
|10
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|
|
|10
|-
|5.
|Rößlers Kaffeerösterei
|Faema E61
|E61
|
|
|10
|-
|6.
|Vogelmaier KaffeeRösterei
|La Marzocco
|nE61
|
|
|10
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|E61
|E61 passt
|
|70
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|
|
|10
|}

Überprüfen, ob E61 Siebträger bei ECM Elektronica und Bezzera Unica passen. Ggfs. neuen bestellen und mit ELSA Verschraubung ausstatten (Temperatur Siebträgerauslauf).
== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-05-15T19:29:26Z

Patricia Viebke: /* Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung */

== Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung ==
Status:

10 - erfasst

50 - in Bearbeitung

70 - in Umsetzung

100 - abgeschlossen

99 - Abbruch
{| class="wikitable"
|+ Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Siebträger?
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|
|10
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

ECM Elektronika

Profitec
|nE61
nE61

E61

nE61
|
|
|10
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

Dalla Corte XT
|nE61
nE61

nE61
|
|
|10
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|
|
|10
|-
|5.
|Rößlers Kaffeerösterei
|Faema E61
|E61
|
|
|10
|-
|6.
|Vogelmaier KaffeeRösterei
|La Marzocco
|nE61
|
|
|10
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|E61
|E61 passt
|
|70
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|
|
|10
|}

Überprüfen, ob E61 Siebträger bei ECM Elektronica und Bezzera Unica passen. Ggfs. neuen bestellen und mit ELSA Verschraubung ausstatten (Temperatur Siebträgerauslauf).
== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Definition der Datenerfassung

2024-05-15T10:27:19Z

Patricia Viebke: Grenzen Messsystem

<htmltag tagname="img" src="http://vg05.met.vgwort.de/na/68a9701e57f54d60bc8e7a781d5c2a55" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

== Patricia Viebke, 15.05.2024 - Grenzen des Mess-Systems ==
Die Datenerfassung ist durch die Implementierung der Python Bibliotheken Multithreading und Queue möglich.

Das Multithreading greift auf alle verfügbaren Prozessoren des Raspberry Pis zu, um die Aufgaben zu verteilen und diese somit schneller abzuarbeiten.

Die Queue wird verwendet, um die Messwerte aus dem Buffer in ein CSV-File als Hintergrundprozes zu schreiben. Die Queue speichert die Daten auf dem Arbeitsspeicher des Rapsberrys zwischen. Sie funktioniert nach dem FIFO Prinzip (First In First Out). Wenn eine zu hohe Datenmenge zwischengespeichert wird, ist der Arbeitsspeicher voll. Die Größe der Queue kann über die entsprechende Python Bibliothek angepasst werden, so dass die Kapazität des Speichers nicht vollständig ausgenutzt wird.

Bei Hinzufügen weiterer Messkanäle bzw. weiterer Prozesse, kann es dazu kommen, dass die Skripte die Grenzen des Raspberry Pis überfordern. Wenn zu viele und zu aufwändige Prozesse parallel ablaufen müssen, kann es zur Überlastung des Quad Prozessors des Raspberrys führen und die Prozesse laufen nicht mehr zuverlässig.

== Patricia Viebke, 12.05.2024 ==
Das Mess-System hat zum Ziel unterschiedliche Siebträger Espressomaschinen zu vermessen. Nach der Vermessung müssen die Messdaten analysiert und interpretiert werden. Für einen gleichwertigen Vergleich der Vermessungen müssen definierte Umgebungsbedingungen geschaffen werden. Hierfür muss das Mess-System in den Einzelheiten vollständig definiert vorliegen. Der Aufbau des Mess-Systems, die verwendete Elektronik, die Konfiguration der Elektronik und die Sensorik müssen identisch bleiben. Während eines Vergleichs von Messreihen ist das Ändern des Aufbaus bzw. der Konfigruation des Mess-Systems nicht zu empfehlen, da ein aussagekräftiger Vergleich somit nicht mehr gewährleistet wird.

=== Aufbau des Messsystems ===
Das Mess-System basiert auf dem Raspberry Pi, welches mit Modulen von Measuring Computing (MCC) erweitert wird. Diese werden übereinander gestapelt und über den 40 Pin GPIO des Raspberry Pis miteinander verbunden. Durch Probemessungen wird herausgefunden, dass eine Elektronikplatine mit Signalkonditionierungen benötigt wird, welche die Rohdaten in Form von Spannungswerten mit Tiefpassfiltern aufbereiten. Neben der Aufbereitung bietet die Platine Federklemmleisten, worüber die Sensoren und die Stromversorgung verbunden werden.

Ursprünglich ist das Mess-System mit drei Modulen (MCCs) von Measuring Computing ausgelegt. Da die Module für die Differential Messung konfiguriert werden, sind maximal 4 Messkanäle pro Modul parallel benutzbar. Pro Modul liegt die maximale Abtastrate bei 100 kS/s . Bei vier Messkanälen bedeutet dies pro Kanal maximal eine Abtastrate von 25 kS/s, da die festgelegte Abtastrate auf allen Kanälen des Moduls gleich ist.

Für den Durchflusssensor ist die Annahme getroffen, dass es eine Abtastrate von 40 kS/s benötigt, um das Rechtecksignal fehlerfrei zu erfassen. Im Laufe der Entwicklung zeigt das Modul für das Flowmeter vermehrt Probleme auf und eine zuverlässige Erfassung der Durchflussrate wird nicht mehr gewährleistet. Aus diesem Grund wird die benötigte Abtastrate weiter untersucht. Hierfür wird eine Messreihe mit unterschiedlichen Abtastraten durchgeführt. Jede Messung hat eine Dauer von 30 $s$ und die Durchflussrate wird durch den Einsatz des Pumpenprüfstands konstant gehalten. Das erfasste Signal muss ausgewertet und verglichen werden. Es wird eine Abtastrate von 30 kS/s angestrebt, da somit die Konfiguration des Messkanals für das Flowmeter auf dem zweiten Modul realisierbar ist.
{| class="wikitable"
|+Tabelle 1: statistischer Vergleich der Periodenstreuung
!Abtastrate
!40 kS/s
!33 kS/s
!30 kS/s
|-
|Streuung in 10^-4 s
|1.5984
|1.5220
|1.5916
|}
Für die Auswertungen der Abtastraten werden mit dem MATLAB Befehl \texttt{pulseperiod} die Perioden ermittelt und ein Mittelwert gebildet. Im nächsten Schritt werden die Abweichungen berechnet, indem der Mittelwert von den einzelnen Perioden subtrahiert wird. Von den Abweichungen wird anschließend über ''fitdist'' die Normalverteilung durchgeführt. Die in Tabelle \ref{tab:abtastraten} dargestellte Streuung bezieht sich auf die Abweichungen pro Messung mit einer Abtastrate.

Mit einer ursprünglich definierten Abtastrate von 40 kS/s ist eine korrekte Erfassung der Durchlussrate gegeben und wird somit als Referenzwert verwendet. Bei Verringerung der Abtastrate ist eine leichte Erhöhung der Streuung zu erkennen. Eine graphische Gegenüberstellung des Signals mit 30 kS/s zur Ursprungsrate zeigt, dass die Flanken des Rechtecksignals noch korrekt erfasst werden. Eine weitere Verringerung der Rate ist nicht zu empfehlen, da die Rechtecke des Signals aufgrund verringerter Datenpunkten die Form zu Dreiecken annehmen. Durch den Vergleich und die Analyse der Abtastraten am Rechtecksignal wird bestätigt, dass die Integration des Flowmeters am zweiten Modul mit einer Abtastrate von 30 kS/s realisierbar ist. Für die Weiterentwicklung des Messsystems wird der Durchflusssensor auf dem dritten Kanal des zweiten Moduls verwendet.

=== Lokale Verbindung mit dem Mess-System ===
Das Mess-System ist über ein Ethernet Kabel mit dem PC verbunden. Aktuell wird eine SSH Verbindung zum Mess-System über das Terminal und dem Hostnamen hergestellt. Dies funktioniert, da sowohl der PC als auch das Mess-System im gleichen Netzwerk liegen.

Für die Vermessung von Siebträger Espressomaschinen ausserhalb des Labors muss die Herstellung einer Verbindung weiterhin ermöglicht werden. Hierfür bleibt die Ethernet Verbindung zwischen den beiden Komponenten vorhanden. Lediglich der Ethernet Port am PC muss konfiguriert werden. Das Raspberry Pi wird von der dynamischen IP Adresse auf die statische IP Adresse 192.168.10.1 umgestellt. Damit die Verbindung über den PC hergestellt wird, muss der Ethernet Port, über welchen das Raspberry mit dem PC verbunden ist umkonfiguriert werden. Dieser wird ebenfalls auf eine lokale Umgebung umgestellt mit 192.168.10.2 mit der Subnetzmaske 255.255.255.0, wobei bei der IP-Adresse die letzte Zahl beliebig gewählt werden kann. So wird der Zugriff auf das Raspberry Pi ohne Router und Netzwerk ermöglicht. Das LAN-Kabel muss jedoch immer am selben Ethernetport des PCs angesteckt werden. Wird der Anschluss am PC für Internet verwendet, muss der Port von der statischen IP Adresse auf die dynamische bzw. automatisch beziehende IP-Adresse zurückgestellt werden.Die Einstellungen sind am Windows PC über Einstellungen > Netzwerk und Internet > Status > Adapteroptionen ändern > Rechtsklick auf Ethernet > Eigenschaften > IPv4 durchzuführen.

=== Verwendete Sensorik ===
Neben der Anzahl der verwendeten Module, hat sich die Auswahl der Sensoren geändert. Das erste Modul (MCC0) ist für die Temperaturmessung über NTC definiert, während auf dem zweiten Modul (MCC1) die Werte für IR Sensor, Druck und Durchflussrate erfasst werden. An der Nummerierung der Messkanäle ist die Position auf dem Modul zu erkennen. Die erste Zahl hinter der Abkürzung für Channel (CH) steht für das Modul. Die Zuweisung der Adressen der Module ergibt sich durch das Setzen eines Jumpers. Die Jumper adressieren die Module, so dass eine eindeutige Identifizierung dieser gegeben ist. Auf jedem Modul befinden sich vier Messkanälen, angefangen mit dem Kanal CH00 bis CH03. Der Messkanal CH11 befindet sich somit auf dem zweiten Modul und ist der Messkanal 1.
{| class="wikitable"
|+Tabelle 2: Messkanal Sensor Zuordnung
!Kanal
!Messstelle
!Sensorart
!Abtastrate
|-
|CH00
|vor Siebträgerauslauf
|NTC
| rowspan="4" |1 kS/s
|-
|CH01
|vor Kaffeepuck E61
|NTC
|-
|CH02
|vor Kaffeepuck nE61
|NTC
|-
|CH03
|undefinierte Messstelle
|NTC
|-
|CH10
|undefinierte Messstelle
|Infrarot
| rowspan="3" |30 kS/s
|-
|CH11
|vor Kaffeepuck E61/nE61
|Druck
|-
|CH12
|nach Pumpe
|Flowmeter
|}
Die Auswahl und die Zuordnung von Sensoren zu den Messkanälen ist relevant für den nachfolgenden Kalibrierprozess. Das Zusammenwirken aus dem Sensor, dem Messkanal und der Elektronikplatine muss berücksichtigt werden, was die Funktion der Kalibrierung beschreibt. Ausschließlich bei Kanal CH03 und CH11, ist für jeden Messkanal ein Sensor geplant. Diesen Kanälen sind zwei Sensoren zugeordnet. Optimalerweise wird an CH03 die Temperatur vor der Brühgruppe gemessen. Hier ist die Integration des Sensors an der Messstelle von der vorliegenden Siebträger Espressomaschine abhängig. Um die Möglichkeiten des Einbaus zu erweitern, wird hier ein NTC von AVS als Eckausführung und als Geradausführung zugewiesen. Da beim Vermessen komplizierte Eingriffe in die Maschine vermieden werden müssen, wird die Messstelle in diesem Fall vernachlässigt. Die zugeordneten Sensoren können jedoch an einer anderen relevanten Messstelle eingesetzt werden, welche über die GUI benannt werden muss.

Für die beiden Drucksensoren wird beschlossen den gleichen Messkanal CH11 zu verwenden, da auf diesem Modul mit einer hohen Abtastrate von 30 $kS/s$ gemessen wird. Da bei einer Vermessung entweder eine E61 oder nE61 Siebträger Espressomaschine vorliegt und für beide Fälle der gleiche Sensor verwendet wird, ist die gemeinsame Nutzung möglich. Durch das Flowmeter ist die Benutzung eines vierten Kanals ausgeschlossen, da sonst die Abtastrate auf 25 $kS/s$ reduziert werden muss.

= Patricia Viebke, 17.03.2022 =
Für die Temperatursensoren ist das Messvorgehen definiert. Die Aufnahme von Messwerten der Temperatursensoren (NTC und IR) funktioniert und die Spannungswerte der NTCs werden mit einer ersten Kalibrierkurve in Temperaturwerte umgewandelt.

Mit den Drucksensoren ist das Messen nicht möglich. Es muss entschieden werden, welche Sensoren zukünftig verwendet werden.

Das Wägesystem ist noch nicht einsatzbereit.

Die theoretische Datenerfassung des Flowmetersignals funktioniert. Die Durchflussdatenberechnung wurde noch nicht an realen Daten des Flowmeters angewendet.
Die Anschlüsse der HATs sind klar definiert. Jeder Sensor hat seinen festen Platz an den MCCs. Mit den Python Skripten werden die Messdaten aufgenommen.
Für eine eindeutiges und sauberes Signal ist eine Platine zu erstellen und mit dem Messsystem zu verbinden.

= Patricia Viebke, 10.03.2022 =
Für das Durchführen von Messungen werden die drei HATs aufeinander gesteckt. Über die Skripte "multi_custom.py" und "multi_shot.py" wird die jeweilige Messung durchgeführt. Das Aufrufen der Skripte erfolgt über die MATLAB GUI.

Da die Aufnahme von Messdaten final feststeht, muss die Datenaufbereitung in MATLAB angepasst werden.

Die Messdaten bei einer SHOT Messung werden nach Ablauf der einegebenen Messdauer als ganzer Block an MATLAB übertragen. Und anschließend weiterverarbeitet. Nur so kann eine Durchflussberechnung erfolgen, da für die Durchflussberechnung das vollständige Zeitsignal der Messung notwendig ist.

Die CUSTOM Messung läuft, wie bisher, über die Timer-Function ab. Pro Durchlaufen der Timer-Fcn werden Messdaten über die MCC erfasst und direkt an MATLAB übertragen. Die Daten werden fast vollständig im Python Skript "multi_custom.py" aufbereitet und erfodern somit nur eine geringe Aufbereitung in MATLAB.

Durch Probemessungen konnte die Funktionalität der Datenerfassung bestätigt werden. Es wurde jeweils eine CUSTOM und SHOT Messung durchgeführt. Die Messdaten wurden wie erwartet aufbereitet und geplottet. Sowohl die GUI, als auch die Python Skripte und die MATLAB Aufbereitung funktioniert für verschiedene Messarten/ -einstellungen.

= Patricia Viebke, 08.01.2022 =
Das Messsystem muss mit mindestens zwei MCC128 betrieben werden. Beim Ausprobieren des Skriptes "custom_scan.py" ist aufgefallen, das dieses nur für die Benutzung eines HATs funktioniert. Es musste ein neues Python Skript geschrieben werden, dass die gleichzeitige Benutzung mehrerer HATs ermöglicht. Hierfür wurde das Skript "multi_custom.py" geschrieben und getestet. Die Funktionsweise ist gleich geblieben, das heißt bei jedem Durchlaufen der Timer Function in der GUI wird ein Zeitstempel und eine bestimmte Anzahl an Messwerten pro Kanal erfasst und direkt an MATLAB zur Weiterverarbeitung übergeben. Mit dem Befehl "system(rpi, '/home/pi/daqhats/examples/python/mcc128/multi_custom.py 10') wird das Skript aufgerufen. In diesem Fall werden pro Messkanal 10 Werte aufgenommen, die Zahl kann nach Bedarf verändert werden.

Im Python Skript "multi_custom.py" wird aktuell die Aufnahme von 9 Messkanälen mit berücksichtigt. Für jeden Sensor ist ein bestimmter Kanal auf dem MCC128 gedacht, damit die Datenverarbeitung leichter gestaltet werden kann. Ein Dokument mit der Zuweisung der Kanäle folgt.

Für die SHOT Messung musste ebenfalls ein Python Skript geschrieben werden, dass die bisherige Verhaltensweise der SHOT Messung beibehält. Hierfür wurde das Skript "multi_shot.py" geschrieben und ist aktuell für die Benutzung von allen drei MCC128 konfiguriert. Das Skript gibt die Daten nicht direkt an MATLAB über, sondern speichert die Daten in einer csv-Datei "buffer.csv" ab und gibt diese an MATLAB. In MATLAB werden die Daten der csv Datei anschließend weiterverarbeitet. Die SHOT Messung wurde bislang ohne Sensoren getestet, die Erfassung von Messwerten und die Vorgehensweise funktionieren einwandfrei. Bei der SHOT Messung wird der Durchflusssensor eingesetzt. Für diesen ist ein eigenes MCC128 geplant. Nach Rücksprache mit Measurement Computing kann entschieden werden, ob das Flowmeter auf dem zweiten HAT benutzt werden kann. Die Frage, ob unterschiedliche Abtastraten pro Kanal einstellbar sind muss hierfür geklärt werden.

Das Skript "multi_custom.py" wurde bereits in die GUI integriert und ein vollständiges Funktionieren der CUSTOM Messung kann bestätigt werden. Die SHOT Messung bedarf noch die Integration in die GUI und Anpassung in der Datenweiterverarbeitung. Auch das Vorgehen für das Bestimmen der Durchflussraten muss in die GUI integriert werden.

= Patricia Viebke, 27.11.2021 =
Die Platine, die an das Raspberry Pi angebracht wird ist angekommen und die Bauteile wurden entsprechend verlötet. Die Stecker für die Sensoren wurden ebenfalls verlötet und die Platine wurde mit dem Raspberry Pi und MCC128 verbunden. Für die Messung mti dem MCC128 müssen die Messkänele des MCCs mit der Platine entsprechend verbunden werden (siehe Beschriftung auf Platine). Zum Beispiel: Soll der NTC1 am CH0 (Channel 0) gemessen werden, so muss eine Verbindung des CH0L und CH0H (Low und High, da Differential) mit den ersten zwei Pins des 8-Pin Steckers (NTC1-4) hergestellt werden.

Für das finale Messsystem sind zwei bzw. drei MCC128 notwendig. Vorerst wird ein MCC128 vollständig konfiguriert, in die GUI integriert und damit eine Testmessung durchgeführt bevor weitere HATs integriert werden. Das HAT wurde über den 40-Pin GPIO mit dem Rasperry Pi verbunden. Mit dem Terminal wird über SSH auf das Raspberry Pi zugegriffen. Nachdem die Updates vorgenommen wurden, wurden die in der daqhats Bibliothek vorhandenen Beispielskripte analysiert. Der Aufbau und die Funktion einzelner Befehle der Beispielskripte musste verstanden werden, um diese abzuändern bzw. anpassen zu können. Für die CUSTOM Messung wurde ein neues Python Skript "custom_scan.py" erstellt, dass auf dem Beispielskript "finite_scan.py" basiert.

Das Skript "finite_scan.py" ist ein Skript, dass nach bestimmter Anzahl aufgenommener Messwerte die Messung beendet. Die Anzahl der Messwerte ist durch die Variable "sample_per_channel" definiert. Diese Art der Messung ist für unsere CUSTOM Messung notwendig. Bislang hat die CUSTOM Messung in der GUI so funktioniert, dass die Funktion TimerFcn in einem ausgewählten zeitlichen Abstand wiederholt abläuft, bis die Messung manuell durch den User beendet wird. Beim Durchlaufen der TimerFcn wurden eine bestimmte Anzahl an Messwerten vom Raspberry Pi geholt und diese gemittelt und in physikalische Größen umgewandelt. Die Vorgehensweise der Messdatenerfassung bzw. Weiterverarbeitung wird größtenteils beibehalten. Mit dem neuen Python Skript kann der User selbstständig bestimmen, wie viel Messwerte pro Durchlaufen der TimerFcn erfasst werden sollen, die dann anschließend in der GUI weiterverarbeitet werden.

Um das neue Python Skript zu verstehen, wird dies im Folgenden schrittweise erläutert.

Zu Beginn des Skriptes müssen Bibliotheken importiert werden. Die Bibliotheken von custom_scan.py sind vom Beispielskript "finite_scan.py" übernommen worden. Zusätzlich wurden sys und time importiert. Anschließen müssen Parameter für die Messung definiert werden. Hierzu gehören:

== Parameter definieren in "custom_scan.py" ==
{| class="wikitable"
|+
|-
! Python Befehl !! Erklärung !! Einstellung
|-
| channels || Kanäle, an denen gemessen werden soll || [0,1,2,3]
|-
| channel_mask || Erstellung einer Maske || chan_list_to_mask(channels)
|-
| num_channels || Anzahl der aktiven Kanäle || len(channels)
|-
| input_mode || Art der Messung - Single End oder Differential || AnalogInputMode.DIFF
|-
| input_range || Definieren des Spannungsbereichs pro Kanal || AnalogInputRange.BIP_10V
|-
| samples_per_channel || Anzahl der zu erfassenden Daten pro Kanal pro Ausführen des Skripts || int(sys.argv[1])
|-
| scan_rate || Abtastrate pro Kanal || 1000
|-
| options || weitere Optionen || OptionsFlags.DEFAULT
|}

Die Anweisung sys.argv[1] bedeutet, dass die Zahl, die nach dem Aufrufen des Skriptes eingegeben wird, die Anzahl der zu erfassenden Daten ist. Befindet man sich im Terminal im gleichen Ordner wie das custom_scan.py Skript, so kann es folgendermaßen getestet werden:

"./custom_scan.py 10" wobei die variierbare Zahl 10 für die samples_per_channel steht. In diesem Fall würde das Python Skript 10 Werte von jedem Kanal ausgeben, dass mit der eingestellten Abtastrate gemessen wurde. Je geringer die Abtastrate eingestellt, desto länger dauert die Messung bei gleicher Anzahl der Samples pro Kanal.

Die Messung im custom_scan.py wird gestartet durch den Befehl hat.a_in_scan.start(Argumente). Gelesen werden die erfassten Messdaten mit hat.a_in_sca_read(Argumente).

Ursprünglich wurden im Skript "finite_scan.py" nur die zuletzt erfassten Daten jedes Messkanals angezeigt. Für das Messsystem ist es jedoch notwendig, dass alle gemessenen Daten gelesen und ausgegeben werden. Dieses wurde mit einer for-Schleife umgesetzt, die sich am Ende des "custom_scan.py" Skriptes befindet. Hier wird ein Zeitstempel erzeugt und die Ausgabe vorbereitet. Die Daten werden nicht zeilenweise ausgegeben, sondern blockweise. Das heißt, wenn beim Aufrufen des Skriptes 10 Messwerte pro Kanal bei 4 Kanälen erfasst werden sollen, so wird ein Zeitstempel und 40 Werte ausgegeben.

Mithilfe eines MATLAB Skriptes wurde die Weiterverarbeitung der importierten Daten getestet. Der Code aus dem Skript muss in die GUI eingepflegt werden.

= Patricia Viebke, 11.11.2021 =
Die MCC 128 sind angekommen. Das vorher verwendete ADSBoard 1256 wurde vom Raspberry Pi abgesteckt, während eines des MCC 128 an das Raspberry Pi angeschlossen wurde. Das Raspberry Pi wurde geupdatet und die Konfiguration ist somit vollständig vorbereitet. Die Funktionalität des MCC128 kann bestätigt werden, auch die Erkennung des MCC von Seiten des Raspberrys ist vorhanden. Am Montag beginnt die Konfiguration des MCCs.

= Patricia Viebke, 08.10.2021 =
Durch Recherche wurde neue Messelektronik bestellt, die die Problematik mit der bestehenden 50 Hz Störfrequenz lösen soll. Es wurde entschieden, das Raspberry Pi als Messgerät weiterhin zu behalten und dies mit HATs (Hardware At The Top) von Measurement Computing Corporation (MCC) zu erweitern. Hierzu wurden drei MCC 128 ausgesucht und bestellt.

Ein MCC 128 ist ein HAT, mit dem entweder 8 analoge Eingänge über Single End oder 4 analoge Eingänge über Differential gemessen werden können. Pro MCC 128 ist eine Abtastrate von 100 kS/s gegeben. Sind 4 Sensoren angeschlossen, so hat jeder von ihnen 25 kS/s zur Verfügung, was ausreichend ist. Für das Messsystem sind die 4 analogen Kanäle über das Differential interessant, da die Sensoren bzw. die Sensorsignale hier gleichzeitig geerdet werden. Es ist geplant, zwei MCC 128 mit den 8 analogen Sensoren zu besetzen. Das dritte MCC 128 ist für die Signalaufnahme des Durchflusssensors gedacht.

Da dadurch die Sensoren bzw. die Sensorsignale gleichzeitig geerdet werden, wird die Behebung der Problematik mit dem 50 Hz Sinusssignal erwartet. Nach Ankunft der Hardware muss diese mit Python konfiguriert werden. Durch Tests wird entschieden, ob die Option mit den MCCs weiterhin verwendet wird. Sollte dies nicht der Fall sein, so steht die NI Messkarte des Typs USB-6210 zur Verfügung. Es wurde bereits eine Platine erstellt und zur Anfertigung gegeben, die für beide Optionen kompatibel ist.

Bis zum 15.11.2021 wird die Lieferung erwartet.

= Patricia Viebke, 17.09.2021 =
Es wurde anhand eines NTCs festgestellt, dass eine Störfrequenz in Form eines Sinussignals vorhanden ist. Bei einer Abtastrate von 500 beträgt die Störfrequenz 6 Hz, bei anderen Abtastraten beträgt diese 50 Hz. Dieses Problem lässt sich auf ein Masseproblem bei der Messelektronik zurückführen. Mit einem provisorischen Erdungsanschluss des Raspberry Pis ist das Problem nicht mehr vorhanden. Das Aufnehmen der Messwerte durch eine NI-Messkarte löst ebenfalls das Problem. Hier muss früh möglichst entschieden werden, welche Messelektronik weiterhin im Messsystem benutzt wird. Für die Problematik mit dem Sinussignal wurde bislang entschieden, dass das Raspberry Pi geerdet werden muss, ansonsten muss es durch andere Messelektronik ersetzt werden. Auf dem Signal der Temperaturmesswerte ist außerdem ein Grundrauschen mit einer Amplitude von 10 mV festgestellt worden. Es muss ein Lösungsansatz für die Bereinigung des Signals erarbeitet und angewendet werden. Für die Temperatur- und Drucksensoren muss das Grundrauschen mit 20 mV in physikalischen Größen ausgedrückt werden und überprüft werden, ob dies noch in der vereinbarten Toleranz liegt.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-05-15T09:42:24Z

Patricia Viebke:

== Übersicht und Zeitplan mit Kaffeeröstereien zur Vermessung ==
Status:

10 - erfasst

50 - in Bearbeitung

70 - in Umsetzung

100 - abgeschlossen

99 - Abbruch
{| class="wikitable"
|+ Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Siebträger?
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|
|10
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

ECM Elektronika

Profitec
|nE61
nE61

E61

nE61
|
|
|10
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

Dalla Corte XT
|nE61
nE61

nE61
|
|
|10
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|
|
|10
|-
|5.
|Rößlers Kaffeerösterei
|Faema E61
|E61
|
|
|10
|-
|6.
|Vogelmaier KaffeeRösterei
|La Marzocco
|nE61
|
|
|10
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|E61
|
|
|50
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|
|
|10
|}

Überprüfen, ob E61 Siebträger bei ECM Elektronica und Bezzera Unica passen. Ggfs. neuen bestellen und mit ELSA Verschraubung ausstatten (Temperatur Siebträgerauslauf).
== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-05-15T08:47:55Z

Patricia Viebke:

{| class="wikitable"
|+ = Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen =
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

ECM Elektronika

Profitec
|nE61
nE61

E61

nE61
|
|
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

Dalla Corte XT
|nE61
nE61

nE61
|
|
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|5.
|Rößlers Kaffeerösterei
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|6.
|Vogelmaier KaffeeRösterei
|La Marzocco
|nE61
|
|
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|E61
|
|
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|
|}

== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Pumpenprüfstand

2024-05-15T08:44:22Z

Patricia Viebke: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || || 10 ||
|-
| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
|-
| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || || 100 ||
|-
| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
|-
| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || || 100 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|}

Mess-System

2024-05-15T08:42:44Z

Patricia Viebke: todo liste

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/8460f4f586a2427b8710163766e76a0a" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

= Mess-System zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen =
Die Dokumentation befasst sich mit dem Aufbau und der Inbetriebnahme eines Messsystem zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen mit einer E61 Brühgruppe. Für die Bestimmung der Betriebsparameter mussten die Sensoren gefertigt und verkabelt werden und eine Benutzeroberfläche programmiert werden, um Messungen durchführen zu können. Für die Drucksensoren und die Wägezelle waren die Nennwerte zu ermitteln mithilfe manueller Messungen mit Kalibriergewichten und -drücken. Die Auswertung der Nennwerte ergab, dass das Wägesystem eine ungenügende Messgenauigkeit darstellt. Aufgrund dieser Erkenntnis musste die gesamte Konstruktion des Wägesystems analysiert werden, ob diese so geeignet ist.

Bei dem Testen des Messsystems anhand erster Probemessungen mit Espressomaschine Lelit Mara X ist aufgefallen, dass der Durchflusssensor Probleme bereitet. Daher wurde für den Sensor eine Signalanalyse durchgeführt, um das Problem zu lokalisieren. Des Weiteren war auffällig, dass beim Messen der Temperatur mit dem Raspberry Pi die Sensoren eine Störfrequenz von 50 Hz aufweisen.

Durch Versuche konnten Erkenntnisse festgestellt werden.

= Teilprojekte =
* [[Mess-System 1|Projektarbeit von Sebastian Czernin, Jonas Pytlik, Michael Zanzinger]]
* [[Mess-System 2|Projektarbeit von Patricia Viebke, Tamiem Sediq, Andreas Turbansich]]
* [[Abschlussarbeit Patricia Viebke|Abschlussarbeit von Patricia Viebke]]
* [[Finalisierung Mess-System|Finalisierung Mess-System Projektarbeit von Patricia Viebke]]
* [[Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen|Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen, Abschlussarbeit von Patricia Viebke]]

Ziel ist ein Mess-System zu entwickeln, mit dem die Parametrierung von im Handel befindlichen Siebträger Espressomaschinen bestimmt werden kann.

Dazu wurden die Merkmale:
* Druck vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor der Brühgruppe
* Brühgruppentemperatur
* Kaffeebezugstemperatur
* Durchflussrate gemessen als Durchfluss in der Maschine
* Durchflussrate gemessen als Masse nach dem Siebträgerauslauf

identifiziert.

= Siebträgermaschinen für erste Vergleichsmessungen =
== Liste der Vergleichsmaschinen ==
{| class="wikitable"
|+
|-
! !! Bezeichnung !! Hersteller !! Webseite !! Brühgruppe !! E61 Kompatibel !! Verfügbarkeit
|-
| 1 || Mina || DALLA CORTE S.R.L. || https://int.dallacorte.com/en/mina.html || Eigenkonstruktion || nein, 54 mm || Bestellung via DVG
|-
| 2 || XENIA || Xenia Expresso GmbH || https://xenia.coffee/ || Eigenkosntruktion || ja || Kontakt zum Hersteller besteht - eventuell Vermessung bei XENIA
|-
| 3 || DE1XL || Decent Espresso || https://de.decentespresso.com/compare || Eigenkonstruktion || ja ||
|-
| 4 || R NINE ONE || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-nine-one.html || E61 || ja ||
|-
| 5 || R58 || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-cinquantotto.html || Eigenkosntruktion? || ja ||
|-
| 6 || MARA X || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/marax-pl62x/ || E61 || ja ||
|-
| 7 || Bianca || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/bianca-pl162t/ || E61 || ja ||
|}
{| class="wikitable"
|+Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio
ECM Elektronika
Profitec
|nE61
nE61
?
?
|
|
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio
Dalla Corte XT
|nE61
nE61
nE61
|
|
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|5.
|Rößlers Kaffeerösterei
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|6.
|Vogelmaier KaffeeRösterei
|La Marzocco
|nE61
|
|
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|nE61
|
|
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|
|
|}

= ToDo-Liste Mess-System =
== Status ==
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätigt 

== ToDo-Liste ==
{| class="wikitable sortable"
|+
|-
! lfd. Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Datenerfassung || [[Definition der Datenerfassung]]
* Python Skripte für SHOT und CUSTOM aktualisieren und optimieren "coffee_shot.py" und "multi_custom.py"
* kontinuierliches Schreiben der Messdaten in csv-Files
* Messprozesse klar definieren (Parameter, Dauer, Ablauf der Messung)
* Messdaten bei wichtigen Entwicklungsstufen aufnehmen und abspeichern
* Raspberry Pi umstellen für direkte Verbindung mit PC
|| || 100 ||
|-
| 2 || Datenerfassung || [[Datenerfassung der Durchflussmessung]]
* Messdaten aufnehmen für Signalanalyse Pumpe
* Signalanalyse für Durchflussraten Berechnung
|| || 100 ||
|-
| 3 || Datenerfassung || [[Datenerfassung bei nicht E61 Brühgruppen]]
* neue Konstruktion montieren
* Sensoren/Einschraubverbindungen fest verbinden
* Definition des Messaufbaus bei nE61 Maschinen
* Evtl. noch weitere Siebeinsätze für andere Maschinen
* Probemessung durchführen
|| Patricia Viebke|| 70 ||
|-
| 4 || Elektronik || [[Mess Elektronik]]
* neue Elektronikplatine anschließen
* Funktion Temperatur-, Druck-, Durchflusssensoren bestätigen
* Funktion der Messung mit Waage bestätigen
* HX711 Abtastrate von 10 Hz auf 80 Hz
|| Armin Rohnen || 70 ||
|-
| 5 || NTC und IR || [[Kalibrierung der NTC-Sensoren|Kalibrierung der Temperatursensoren]]
* NTC in Pumpenprüfstand einbauen und Kalibrierkurve aufnehmen
* Jede Temperaturstufe über 30 s aufnehmen
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsystem implementieren
| || 100 ||
|-
| 7 || Druck || [[Kalibrierung der Drucksensoren]]
* Drucksensor in Pumpenprüfstand als Prüfling einbauen
* Kalibrierprozess aufzeichnen für 0 bis 12 bar
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsytsem einpflegen
| || 100 ||
|-
| 8 || Betriebsfähigkeit Mess-System || [[Erprobung des Mess-Systems]]
* Probemessung durchführen mit kalibrierten Sensoren
* Aufheizverhalten ermitteln E61
* SHOT Messung E61
* Aufheizverhalten nicht E61 Maschine
* SHOT Messung nicht E61 Maschine
|| || 100 ||
|-
| 9 || Wägetechnik || [[Patentrecherche Wägetechnik]] || || 100 ||
|-
| 10 || Wägetechnik || [[Neukonstruktion der Wägetechnik]]
* höhere Steifigkeit
* Intergration Signalaufbereitung
|| || 100 ||
|-
| 15 || Wägetechnik || [[Kalibrierung der Waage]]
* Waage an Messsystem anschließen
* Kalibrierkurve Gramm über 224 Bit Wert mit Eichgewichten
* aufgezeichnete Messwerte gegenüberstellen / Kalibrierkurve ermitteln
| || 100 ||
|-
| 16 || Vermessung von Maschinen || [[Vergleich von Siebträger Maschinen]]
* Feste Parameter definieren z.B. Kaffeemenge, Temperdruck
* Aufheizverhalten von unterschiedlichen Maschinen aufnehmen und gegenüberstellen
* SHOT Messungen mit unterschiedlicher Parametrisierung der Maschine
* statistische Auswertungen / Vergleiche
| Patricia Viebke|| 10 ||
|}

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-05-12T21:01:24Z

Patricia Viebke:

{| class="wikitable"
|+Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

ECM Elektronika

Profitec
|nE61
nE61

E61

nE61
|
|
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

Dalla Corte XT
|nE61
nE61

nE61
|
|
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|5.
|Rößlers Kaffeerösterei
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|6.
|Vogelmaier KaffeeRösterei
|La Marzocco
|nE61
|
|
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|E61
|
|
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|
|}

== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-05-12T21:00:08Z

Patricia Viebke:

{| class="wikitable"
|+Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

ECM Elektronika

Profitec
|nE61
nE61

?

?
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|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

Dalla Corte XT
|nE61
nE61

nE61
|
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|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|5.
|Rößlers Kaffeerösterei
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|6.
|Vogelmaier KaffeeRösterei
|La Marzocco
|nE61
|
|
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|E61
|
|
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|
|}

== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
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| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-05-12T20:59:29Z

Patricia Viebke:

{| class="wikitable"
|+Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

ECM Elektronika

Profitec
|nE61
nE61

?

?
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|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio

Dalla Corte XT
|nE61
nE61

nE61
|
|
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|5.
|Rößlers Kaffeerösterei
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|6.
|Vogelmaier KaffeeRösterei
|La Marzocco
|nE61
|
|
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|nE61
|
|
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|
|}

== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
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|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-05-12T20:58:38Z

Patricia Viebke: /* Leistungsvereinbarung */

{| class="wikitable"
|+Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec
|nE61
nE61 ? ?
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|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio Dalla Corte XT
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|4.
|leonacaffee
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|
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|6.
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|La Marzocco
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|
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|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|nE61
|
|
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|
|}

== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-05-12T20:56:53Z

Patricia Viebke: /* TERMINVEREINBARUNG */

== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== Messungen vorbereiten ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== Terminvereinbarung ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== Signalanalyse und Messwertaufbereitung ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen

2024-05-12T20:56:16Z

Patricia Viebke:

== Leistungsvereinbarung ==

=== Auswahl der zu untersuchenden Maschinen ===
Im ersten Schritt müssen die zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen ausgewählt werden. Aktuell stehen 11 Kaffeeröstereien für die Vermessung ihrer Maschinen zur Verfügung (Tabelle 1).
{| class="wikitable"
|+ TABLE 1: KAFFEERÖSTEREIEN ÜBERSICHT
|-
! Rösterei !! Maschinen !! E61? !! Standort
|-
| Vogelmaier KaffeeRösterei || La Marzocco || nein || München
|-
| SCHNEID-Kaffee OHG || Dalla Corte DC Pro || nein || München
|-
| care4coffee || La Marzocco KB90 || nein || München
|-
| kaffeeart || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio Dalla Corte XT || nein nein nein || Augsburg
|-
| Rösterei Bohnenschmiede || Dalla Corte Mina Dalla Corte Evo2 Fiorenzato Ducale || nein nein ja || Wehringen
|-
| leonecaffee || Faema E61 || ja || Holzkirchen
|-
| Rößlers Kaffeerösterei || Faema E61 || ja || Höhenkirchen
|-
| Dinzler Kaffeerösterei AG || Dalla Corte Mina Dalla Corte Studio ECM Elektronika Profitec || nein nein ja ja || Irschenberg
|-
| Kaffeewerkstatt || Dalla Corte Mina || nein || Neuried
|-
| Kaffeerösterei || kA || kA || Herrsching
|-
| Widmann Kaffee || Nuova Simonelli Aurelia Brasilia Opus Suplima Verschiedene ECM || kA kA ja || Ottersberg
|}

Aus den Kaffeeröstereien müssen diejenigen ausgewählt werden, welche besonders relevant für die Entwicklung sind. Eine Vermessung aller Maschinen an allen Standorten führt zu einer übermäßigen Anzahl an Messreihen, welche eine sinnvolle und übersichtliche Gegenüberstellung nicht gewährleistet. Für die Formulierung eines aussagekräftigen Fazits, wird der Fokus auf die Vermessung einiger Espressomschinen Hersteller reduziert.
Es wird der Fokus auf folgende Modelle gelegt:
* Faema E61
* Dalla Corte
* La Marzocco
Damit der Standort für die Vermessung so wenig wie möglich gewechselt werden muss, werden die Röstereien ausgewählt, welche üerwiegend die zur Untersuchung angestrebten Siebträger Maschinen besitzen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Röstereien, welche unterschiedliche Modelle des gleichen Herstellers vorliegen haben. Dadurch wird ggfs. die Anzahl der bodenlosen Siebträger und Kunsstoffeinsätze reduziert und somit ist weniger Mess-Equipment zu transportieren.

Dadurch fällt die Auswahl auf die Röstereien:
* Kaffeewerkstatt München (Dalla Corte Mina)
* kaffeeart in Augsburg (nE61, Dalla Corte Modelle)
* Dinzler Kaffeer¨osterei (nE61, Dalla Corte Modelle und E61 Modelle)
* leonecaffee / Rößlers Kaffeerösterei (Faema E61)
* Vogelmaier KaffeeRösterei (La Marzocco)

Daraus ergibt sich eine Anzahl von 10 Siebträger Espressomachinen, welche mit dem Mess-System vermessen werden. Als zusätzliche Versuchsobjekte stehen die Bezzera Unica (E61) und die Gaggia TE (nE61) im Labor zur Verfügung.

=== MESSUNGEN VORBEREITEN ===
Nachdem die Hersteller und Modelle der zu untersuchenden Siebträger Espressomaschinen bekannt sind, müssen Vorbereitungen zu dem Vermessungsprozess getroffen werden.

==== Kunststoffeinsätze für nE61 ====
Bei nicht E61 Kaffeemaschinen muss geklärt werden, welcher bodenloser Siebträger mit einem passenden Sieb für doppelten Kaffee benötigt wird. An diesem Punkt muss recherchiert werden, ob der Siebträger zum Beispiel bei Dalla Corte Modellen Hersteller übergreifend ist.

Bei bekannten Siebtrögermaßen muss für das Anschließen der Brühgruppen Erweiterung bei nicht E61 Maschinen ein Kunststoffeinsatz konstruiert und 3D gedruckt werden. Der Einsatz wird in den bodenlosen Siebträger gelegt und über einen ELSA Anschluss wird die Brühgruppenerweiterung adaptiert. Für die Fertigung muss der lebensmittelzertifizierte Kunststoff verwendet werden, da dieser die benötigte Temperaturbeständigkeit aufweist.

==== Messprozesse definieren ====
Bevor die Vermessungen gestartet werden, muss ein Prozess festgelegt werden, wie die Messungen ablaufen.

Es ist sinnvoll die Termine so zu vereinbaren, dass die Kaffeemaschine kalt vorzufinden ist, da die Erfassung von zwei Aufheizverhalten angestrebt wird. Bei einer E61 ist geplant, im ersten Durchgang die Temperatur der Boileroberfläche und über die E61 Messstelle zu erfassen. Ist die Maschine am Festwasseranschluss befestigt, so ist ein einfaches Abkühlen durch Durchspülen möglich. Dieser Vorgang kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Für ein zweites Aufheizverhalten wird der IRSensor auf die Brühgruppenoberfläche platziert. Bei einer nE61 Siebträger Maschine wird der gleiche Prozess mit dem IR-Sensor durchgeführt unter Vernachlässigung des Einsatzes des NTCs für die E61 Messstelle.

Nachdem die Maschine betriebsbereit ist, können Kaffeebezüge vermessen werden. Hier muss das Vorgehen zwischen E61 und nicht E61 unterschieden werden.

Bei einer nicht E61 können folgende Messstellen parallel gemessen werden: Temperatur am Siebträgerauslauf , Temperatur vor KP , Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Druck, Flowmeter, Waage. Wenn möglich wird zusätzlich zur Waage das in der Maschine verbaute Digmesa Nano verwendet,
um die Durchflussrate zu messen. Falls dies nicht möglich ist, wird die Durchflussrate rein über die Waage erfasst.

Bei einer E61 Siebträger Maschine ist es nicht möglich den Druck und die Temperatur an der E61 Messstelle parallel zu messen. Daher müssen die Parameter nacheinander erfasst werden. Diese sind in Kombination mit der Temperatur am Siebträgerauslauf, Temperatur vor Brühgruppe, Temperatur IR, Flowmeter und Waage möglich. Es werden 5 Kaffeebezüge mit dem Druck E61 durchgeführt, anschließend wird der Drucksensor mit einem NTC getauscht und es werden nochmal 5 Kaffebezüge erfasst.

=== TERMINVEREINBARUNG ===
Die ausgewählten Röstereien werden per E-Mail oder Telefon kontaktiert und ein Termin für die Vermessungen wird festgelegt. Die Termine sind für Juni geplant. Der Termin mit der Kaffeewerkstatt in München wird vorgezogen, da dieser die Fuktionalität des Brühgruppeneinsatzes für die Dalla Corte Mina testet. Die weiteren vier Röstereien werden auf die 4 Wochen im Juni verteilt.

=== SIGNALANALYSE UND MESSWERTAUFBEREITUNG ===
Das Signal der Waage muss einer Filterung unterzogen werden, welches die Ausreiser eliminiert. Bei der Vermessung der Maschinen muss davon ausgegangen werden, dass der Zugriff zum Flowmeter nicht immer möglich sein wird. In diesem Fall kann die Durchflussrate über die erfasste Kaffeeausflussmenge der Waage errechnet werden. Hierfür muss ein Algorithmus erstellt werden, welcher aus den Rohdaten den Durchflussratenverlauf ermittelt.

Die erfassten Messreihen müssen sortiert und ausgewertet werden. Die Daten vom Aufheizverhalten und der Kaffeebezüge müssen so aufbereitet werden, dass aussagekräftige Fazite formulierbar sind.

Systemüberprüfung

2024-05-12T20:51:20Z

Patricia Viebke:

<htmltag tagname="img" src="http://vg06.met.vgwort.de/na/a3c4ce2f04fe4243af860277dbe05308" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

== Patricia Viebke, 12.05.2023 ==
Für die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandes ist das Ziel definiert, diesen über einen Benutzeroberfläche zu bedienen und überwachen. Hierfür muss im ersten Schritt der physikalische Aufbau optimiert werden, um das System zu vereinfachen. Der Prüfstand hat zwei Messbalkone, die für die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren verwendet werden. Die Messbalkone werden demnach als Temperaturstrang und Druckstrang definiert. Durch das Montieren der Messbalkone auf die von der Pumpe gegeünberliegene Seite, bietet der Prüfstand mehr Übersichtlichkeit. Auch die Verbindungen mit Rohren zwischen den Komponenten sind einfacher nachzuvollziehen. Im nächsten Schritt müssen die Basisfunktionen des Prüfstandes definiert werden. Anhand der Basisfunktionen wird die Position der Magnetventile ermittelt. Es werden fünf Magnetventile verwendet, um die Basisfunktionen umzusetzen. Zu den Basisfunktionen gehört die Wasserbefüllung und -entleerung, die Entlüftung des Systems und das Durchspülen.

Für die Überwachung des Prüfstandes wird Sensorik benötigt. Es ist die Überwachung von Temperatur, Druck, Durchflussrate, Wasserfüllstand im Boiler, Wellendrehzahl- und drehmoment geplant. Für die Überwachung müssen die einzelnen Sensoren in Betrieb genommen werden. Im ersten Schritt müssen diese physikalisch in das System verbaut werden. \\

Für die Inbetriebnahme der Prüfstandskomponenten wird eine Stromversorgung benötigt. Es werden ein 24 V Netzteil und ein Leistungsnetzteil verwendet, welche über das Hausnetz versorgt werden. Für die Sensorik ist eine verringert Spannung notwendig. Es werden zwei neue Elektronikplatinen ausgelegt und auf dem Prüfstand montiert. Anhand der 230V-SSR-Platine findet die Ansteuerung der Magnetventile und des Leistungsnetzteils statt. Weiter werden hier das Heizelement und die Netzteile mit Strom versorgt. Die zweite Platine stellt Verteilerklemmen zur Verfügung, über welche die Sensorik bespeist wird. Da unterschiedliche Spannungen benötigt werden, wird hier zwischen einem 5 V und 24 V Verteiler unterschieden.

Die Sensorik und die Komponenten werden mit der Elektronik verkabelt. Die Kabel sind in Kabelkanälen am Prüfstand gelegt. Damit Messwerte erfasst werden können, wird das Modul 9220 von National Instruments verwendet.

Während der Inbetriebnahme der Sensoren sind einige Probleme aufgefallen. Zum Einen ist aufgrund defekter Messumformer eine Inbetriebnahme der Temperatursensoren nicht möglich. Bei der Überprüfung des Drehzahlsensors ist ein Durchschlagen der Impulse auf die anderen Messkanäle aufgefallen. Nach Fehleranalyse basiert der Fehler aufgrund eines defekten Spannungsregler auf der Verteilerplatine. Durch den Einsatz eines externen 5 V Netzteils, wurde das Problem behoben. Weiter hat sich bei der Überprüfung des Drehmomentsensors herausgestellt, dass dieser keinen logischen Werte liefert, da dieser ebenfalls defekt ist.

Die über die Messkarte erfassten Messdaten werden an MATLAB übertragen, wo eine Signalaufbereitung für jeden Sensortyp stattfindet.

Damit der Prüfstand über einen PC bedient werden kann, ist eine Benutzeroberfläche zu programmieren. Mit dem Appdesigner wird eine GUI programmiert, welche die Kommunikation zwischen dem Raspberry Pico und MATLAB herstellt. Durch Betätigen von Buttons in der GUI werden die entsprechenden Codezeilen an den Raspberry Pico übertragen, dass die Steuerung der Komponenten ermöglicht.

Ein Endziel des Prüfstandes ist, eine Kalibrierung für Druck- und Temperatursensoren durchzuführen. Hierfür müssen Regelprozesse programmiert werden. Aufgrund fehlender Messumformer ist nur die Entwicklung einer Druckregelung möglich. In der MATLAB\textsuperscript{\textregistered} GUI wird ein PID-Regler für den Druck integriert. Hierfür muss zuerst der maximale zu erreichende Druck ermittelt werden. Durch vollständiges Schließen des Pumpenbypass und maximaler Pumpenleistung ist ein Druck von maximal 8.5 bar erreicht. Innerhalb des Druckbereichs ist die Regelung auf einen bestimmten Druck unter Angabe von Kontrollpunkten möglich. Der Regler funktioniert, jedoch besteht hier Optimierungsbedarf an den Regelparametern für präziseres Erreichen der Messwerte und der Stabilität des Regelverhaltens.

== Patricia Viebke, 28.04.2023 ==
Der Pumpenprüfstand ist trotz einiger Probleme einsatzbereit. Durch die integrierte Sensorik und Elektronik ist es möglich den Druck des Prüfstands zu parametrieren.

Für die Absicherung muss der maximale Druck des Prüfstands mit dem aktuellen Antrieb ermittelt werden. Mit der verbauten Flügelzellenpumpe bei voller Leistung wird ein maximaler druck von 8.5 bar erreicht. Dieser ist geringer als erwartet. Zukünftig muss eine andere Pumpe oder ein stärkerer Antrieb verwendet werden.

Eine Druckregelung ist umgesetzt, jedoch ist hier noch Optimierungspotential in der Präzision. Der eingestellte Druck wird durch das Zusammenspiel der Komponenten jedoch automatisch erreicht.

= Patricia Viebke, 16.10.2022 =
Der Aufbau des Pumpenprüfstandes wurde überprüft, anhand des bereits vorhandenen Hydraulikplans [86]. Der Hydraulikplan musste angepasst werden, da statt eines Dosierventils nun ein digitales Dosierventil (Schrittmotor) verwendet wird. Der aktuelle Aufbu entspricht vollständig dem Hydraulikplan.
Weiter wurden die Verbindungen zwischen den Komponenten geändert. Es wurden direkte Verbindungen erzeugt, um Eck-Verbindungsstücke zu vermeiden. Durch den verringerten Einsatz von Eckstücken sind die Verbindungen und der gesamte Aufbau einfacher zu erkennen. Hierfür wurde unter anderem die Pumpe um 90° gedreht.
Der Pumpenprüfstand hat immer noch Optimierungspotential an den Verbinungsstücken. Die Optimierung wird im Laufe der kommenden Woche durchgeführt.

= Armin Rohnen, 03.10.2022 =
Die eingesetzten Komponenten müssen auf Richtigkeit überprüft werden. Hierzu gehören die verwendeten Antriebe, Pumpen, Ventile und Sensoren. Die Verbindung dieser Komponenten muss ebenfalls auf Richtigkeit überprüft werden. Bei den Schlauchverbindungen muss sich überlegt werden, wie man Eckverbindungen vermeidet und somit allgemein weniger Schlauchmaterial verwendet. Weiter ist es hier sinnvoll einen Plan zu erstellen, der den gesamten Aufbau der Pumpenprüfstands zeigt. Auf der elektronischen Seite muss die Richtigkeit der Kabelverbindungen der Prüflingssensoren zu dem Microcontroller STM32 gewährleistet werden. Weiter besteht die Aufgabe, die Heizleistung des Heizelements im Boiler herauszufinden. Diese wird benötigt für die Auslegung einer neuen Basisplatine.

Pumpenprüfstand

2024-05-12T20:05:39Z

Patricia Viebke: /* ToDo-Liste Pumpenprüfstand */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/e6c7ba81ea7a4f83b2cb23f041a9a4f6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

Die Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands baut auf der Projektarbeit [25] auf. Dabei sollen die Druck- und Temperatursensoren mithilfe von Referenzsensoren kalibriert werden, sowie verschiedene Pumpen und Elektromotoren getestet werden können.

Das Ziel der Kalibrierung ist die Minimierung der Abweichungen zwischen den Sensoren, um geschmackliche Unterschiede des Kaffees zu reduzieren.

Es liegen zu Beginn alle hydraulischen Bauteile und Sensoren vor, diese werden nach einem eigenen optimierten Plan verbaut. Die Elektronik liegt nur teilweise vor, deswegen wird zur Inbetriebnahme eine Übergangslösung ohne die Basisplatine gefunden. Bei der Inbetriebnahme werden alle Bauteile auf Ihre Funktionen getestet, dazu wird auch die Dichtheit aller Schläuche, Ventile etc. sichergestellt. Für die Prüfstandsteuerung wird ein MicroPython Skript geschrieben und für das Messen ein MATLAB® Skript.

= Durchgeführte Projekt-, Praktikums- und Abschlussarbeiten =
[25] [[:Datei:20210219 Dokumentation Kalibrierung.pdf|Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021 
[35] [[:Datei:Praktikumsbericht-komprimiert.pdf|Stephan Hase, Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021 
[54] [[:Datei:20220211_Abschlussbericht_Inbetriebnahme_Pumpenprüftstand_Kum_Hubner.pdf|Eric Hübner, Semih Kum, Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022 
[95] Patricia Viebke, [[Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandfs]], Projektarbeit 2022/23 

= Status =
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätig 

= ToDo-Liste Pumpenprüfstand =

{| class="wikitable"
|+
|-
! lfd.-Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Hardware || [[Antriebskomponenten Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 2 || Hardware || [[Umbau auf AVS Römer Außenzahnradpumpe]] || || 10 ||
|-
| 3 || Stuerung || [[Elektronik Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 4 || Software || [[Grundfunktionen der MCU und mehrere MCUs|Grundfunktionen der MCU]] || || 100 ||
|-
| 5 || Software || [[Schnittstelle MATLAB® / MCU Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 6 || Software || [[MATLAB® GUI]] || Patricia Viebke || 90 ||
|-
| 7 || Funktion || [[Funktionstest und Dichtheitsprüfung Pumpenprüfstand]] || || 100 ||
|-
| 8 || Funktion || [[Betriebstest Getriebepumpe]] (Fluido-tech) || || 100 ||
|-
| 9 || Funktion || [[Inbetriebnahme DC Antriebe Pumpenprüfstand]] || || 99 ||
|-
| 10 || Funktion || [[Systemüberprüfung]] || Patricia Viebke || 70 ||
|-
| 11 || Dokumentation || [[Hydraulikplan und Komponentenliste]] || || 100 ||
|-
| 12 ||Dokumentation ||[[Datenblätter]] || ||100||
|-
| 13 || Betriebssoftware || [[:Datei:GUI Pumpenpruefstand.mlapp.zip|MATLAB GUI Pumpenprüfstand]] || ||100 ||
|}

Mess-System

2024-05-12T20:04:21Z

Patricia Viebke:

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/8460f4f586a2427b8710163766e76a0a" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

= Mess-System zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen =
Die Dokumentation befasst sich mit dem Aufbau und der Inbetriebnahme eines Messsystem zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen mit einer E61 Brühgruppe. Für die Bestimmung der Betriebsparameter mussten die Sensoren gefertigt und verkabelt werden und eine Benutzeroberfläche programmiert werden, um Messungen durchführen zu können. Für die Drucksensoren und die Wägezelle waren die Nennwerte zu ermitteln mithilfe manueller Messungen mit Kalibriergewichten und -drücken. Die Auswertung der Nennwerte ergab, dass das Wägesystem eine ungenügende Messgenauigkeit darstellt. Aufgrund dieser Erkenntnis musste die gesamte Konstruktion des Wägesystems analysiert werden, ob diese so geeignet ist.

Bei dem Testen des Messsystems anhand erster Probemessungen mit Espressomaschine Lelit Mara X ist aufgefallen, dass der Durchflusssensor Probleme bereitet. Daher wurde für den Sensor eine Signalanalyse durchgeführt, um das Problem zu lokalisieren. Des Weiteren war auffällig, dass beim Messen der Temperatur mit dem Raspberry Pi die Sensoren eine Störfrequenz von 50 Hz aufweisen.

Durch Versuche konnten Erkenntnisse festgestellt werden.

= Teilprojekte =
* [[Mess-System 1|Projektarbeit von Sebastian Czernin, Jonas Pytlik, Michael Zanzinger]]
* [[Mess-System 2|Projektarbeit von Patricia Viebke, Tamiem Sediq, Andreas Turbansich]]
* [[Abschlussarbeit Patricia Viebke|Abschlussarbeit von Patricia Viebke]]
* [[Finalisierung Mess-System|Finalisierung Mess-System Projektarbeit von Patricia Viebke]]
* [[Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen|Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen, Abschlussarbeit von Patricia Viebke]]

Ziel ist ein Mess-System zu entwickeln, mit dem die Parametrierung von im Handel befindlichen Siebträger Espressomaschinen bestimmt werden kann.

Dazu wurden die Merkmale:
* Druck vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor der Brühgruppe
* Brühgruppentemperatur
* Kaffeebezugstemperatur
* Durchflussrate gemessen als Durchfluss in der Maschine
* Durchflussrate gemessen als Masse nach dem Siebträgerauslauf

identifiziert.

= Siebträgermaschinen für erste Vergleichsmessungen =
== Liste der Vergleichsmaschinen ==
{| class="wikitable"
|+
|-
! !! Bezeichnung !! Hersteller !! Webseite !! Brühgruppe !! E61 Kompatibel !! Verfügbarkeit
|-
| 1 || Mina || DALLA CORTE S.R.L. || https://int.dallacorte.com/en/mina.html || Eigenkonstruktion || nein, 54 mm || Bestellung via DVG
|-
| 2 || XENIA || Xenia Expresso GmbH || https://xenia.coffee/ || Eigenkosntruktion || ja || Kontakt zum Hersteller besteht - eventuell Vermessung bei XENIA
|-
| 3 || DE1XL || Decent Espresso || https://de.decentespresso.com/compare || Eigenkonstruktion || ja ||
|-
| 4 || R NINE ONE || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-nine-one.html || E61 || ja ||
|-
| 5 || R58 || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-cinquantotto.html || Eigenkosntruktion? || ja ||
|-
| 6 || MARA X || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/marax-pl62x/ || E61 || ja ||
|-
| 7 || Bianca || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/bianca-pl162t/ || E61 || ja ||
|}
{| class="wikitable"
|+Übersicht ausgewählter Vergleichsmaschinen
!
!Standort
!Modell
!Brühgruppe
!Termin Vermessung
!Status
|-
|1.
|Kaffeerösterei München
|Dalla Corte Mina
|nE61
|
|
|-
|2.
|Dinzlers Kaffeerösterei
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio
ECM Elektronika
Profitec
|nE61
nE61
?
?
|
|
|-
|3.
|kaffeeart
|Dalla Corte Mina
Dalla Corte Studio
Dalla Corte XT
|nE61
nE61
nE61
|
|
|-
|4.
|leonacaffee
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|5.
|Rößlers Kaffeerösterei
|Faema E61
|E61
|
|
|-
|6.
|Vogelmaier KaffeeRösterei
|La Marzocco
|nE61
|
|
|-
|7.
|Labor
|Bezzera Unica
|nE61
|
|
|-
|8.
|Labor
|Gaggia TE
|nE61
|
|
|}

= ToDo-Liste Mess-System =
== Status ==
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätigt 

== ToDo-Liste ==
{| class="wikitable sortable"
|+
|-
! lfd. Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Datenerfassung || [[Definition der Datenerfassung]]
* Python Skripte für SHOT und CUSTOM aktualisieren und optimieren "coffee_shot.py" und "multi_custom.py"
* kontinuierliches Schreiben der Messdaten in csv-Files
* Messprozesse klar definieren (Parameter, Dauer, Ablauf der Messung)
* Messdaten bei wichtigen Entwicklungsstufen aufnehmen und abspeichern
* Raspberry Pi umstellen für direkte Verbindung mit PC
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 2 || Datenerfassung || [[Datenerfassung der Durchflussmessung]]
* Messdaten aufnehmen für Signalanalyse Pumpe
* Signalanalyse für Durchflussraten Berechnung
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 3 || Datenerfassung || [[Datenerfassung bei nicht E61 Brühgruppen]]
* neue Konstruktion montieren
* Sensoren/Einschraubverbindungen fest verbinden
* Definition des Messaufbaus bei nE61 Maschinen
* Evtl. noch weitere Siebeinsätze für andere Maschinen
* Probemessung durchführen
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 4 || Elektronik || [[Mess Elektronik]]
* neue Elektronikplatine anschließen
* Funktion Temperatur-, Druck-, Durchflusssensoren bestätigen
* Funktion der Messung mit Waage bestätigen
* HX711 Abtastrate von 10 Hz auf 80 Hz
|| Armin Rohnen || 90 ||
|-
| 5 || NTC || [[Kalibrierung der NTC-Sensoren|Kalibrierung der Temperatursensoren]]
* NTC in Pumpenprüfstand einbauen und Kalibrierkurve aufnehmen
* Jede Temperaturstufe über 30 s aufnehmen
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsystem implementieren
| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 6 || Infrarot || [[Kalibrierung des Infrarot Sensors|Kalibrierung des Infrarot Sensors x]]
* Stelle an Pumpenprüfstand vorbereiten für Kalibrierung (Matten Sticker aufkleben)
* Kalibrierprozess aufzeichnen
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsystem einpflegen
| Patricia Viebke|| 10 ||
|-
| 7 || Druck || [[Kalibrierung der Drucksensoren]]
* Drucksensor in Pumpenprüfstand als Prüfling einbauen
* Kalibrierprozess aufzeichnen für 0 bis 12 bar
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsytsem einpflegen
| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 8 || Betriebsfähigkeit Mess-System || [[Erprobung des Mess-Systems]]
* Probemessung durchführen mit kalibrierten Sensoren
* Aufheizverhalten ermitteln E61
* SHOT Messung E61
* Aufheizverhalten nicht E61 Maschine
* SHOT Messung nicht E61 Maschine
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 9 || Wägetechnik || [[Patentrecherche Wägetechnik]] || || 100 ||
|-
| 10 || Wägetechnik || [[Neukonstruktion der Wägetechnik]]
* höhere Steifigkeit
* Intergration Signalaufbereitung
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 15 || Wägetechnik || [[Kalibrierung der Waage]]
* Waage an Messsystem anschließen
* Kalibrierkurve Gramm über 224 Bit Wert mit Eichgewichten
* aufgezeichnete Messwerte gegenüberstellen / Kalibrierkurve ermitteln
| Patricia Viebke|| 50 ||
|-
| 16 || Vermessung von Maschinen || [[Vergleich von Siebträger Maschinen]]
* Feste Parameter definieren z.B. Kaffeemenge, Temperdruck
* Aufheizverhalten von unterschiedlichen Maschinen aufnehmen und gegenüberstellen
* SHOT Messungen mit unterschiedlicher Parametrisierung der Maschine
* statistische Auswertungen / Vergleiche
| Patricia Viebke|| 10 ||
|}

Datenerfassung bei nicht E61 Brühgruppen

2024-05-12T19:50:34Z

Patricia Viebke:

[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

== Patricia Viebke, 12.05.2024 ==
Das Mess-System hat zum Ziel E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen zu vermessen. Für die Vermessung von eigenkonstruierten Brühgruppen, muss eine Erweiterung entwickelt werden. Für das Messen muss zwischen manuellem und automatisiertem Kaffeebezug unterschieden werden. Bei einem automatisierten Vorgang des Kaffeebezugs ist der Vorgang über die Zeit bzw. über den Durchfluss festgelegt. Hierfür wird im nE61 Siebträger ein Kunststoffeinsatz benötigt, welcher die Totzeit des Wasserzulaufs minimiert. Bei manuellem Bezug wird dieser Einsatz nicht benötigt, da der Kaffeebezug nach beliebiger Zeit gestoppt werden kann. Der Einsatz wird in ein Sieb eingesetzt. In der unteren Bohrung wird ein ELSA Anschluss eingeschraubt. Über diesen wird über 6 mm Rohre die erweiterte Brühgruppe befestigt.

Als Erweiterung wird ein Adapter entwickelt, welche als E61 Brühgruppe fungiert. Der Adapter bietet den Vorteil, dass Temperatur und Druck vor dem Kaffeepuck gleichzeitig erfasst werden. Eine Bohrung im Brühgruppeneinsatz stellt die Messstelle für den Druck dar. Die Temperatur vor dem Kaffeepuck wird über Rohrverbindungen und ELSA Anschluss zwischen nE61 Siebträger und erweiterte Brühgruppe eingesetzt.

== Halteblech - Patricia Viebke, 27.05.2023 ==
[[Datei:20230527 E61BrühgruppeMesssystem PV.png|mini|Abb1: E61 Brühgruppe für das Messsystem]]
Die erweiterte Brühgruppe ist so gestaltet, dass sie nicht direkt unter der nE61 Kaffeemaschine angebaut wird. In den Siebträger der nE61 Maschine wird der Siebeinsatz in das Sieb gelegt. Hier wird im unteren Teil eine Einschraub Verschraubung von AVS Römer eingeschraubt. Damit kann über ein Rohrstück der Temperatursensor angeschlossen werden. Die andere Seite des Temperatursensors wird mit einem Schlauchstück an die E61 Brühgruppe angeschlossen. Diese besteht aus dem E61 Brühgruppeneinsatz (hellgrün), Siebträgeraufnahme (türkis), Wasserverteiler (blau), Dusche (orange) und Halteblech (rot). Über das Halteblech wird der Brühgruppeneinsatz und die Siebträgeraufnahme miteinander verbunden. Das Halteblech ist für die Aufnahme der Kräfte verantwortlich. An der labortechnischen Maschine ist ein 2 mm Blech verbaut, dass so gebogen ist, dass die Kräfte aufgenommen werden.

Die Brühgruppen Erweiterung ist portabel und somit lose. Die Dicke des Halteblechs muss erneut ausgelegt werden.

Die Festigkeit des Materials wird anhand der auftretenden Scherspannung zwischen dem Brühgruppeneinsatz und der Siebträgeraufnahme berechnet (rote Markierung im Bild). Es handelt sich hier um ein rundes Teil wodurch sich die Kraft auf die Mantelfläche verteilt.

Die Kraft von 5 kN, wirkt auf die Fläche <math>A = 2\cdot\pi\cdot12,3 mm \cdot 42 mm</math>. Es gilt <math>\tau_{max} < \tau_{zul}</math> mit einer zulässigen Scherspannung von <math>\tau_{zul} = 190\ \frac{N}{mm^2} \cdot 0,6 = 114 \ \frac{N}{mm^2}</math>. Die maximal auftretende Spannung errechnet sich durch die auftretende Kraft auf die Mantelfläche. <math>\tau_{max} = \frac{5.000 N}{2\cdot\pi\cdot12,3 mm\cdot42 mm} = 1,54 \frac{N}{mm^2}</math>. Es ist nachgewisen, dass Edelstahl ausreichend fest für die Belastung ist. Anschließend wird die Steifigkeit mittels der Balkentheorie überprüft.

Für die Auslegung der Steifigkeit wird die zulässige Spannung für Edelstahl X5CrNi18-10 (1.4301) verwendet (Roloff Matek TB 1-1).

<math>\sigma_{zul}=190 \ \frac{N}{mm^2}</math>
[[Datei:20230527 Messsystem Halteblech PV.png|mini|Halteblech mit den Bohrungen]]
Die Breite des Halteblechs ist definiert mit b = 120 <math>mm</math>. Das maximale Biegemoment findet an der Stelle b = 60 <math>mm</math> statt mit dem Wert <math>M_{max}=300.000 \ N\cdot mm</math>. Folglich kann das erforderliche Widerstandsmoment des Querschnitts über das Moment und die zulässige Spannung errechnet werden.

<math>W_{erf}=\frac{M}{\sigma_{zul}} = 11.538 \ mm^3</math>

Durch Umstellen der Formel für das Widerstandsmoment über das Flächenträgheitsmoment <math>I</math> und des Abstands zur neutralen Faser <math>z_{max} = \frac{h}{2}</math>.

<math>W_{erf}=\frac{I}{z_{max}} \Rightarrow h = \sqrt{\frac{6\cdot W_{erf}}{b}} = 8,8 mm </math>.

Für die Auswahl passender Schrauben wird beschlossen, das Halteblech mit einer Dicke von 10 mm zu konstruieren. Es werden statt bisher verwendeten M4x25 Senkkopfschrauben nun M4x35 Ausführungen verwendet.

Die Durchgangsbohrungen in der Platte sind übernommen aus dem Brühgruppeneinsatz und der Siebträgeraufnahme von der [[Konstruktionsanpassungen der Brühgruppe|Skizze von Felix Kistler (03.11.2022).]] Die Platte ist um 4 Durchgangsbohrungen in den Ecken für eine M8 Schraube erweitert. Über diese Bohrungen wird die Platte mit M8x25 Innensechskantschrauben mit verstellbaren Beinen versehen.

== Siebeinsatz Adapter - Patricia Viebke, 10.05.2023 ==
[[Datei:20230509 SiebtragerEinsatz.jpg|mini|Einsatz für den Siebträger ]]
Nachdem beschlossen wurde welcher Temperatursensor sich aufgrund seiner Reaktionszeit für das Messsystem eignet, kann der Brühgruppenadapter konstruiert werden. Es wird ein Sensor von AVS Römer verwendet, der über ELSA Anschlüsse mit ø<htmltag tagname="img" src="http://vg02.met.vgwort.de/na/d7fbc47ff25947159aecec7c9696edaf" width="1" height="1" alt=""></htmltag> 6 <math>mm</math> Schläuchen integriert werden kann.

Für den Adapter ist ein Einsatz geplant, über welchen die nE61 Espressomaschine mit der Sensorik und dem E61 Brühgruppe verbunden wird. Der Brühgruppenadapter wird so konstruiert, dass möglichst wenig Totvolumen im nE61 Siebträger auftritt. Je höher das Totvolumen, desto mehr Wasser muss die Pumpe befördern, bevor ein Druckaufbau nachzuweisen ist.

Die erste Vermessung wird an der Dalla Corte Mina durchgeführt. Hierzu liegt ein passender Siebträger und ein Sieb mit 26 mm Höhe vor. Der Adapter hat eine Breite von 54,7 <math>mm</math> und eine Höhe von 25 <math>mm</math>. Die Bohrung im unteren Teil des Adapters stellt die Kernlochbohrung eines 1/4" Gewindes dar. Hier muss ein 1/4" Gewinde geschnitten werden und anschließend der passende ELSA Anschluss für einen 6 <math>mm</math> Schlauch eingeklebt werden.

== Auswahl der Temperatursensoren - Patricia Viebke, 04.05.2023 ==
Für die Erfassung des Drucks und der Temperatur an Kaffeemaschinen ohne E61 Brühgruppe ist die Entwicklung eines Messadapters notwendig. Ein erster Brühgruppenadapter wurde bereits entwickelt und gefertigt. Die Erkenntnisse sind der Dokumentation [<nowiki/>[[:Datei:20220224 Bachelorarbeit PatriciaViebke.pdf|55]]] zu entnehmen.

Bei Wareneingang ist aufgefallen, dass die angegebenen Toleranzen von <math>\pm</math> 0.3 <math>mm</math> überschritten wurden. Dadurch war die Integration des Temperatur- und Drucksensors nicht möglich.

Weiter hat sich der Drucksensor als nicht brauchbar gezeigt. Die vier Litzen der Brückenschaltung des Drucksensors sind über eine Klebeverbindung mit dem Sensor verbunden. Die Klebeverbindung richt nicht aus und die Litzen lösten sich vom Sensor. Es wird beschlossen zukünftig ein anderen Sensor zu verwenden. Es wird ein Relativdrucksensor von B+B Sensors mit einem Messbereich von 0 bis 25 bar verwendet. Der Drucksensor bietet über das G 1/4 Gewinde eine mechanische Integrationsmöglichkeit.
[[Datei:20230504 VergleichTempSensoren.png|mini|Vergleich Temperatursensoren]]
Es wird ein neuer Brühgruppenadapter konstruiert, der die bisher gesammelten Erkenntnisse berücksichtigt. Bei der Neukonstruktion werden die Optionen für die Temperaturmessung überprüft. Hierfür wird die Reaktionszeit der Temperatursensoren überprüft. Da es sich bei allen Sensoren um NTCs handelt, wird für jeden dieser ein Spannungsteiler auf dem Breadboard aufgebaut. Für eine erste Vergleichsmessung werden drei Sensoren verwendet.

Der ursprünglich verwendete NTC Sensor (selbst gefertigt) wird mit einem NTC von Italocoppie und einem NTC von AVS Römer verglichen. Die Messung startet bei Raumtemperatur, nach etwa 10 Sekunden werden die Sensoren in heißes Wasser gehalten. Da es sich um NTCs handelt und Spannungswerte gemessen werden, sinkt die Spannung bei zunehmender Temperatur. In der nebenstehenden Abbildung stellt blau den eigengefertigten NTC dar, orange den NTC von Italocoppie und gelb der NTC von AVS Römer.

Bei Betrachten der Abbildung wird erkenntlich, dass sich der Sensor von AVS Römer am schnellsten reagiert und den stabilsten Verlauf aufweist. Der AVS Römer Sensor bietet sich optimal an für die Konstruktion eines neuen Brühgruppenadapters, da dieser über ELSA Anschlüsse an Schlauchstücke verbunden werden kann. Der Sensor ist als gerader Durchlauf ausgeführt.

Neben dem AVS Sensor mit gerader Ausführung, gibt es einen Weiteren als Eckausführung. Es besteht die Aussage, dass die Eckausführung schneller auf eine Temperaturerhöhung reagiert. Dies wird mit der gleichen Vorgehensweise überprüft. Bei der Auswertung der Messergebnisse fällt auf, dass ein Vergleich der beiden Sensoren mit der Vorgehensweise nicht funktioniert. Durch das Eintauchen der Sensoren in Wasser entstehen Luftblasen im Sensor, was die Messwerte verfälscht. Es wird beschlossen die labortechnische Espressomaschine als Messumgebung zu verwenden.
[[Datei:20230504 VergleichAVSRömerSensoren.png|mini|Vergleich der AVS Römer Sensoren]]
In der labortechnschen Espressomaschine werden die beiden Sensoren von AVS Römer an der Teelanze befestigt. Das Modell NTC10 S85 stellt die Eckausführung dar, während NTC S69 der gerade Durchlaufsensor ist.

Für die Messung muss die Maschine vollständig aufgeheizt sein. Anschließend wird eine Messung gestartet, ohne den Teebezug zu betätigen, um ein Startniveau zu ermitteln. Anschließend wird der Teebezug aktiviert und das aus dem Boiler aufgeheizte Wasser von etwa 110°C strömt durch die Sensoren. In der nebenstehenden Abbildung ist zu erkennen, dass die Sensoren relativ gleich auf die Temperaturänderung reagierten. Die Huckel in dem Spannungsabfall sind durch das Siedende Wasser erzeugt.

Für die Konstruktion des Brühgruppenadapters werden beide Sensoren von AVS Römer als Möglichkeit gesehen. Je nach Konstruktion bzw. Montage wird entschieden, welche Ausführung verwendet wird. Da beide Sensoren einen Innenwiderstand von 10 <math>k\Omega</math> aufweisen, ist die Elektronik hierfür nicht individuell anzupassen. Lediglich die Kalibrierkurve muss bei Austausch der Sensoren angepasst werden.

= Patricia Viebke, 17.03.2022 =
Die Brühgruppenerweiterung für nE61 Espressomachinen muss neu überprüft werden. Abhängig von der Auswahl der zukünftig verwendeten Drucksensoren, muss die zweite Brühgruppe bzw. das Konzept der gesamten Brühgruppenerweiterung neu konstruiert werden.

Hierbei ist zu beachten, dass die Bohrungen größer konstruiert werden, damit das Kunststoffpulver nicht in den Hohlräumen bleibt.

Die aktuellen Kunststoffteile für die Brühgruppenerweiterung sind nicht verwendbar, aufgrund zu kleiner Bohrungen.

Somit konnte die Montage dieser an einer nE61 Espressomschine nicht stattfinden.

= Patricia Viebke, 10.03.2022 =
Nachdem die Kunststoffteile eine zu kleine hohe Abweichungstoleranz aufweisen, können die Sensorelemente nicht in die zweite Brühgruppe geklebt werden. Für die Nachbearbeitung der Bohrung des Drucksensors ist ein Fräser notwendig. Aufgrund des Umzugs der Fakultätswerkstatt steht dieser nicht zur Verfügung.

Die Bohrungen für die Gewindeeinsätze müssen aufgebohrt werden und die Einsätze müssen eingeschraubt werden.

Das Pulver im Hohlraum muss entfernt werden, damit das Wasser problemlos durchläuft.

Eine Verbindung der Kunststoffteile konnte somit nicht ausgeführt werden.

= Patricia Viebke, 02.12.2021 =
Die Kunststoffteile sind geliefert worden. Es ist bekannt das die Drucktoleranz ± 0,3 mm beträgt. Beim Nachmessen ist aufgefallen, dass die Bohrungen erheblich zu klein sind. Die Toleranz von - 0,3 mm wurde überschritten, die Bohrungen sind teilweise um einen ganzen Millimeter zu klein. Weiter ist auffällig, dass der Hohlraum der zweiten Brühgruppe mit dem Pulver des Druckverfahrens gefüllt ist. Die Ursache liegt in der Konstruktion zu kleiner Kanäle bzw. Hohlräume. Mit Luftdruck kann das Pulver möglicherweise entfernt werden.

Es wird eine Zeichnung für die Nachbearbeitung aller Kunststoffteile vorbereitet. Mit der Standbohrmaschine sollte die Nachbearbeitung vollständig durchgeführt werden können.

= Patricia Viebke, 05.11.2021 =
Der Brühgruppenadapter besteht aus zwei Teilen - dem Kunststoffadapter und der zweiten Brühgruppe. Hierbei ist der Kunststoffadapter abhängig vom Siebträger der nicht E61 Espressomaschine. Andreas Goclik erstellte eine Liste von den Kaffeemaschinen, die in Zukunft mit dem Messsystem vermessen werden. Es musste überprüft werden, ob die aufgelisteten Espressomaschinen mit dem Kunststoffadapter kompatibel sind. Durch Rücksprache mit den Herstellern konnte herausgefunden werden, dass alle bis auf die Dalla Corte mit dem 58 mm Kunststoffadapter kompatibel ist. Für die Dalla Corte musste ein eigener Kunststoffadapter konstruiert werden.

Somit ist die Konstruktion für die Erweiterung abgeschlossen. Die Dateien sind im Fusion360 hochgeladen und bestellbereit. Bilder der Kunststoffadapter sind hier rechts zu sehen.

Des Weiteren wurden die zusätzlichen Teile herausgesucht, die bei DVG bestellt werden müssen. Hierunter fällt eine Dusche für die zweite Brühgruppe und ein bodenloser Siebträger mit 14 g Sieb für die Dalla Corte.

Ein passender O-Ring für die beiden Kunststoffadapter wurde ebenfalls herausgesucht und für die Bestellung weitergegeben.

= Patricia Viebke, 02.11.2021 =
Der Temperatursensor für die Aufnahme der Temperatur vor dem Kaffeepuck für Espressomaschinen ohne E61 Brühgruppe ist gefertigt. Der Temperatursensor besteht aus einem Messadapter und einem NTC Sensor. Der NTC Sensor wurde in ein 1 mm Messingrohr eingesetzt. Dies wiederum wurde in den Messadapter geklebt. Als Klebstoff wurde der 2 Komponenten Klebstoff X60 hergenommen. Ein kleines Stück von einem 2 mm Messingrohr wurde dicht gequetscht und auf das 1 mm Messingrohr geklebt - es fungiert als Schutzkappe. Es war darauf zu achten, dass der NTC Sensor aufgrund der Beschichtung am Stück bleibt und nicht getrennt wird. Die zwei Drähte des NTCs wurden mit einem 2 Pin Stecker verlötet. Der Stecker mit dem herausstehenden Teil des NTCs wurde aufgewickelt und im Messadapter versteckt und verklebt.

Die Verkabelung für den Sensor wurde letztes Semester bereits erledigt. Mit einem Multimeter konnte die Funktionalität des Temperatursensors bestätigt werden. Der Sensor ist somit messbereit.

= Patricia Viebke, 18.10.2021 =
Der Drucksensor wurde mit einem 4-Pin Stecker versehen. Der Stecker verbindet das 1,5 m lange Mikrofonkabel mit dem Sensor. Das andere Ende des Mikrofonkabels weist eine Steckerverbindung für das Raspberry Pi auf. Der Verkabelungsplan für den Drucksensor für Espressomaschinen ohne E61 Brühgruppe entspricht dem Verkabelungsplan für E61, da der gleiche Drucksensor hergenommen wird. Er ist dem Anhang der Dokumentation [30] zu entnehmen. Der Drucksensor wurde an das Raspberry Pi angesteckt und eine Testmessung mit der entworfenen MATLAB GUI wurde durchgeführt. Die Funktionalität des Drucksensors kann somit bestätigt werden. Beim Erzeugen von Druck steigt der Wert an. Die Werte verändern sich qualitativ richtig. Aufgrund noch nicht durchgeführter Kalibrierung sind die exakten Werte nicht korrekt.

= Patricia Viebke, 14.10.2021 =
Für Espressomaschinen ohne E61 Brühgruppe muss eine Brühgruppen Erweiterung konstruiert werden, um die Temperatur und den Druck an der Messstelle der Brühgruppe erfassen zu können. Die Grundidee der Brühgruppenerweiterung ist dem Abschlussdokument [24] zu entnehmen. Sie besteht aus einem Kunststoffadapter und einer zweiten Brühgruppe, an der sich die Messstellen befinden zur Aufnahme des Druckes und der Temperatur. Die ursprüngliche Konstruktion musste überprüft und angepasst werden. Durch die Optimierung ist es gelungen, die zweite Brühgruppe kürzer zu gestalten, da für die Sensoren eine neue Ausführung der Messstellen konstruiert wurde. Der Drucksensor benötigt bei der Überarbeitung der zweiten Brühgruppe keinen Adapter mehr, sondern wird direkt in die vorgesehene Bohrung verklebt. Für den Temperatursensor ist ein neuer Messadapter konstruiert worden, welcher in die vorgesehene Bohrung der zweiten Brühgruppe hineinverschraubt wird. Des Weiteren wurde festgelegt den E61 Siebträger herzunehmen, der einen NTC Sensor integriert hat. Die Konstruktion ist dem Dokument [30] zu entnehmen. Dafür musste die Siebträgeraufnahme in der Höhe angepasst werden.

Der Auftrag für das 3D Drucken des Kunststoffadapters und der zweiten Brühgruppe muss noch fertig ausgeführt werden.

Der Kunststoffadapter, welcher in den bodenlosen Siebträger der nicht E61 BG Espressomaschine eingesetzt wird, ist gleich geblieben. Für die Verbindung des Kunststoffadapters mit der zweiten Brühgruppe sind drei M6 Außensechskant Schrauben und drei Stifte (06x24 mm) vorgesehen. Die Auslegungsrechnung für die Verbindungselemente wurde ebenfalls überprüft. Die benötigten Teile wie Schrauben, Stifte, O-Ring und Kleber wurden für die Bestellung weitergegeben.

= Patricia Viebke, 17.09.2021 =
Das aktuelle Messsystem ist nur für Espressomaschinen mit einer E61 Brühgruppe ausgestattet. Für die Betriebsaufnahme von Parametern bei Espressomaschinen mit anderen Brühgruppen muss das Messsystem um einen NTC und einen Drucksensor erweitert werden. Da die Espressomaschinen keine E61 Brühgruppe besitzen an denen der Druck bzw. die Temperatur per Bohrung gemessen werden können, ist hier eine Adaption an die Brühgruppe vorzunehmen. Die Erweiterung befindet sich am Siebträger und ist folgendermaßen umzusetzen. Der Siebträger der Espressomaschine ohne E61 Brühgruppe ist bodenlos und besitzt einen gedruckten Kunststoffeinsatz, der das Brühwasser an eine zweite Brühgruppe überleitet. Die zweite Brühgruppe ist ebenfalls zu fertigen. Sie besitzt eine passende Bohrung, die direkt in den Wasserfluss leitet, um den Druck und die Temperatur dessen aufzunehmen. Um einen realen Brühwasserdruck beizubehalten, wird unter die zweite Brühgruppe ein Universal Siebträger mit Kaffeepuck eingesetzt.

Erprobung des Mess-Systems

2024-05-12T19:47:14Z

Patricia Viebke:

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/54512473e37a4d90adb1b765d911ac41" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

== Patricia Viebke, 12.05.2024 ==
Bei der Absicherung werden alle Funktionen des entwickelten Mess-Systems in Kombination getestet. Hierzu zählen die Python Codes, die MATLAB GUI und die Funktion der verwendeten Sensorik. Da beim Vermessen von Siebträger Espressomaschinen die Komponenten in Kombination verwendet werden, muss das Zusammenspiel zuverlässig funktionieren und somit auch in Kombination abgesichert werden.
[[Datei:Aufheizverhalten Boiler.png|mini|Abb1: Aufheizverhalten mit IR auf Boiler]]
[[Datei:Aufheizverhalten Brühgruppe.png|mini|Abb2: Aufheizverhalten mit IR auf Brühgruppe]]
Die Funktionalität der Sensoren wird durch einfaches erstes Überprüfen bestätigt. Durch das Ändern des Drucks bzw. der Temperatur am Sensorelement, wird eine Spannungsänderung in dem Terminal ausgegeben. Für die Auswertung des Messprozesses müssen die Messdaten in physikalische Werte umgerechnet werden, um diese interpretieren zu können. Die Kalibrierkurven werden in die GUI eingepflegt und durch Eintauchen der Sensoren in heißes Wasser wird der erwartete Verlauf bzw. Temperaturen in der GUi angezeigt. Mit eine Handpumpe wird analog die Kalibrierkurve für die Drucksensoren überprüft. Durch Abgleich des Drucks auf der Pumpe mit den Werten in der GUI wird die Richtigkeit der Umwandlung gewährleistet. Mit Eichgewichten wird die Kalibrierkurve der Waage überprüft. Die Werte werden korrekt angezeigt, jedoch sind Ausreißer im Signal wahrzunehmen, welche eliminiert werden müssen.

=== Aufheizverhalten ===
Für die Überprüfung der kombinierten Funktionalität werden Aufheizverhalten und Kaffeebezüge an der Bezzera Unica durchgeführt. Es werden zwei Aufheizverhalten aufgezeichnet. Der Sensor an der E61 Messstelle (Temperatur vor Kaffeepuck E61) bleibt bei beiden Messungen gleich, wie in Abbildung 1 zu erkennen. Lediglich die Position des Infrarot Sensors wird verändert. Im ersten Aufheizverhalten wird schwarzes Kabelisolierband auf die Boileroberfläche geklebt, um anschließend den IR-Sensor darauf auszurichten. In Abbildung 1 wird die Messung nach etwa 48 Minuten Messzeit beendet, da sich die Temperatur der Brühgruppe bei etwa 90 °C eingependelt hat. Der Boiler zeigt ein leicht abnehmendes Zigzag Verhalten, für welches ein Zweipunktregler des Heizelements die mögliche Ursache ist. Das Verhalten des Heizelements lässt sich im E61 Temperaturverlauf widerspiegeln. Die Wellen zeigen die abgeschwächte Version des Zigzags des Heizelements.

In Abbildung 2 zeigt das Aufheizverhalten mit dem IR-Sensor auf der Brühgruppen Oberfläche. Der IR-Sensor ist nah am E61 Sensor platziert. Es zeigt sich eine Temperaturdifferenz, welches als Gefälle zu interpretieren ist. Durch Raumtemperatur, ist die Temperatur an der Brühgruppen Oberfläche um etwa 7 °C geringer. Weiter sind die durch das Heizelement verursachten Wellen an der E61 Bohrung an der Oberfläche kaum wahrzunehmen.

Für die Absicherung werden beide Fälle durchgeführt, da davon ausgegangen wird, dass der Zugang zum Boiler nicht möglich ist. Das Mess-System funktioniert während des Aufheizverhaltens zuverlässig und die Temperaturen sind korrekt. Zwischen den in Abbildung \ref{fig:bezzera_heatup} dargestellten Messungen wurde mit der gleichen Funktion der Abkühlprozess aufgezeichnet. Dieser zeigt, dass Messungen mit einer Dauer von 2,5 Stunden zuverlässig aufgezeichnet werden. In allen Fällen wird mit der maximalen Abtastrate von 1 Hz gemessen.

=== Kaffeebezug ===
Nachdem die Maschine vollständig aufgeheizt ist, werden Kaffeebezüge aufgezeichnet. Die Bezzera Unica ist eine E61 Siebträger Espressomaschine. Hier ist daher entweder eine Temperatur oder eine Druckmessung möglich. Für den Kaffeebezug werden 20 g des gemahlenen Versuchkaffees in den Siebträger der Bezzea Unica gefüllt und mit 120 N getampert. Anschließend muss der Messingadapter mit dem Sensor eingeschraubt werden. Der Adapter für die E61 Messstelle müssen mit der Dichtung und Teflonband eingesetzt werden, da die Dichtheit ansonsten nicht gegeben ist. Die Messingadapter müssen mit maximal Handkraft eingeschraubt werden.

Im ersten Kaffeebezug wird die Temperatur vor dem Kaffeepuck und die Temperatur an der Boileroberfläche aufgezeichnet. Die Temperatur vor dem Kaffeepuck steigt bis 95 °C und fällt anschließend ab. Während der Messung wird festgestellt, dass die Messdauer von 60 Sekunden zu lang ist und wird daher auf 45 Sekunden reduziert.

In einem zweiten Kaffeebezug wird der Drucksensor in die E61 Messstelle eingesetzt. Sowohl der Temperatur- als auch der Druckverlauf zeigen einen erwarteten Verlauf mit sinnvollen Werten.

Durch das Aufzeichnen von Aufheizverhalten und von Kaffeebezügen wird die Richtigkeit und Zuverlässigkeit des Mess-Systems für E61 bestätigt. Der gleiche Prozess wird für das Testen des nE61 Adapters verwendet. Hierfür wird ein E61 Siebträger in die Bezzera Unica eingesetzt. Dieser Siebträger entspricht nicht zu 100 % dem Bezzera Siebträger und ist somit nicht vollständig dicht. Der eingesetzte E61 Siebträger hat am Ausfluss ein ELSA Anschluss mit Rohrstück, worüber die Brühgruppenerweiterung adaptiert wird.

In der Brühgruppenerweiterung ist der NTC für vor dem Kaffeepuck nE61 und der dazugehörige Drucksensor von SEEED Studio verbaut. Der Adapter für den Drucksensor muss mit Teflonband und Dichtung in den Brühgruppeneinsatz eingeschraubt werden. Es wird ein E61 Siebträger mit 20 $g$ Kaffee gefüllt und getampert und in die Brühgruppenerweiterung eingesetzt. Anschließend wird ein Kaffeebezug gestartet, welcher die Werte parallel aufnimmt. Die Druck- und Temperaturwerte werden korrekt umgewandelt. Es ist jedoch ein reduzierter Druck von etwa 7 bar erfasst, da der falsche Siebträger in der Bezzera eingesetzt ist. Die Dichtheit der erweiterten Brühgruppe und Adaption an die Maschine werden bestätigt und die Erfassung und Umwandlung der Messdaten während des Kaffeebezugs läuft korrekt ab.

Es wird die maximale Anzahl an Parameter Erfassung parallel aufzeichnet. Bei einer nE61 Siebträger Espressomaschine können parallel 3 NTCs, IR, Druck, Flowmeter und Waage erfasst werden. Dies funktioniert zuverlässig und die Werte zeigen alle einen erwarteten Verlauf mit korrekten Messwerten.

Das Mess-System ist in den Bereichen Sensorik und Elektronik vollständig abgesichert. Weiter wird die Funktionalität der Brühgruppenerweiterung bestätigt.

= Patricia Viebke, 19.03.2022 =
== Erkenntnisse der Probemessung ==
Bisher wurden einzelnen Komponenten bereits mit einfachen Mitteln wie einem Multimeter überprüft. Da das Messsystem aus mehreren Komponenten besteht, ist es wichtig diese im Zusammenwirken zu überprüfen. Einige Komponenten befinden sich noch nicht im einsatzbereiten Zustand. Diese können somit nicht vollständig integriert und im Messsystem getestet werden.

Über die GUI wird eine CUSTOM und eine SHOT Messung gestartet, um die Python Skripte, das Importieren der Messdaten an MATLAB® und die Weiterverarbeitung der Daten zu testen. Bei der CUSTOM Messung wird primär darauf geachtet, dass die Temperaturen der NTCs und des IR-Sensors anhand der Kalibrierkurve und des Umrechnungsfaktors korrekt umgewandelt werden. Bei der SHOT Messung steht der Algorithmus zur Durchflussratenberechnung im Fokus.

== Temperatursensoren ==
Im Messsystem sind drei NTC Sensoren vorhanden (siehe 3.2). Um die Funktionalität der einzelnen NTCs zu überprüfen, wird mit einem Multimeter jeweils der Nennwiderstand von 10 kΩ gemessen. So wird ein defekter Sensor ausgeschlossen und kann anschließend an die NTC-Platine angeschlossen werden. Die drei NTCs werden an die Eingänge der NTC-Platine angesteckt, während der Platinenausgang auf das Steckbrett gesteckt wird.

Die drei von vier belegten Ausgänge der NTC-Platine werden mit den Kanälen des MCC_0 verbunden. Zusätzlich benötigen die Kanäle des HATs jeweils eine Masse, da über DIFF gemessen wird. Es werden drei Masseverbindungen vom Steckbrett zum HAT gelegt. Der IR-Sensor wird über seine Ausgänge direkt an einen Messkanal des HATs angeschlossen.

Bevor ein Funktionstest der Sensoren an der Espressomaschine durchgeführt wird, findet eine Überprüfung mit dem vorprogrammierten Python Skript „continuous_scan.py“ überprüft. Es werden die Spannungswerte der Sensoren im Terminal gemessen. Durch Berühren der Sensoren ist ein Abfallen der Spannungswerte zu erwarten.

Anschließend wird eine CUSTOM Messung für die Erfassung des Aufheizverhaltens gestartet. Nach vollständigem Aufheizen auf Betriebstemperatur wird ein Kaffeebezug gemessen. Beide Messungen werden an der E61 Espressomaschine Lelit Mara X durchgeführt.

Beim Überprüfen der NTC Sensoren über das Terminal ist aufgefallen, dass sich die Spannungswerte nicht ändern. Die Werte schwanken um die 5 V. Bei Raumtemperatur sollten die Spannungswerte laut Kalibrierkurve zwischen 2,5 V bis 3 V liegen. Durch diese Erkenntnis wird vermutet, dass die NTC-Platine defekt ist. Zur Bestätigung der Vermutung wird ein Spannungsteiler für den NTC Sensor auf dem Steckbrett nachgebaut. Die Ausgänge des Spannungsteilers werden am MCC angesteckt. Durch Wärmezufuhr ist eine Veränderung in den Spannungswerten zu erkennen.

Da die NTC-Platine an der Lelit Mara X nicht verwendet werden kann, wird neben dem IR-Sensor nur mit einem NTC über den Spannungsteiler auf dem Steckbrett gemessen. Der NTC vor dem Kaffeepuck wird die Messstelle geschraubt, während der IR-Sensor für das Aufheizverhalten auf das Messingrohr vor der Brühgruppe gehalten wird.

== CUSTOM Messung ==
In Abbildung 31 ist das Aufheizverhalten der Lelit Mara X grafisch dargestellt, wobei die blaue Farbe für die Messwerte der Temperatur vor dem Kaffeepuck stehen und orange für die Messwerte des IR-Sensors. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Messwerte bei beiden Sensoren stark schwanken. Die Messung an sich funktioniert jedoch. Die Spannungswerte des NTCs wurden mit der Kalibrierkurve in Temperaturwerte umgewandelt. Die Kalibrierkurve liefert nicht die exakten Temperaturen, jedoch ist die qualitative Temperaturveränderung deutlich zu erkennen.

== SHOT Messung ==
Bei der graphischen Darstellung der Messergebnisse eines Kaffeebezugs ist das gleiche Problem wie beim Aufheizverhalten zu erkennen. Die Werte schwanken und es werden alternierende Werte geliefert. Bei der SHOT Messung stehen die blauen Werte erneut für den NTC vor dem Kaffeepuck und die orangenen Werte für den IR-Sensor. Der IR-Sensor ist diesmal nicht auf das Messingrohr gerichtet, sondern auf die Tasse, in welche der Kaffee läuft. Es ist zu erkennen, dass etwa erst nach 20 s Kaffee in die Tasse fließt. Der Siebträger ist hier mit einer einfachen Portion Kaffee gefüllt.

== Durchflussratenberechnung==
Für die Verwendung des Flowmeters fehlt die Platine zur Signalaufbereitung. Zum Überprüfen des Algorithmus zur Berechnung der Durchflussrate wird lediglich ein Rechtecksignal benötigt. Das Rechtecksignals wird mit einem Funktionsgenerator erzeugt. An dem Funktionsgenerator wird ein Oszilloskop angeschlossen, um das eingestellte Signal zu beobachten. Die Masse und das Signal des Funktionsgenerators werden mit dem Kanal CH20 verbunden. So misst das MCC_2 die Spannungswerte des erzeugten Signals des Funktionsgenerators.

Es wird eine 30-sekündige Messung über das MATLAB® Skript „SHOT_Test.m“ gestartet, die einen Kaffeebezug simuliert. Mit dem MATLAB® Skript wird die Messwerterfassung des MCC_2 gestartet und anschließend an MATLAB® übertragen. Die im Python Skript erzeugte csv Datei, wird über opts in MATLAB® importiert. Anschließend wird die Durchflussrate berechnet. Während der Messung wird über ein Rad am Funktionsgenerator die Frequenz des Rechtecksignals variiert.

In Abbildung 33 sind zwei Plots dargestellt zur Überprüfung der Durchflussratenberechnung. Der obere Plot zeigt das Rechtecksignal. Die Frequenz wurde absichtlich stark variiert, um das Verhalten bei Veränderung deutlich zu erkennen. In den helleren Bereichen des Rechtecksignals ist eine geringere Frequenz eingestellt worden als in den dunklen Bereichen. Vergleicht man den unteren Plot mit dem Muster des Rechtecksignals, so erkennt man das Verhalten der Frequenzveränderung wieder. Bei geringerer Frequenz sinkt die Durchflussrate, während in den dunkleren Bereichen die Durchflussrate ansteigt. Je geringer die Frequenz eingestellt war, desto steiler sinkt die Durchflussrate.

Die Frequenzveränderung ist hier übertrieben dargestellt und dient ausschließlich der Überprüfung des Algorithmus. Während eines Kaffeebezuges sind so starke Abweichungen nicht zu erwarten.

= Zusammenfassung=
Aufgrund der technischen Probleme im Ausgangszustand des Messsystems, mussten neue Messprozesse definiert werden. Das ADSBoard 1256 und die Elektronikplatine wurden vom Raspberry Pi entfernt und das Raspberry Pi wurde mit drei MCC 128 erweitert. Durch den Einsatz der HATs war es möglich, die 50 Hz Störfrequenz in Form eines Sinussignals beim Erfassen der Messwerte mit einem NTC zu eliminieren. Für die Durchflussmessung wurde dem Flowmeter ein einzelnes HAT zugewiesen, um die Messdaten mit optimaler Abtastrate zu erfassen. Durch diese Entscheidung ist es gelungen ausreichend Flowmeter Daten zu erfassen, die anschließend zur Berechnung der Durchflussrate benötigt werden.

Mit der Erweiterung der Messelektronik mussten neue Messprozesse programmiert werden. Die Messdatenerfassung findet über die drei MCCs statt, die über Python Skripte konfiguriert werden. Da zwischen zwei Messarten unterschieden wird, muss jeweils ein Python Skript für die CUSTOM Messung und für die SHOT Messung geschrieben werden. In der GUI musste aufgrund neuer Vorgehensweisen in den Python Skripten die Datenverarbeitung der übergebenen Messdaten aktualisiert werden.

Das Messsystem war ursprünglich nur für E61 Espressomaschinen ausgelegt. Es wurden 3D-Druckteile konstruiert und gefertigt für den Einsatz an nE61 Espressomaschinen. Es wurde neben der zweiten Brühgruppe ein Kunststoffeinsatz für Standard nE61 Siebträger und ein Kunststoffeinsatz für die Dalla Corte Mina gefertigt. Die Druckteile sind noch nicht einsatzbereit, da eine Nachbearbeitung aussteht, die nicht durchgeführt werden konnte aufgrund des Umzugs der Fakultätswerkstatt. Es müssen Bohrungen aufgebohrt und Gewindeeinsätze eingeschraubt werden. Außerdem muss der Hohlraum in der zweiten Brühgruppe vom Druckpulver befreit werden. Die Ringnut an der Unterseite der zweiten Brühgruppe ist zu klein und muss auf die Maße der E61 Brühgruppendichtung angepasst werden. Die Sensoren für nE61 Kaffeemaschinen müssen in die zweite Brühgruppe eingeklebt werden.

Nachdem das Messsystem grundlegend funktioniert, bleibt die Kalibrierung der Sensoren als letzter Schritt. Bei der Kalibrierung eines NTCs ist ein systematischer Fehler in der Elektronikplatine aufgefallen. Aus dem Grund muss auf den Einsatz der Platine verzichtet werden. Der systematische Fehler muss genauer untersucht werden und eine neue Platine mit allen Steckeranschlüssen muss erstellt werden. Mit einer NTC-Platine und einem Referenzsensor ist es gelungen eine erste NTC Kalibrierkurve aufzunehmen. Bei den Drucksensoren ist eine Schwachstelle bei den Kontakten aufgefallen. Mit Klebstoff konnte die Klebeverbindung verstärkt werden. Durch einen Verstärkungsfehler auf der Wägezellen-Platine ist es nicht gelungen, eine Kalibrierkurve für die Drucksensoren zu erstellen. Durch den Prozess konnten jedoch Erkenntnisse zur Wägezellen-Platine gewonnen werden.

Die NTCs und die Drucksensoren müssen am Pumpenprüfstand kalibriert werden, um eine exakte Kurve zu erhalten. Durch nicht optimale Umgebungsbedingungen stellt die NTC Kalibrierkurve keine präzise Übersetzung der Volt Werte dar.

Nachdem die Kunststoffteile nicht einsatzbereit sind, können diese in der Testmessung nicht überprüft werden. Die Sensoren für nE61 können somit ebenfalls nicht am Messsystem getestet werden. Der Algorithmus der Durchflussratenberechnung wird mit einem Funktionsgenerator geprüft. Die Sensoren für die Temperaturerfassung werden manuell, an einem Aufheizvorhang und bei Kaffeebezügen an der Lelit Mara X überprüft.

Datei:Aufheizverhalten Brühgruppe.png

2024-05-12T19:40:09Z

Patricia Viebke:

Brühgruppe

Datei:Aufheizverhalten Boiler.png

2024-05-12T19:38:06Z

Patricia Viebke:

Boiler

Kalibrierung der Waage

2024-05-12T19:30:56Z

Patricia Viebke:

<htmltag tagname="img" src="http://vg05.met.vgwort.de/na/76a50ed1414e4ba68ef82d5fd30471a9" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

== Patricia Viebke, 12.05.2024 ==

=== Kalibrierung mit Nullen ===
Die Kalibrierung der Waage erfolgt mit Eichgewichten bis 800 $g$. Das Auftreten eines Messwertdrifts wurde bereits ausgeschlossen und die Kalibrierung kann direkt durchgeführt werden. Die Waage wird mit der Elektronikplatine laut Schaltplan verbunden. Über MATLAB wird eine 10 Sekunden Messung gestartet, über welche die Bitwerte der Waage erfasst werden.

Bei einem ersten Kalibrierversuch wird das Python Skript hx\_shot.py verwendet. Hierzu wird zu Beginn jeder Messung mit dem Befehl hx.zero() die Waage genullt. Die Bit Werte streuen um den Wert Null. Nach der Erfassung der Bit Werte ohne Zusatzgewicht, werden die Daten importiert und in MATLAB in einem Struct gespeichert. Das Struct beinhaltet in der ersten Spalte die Messwerte des HX711 und in der zweiten Spalte das Zusatzgewicht in Gramm. Für die nächste Messung wird ein 100 g Eichgewicht auf die Waage gesetzt und der Messprozess wird wiederholt. Bei Vergleichen der Messwerte des Eichgewichts mit dem ohne Eichgewicht fällt auf, dass die Werte identisch sind. Dies ist auf das Nullen zu Messbeginn zurückzuführen.
[[Datei:Kalikurve waage.png|mini|Erstellung Kalikurve Waage mit Tare]]
Das Nullen zu Messbeginn hat den Vorteil, dass bei einer späteren Vermessung der Kaffeeauslaufmenge nur der Kaffee gemessen wird, ohne des Gewichts der Tasse. Hier handelt es sich um eine relative Gewichtsmessung. Um hierfür eine Kalibrierkurve zu erstellen, darf das Eichgewicht zu Beginn der Messung nicht auf der Waage stehen. Erst nach einigen Sekunden muss das Gewicht aufgesetzt werden, so dass eine Differenz zu messen ist. Dieses Vorgehen wird für die Gewichte bis 800 Gramm wiederholt. Die Daten weisen durch das Aufsetzen der Gewichte einen Sprung auf. Dieser Sprung muss aus den Vektoren entfernt werden, um einen Kalibrierpunkt pro Gewicht zu erstellen. Die graphische Darstellung a) zeigt die Linien der Eichgewichte, die jedoch Ausreißer enthalten. Dies werden mit der mittleren absoluten Abweichung vom Median entfernt. Als Ausreißer wird hier ein Messpunkt definiert, welcher den dreifachen Wert des Medians überschreitet. Die Linien in Abbildung b) stellen die gefilterten Messwerte ohne Ausreißer dar. Diese Werte werden pro Kalibrierpunkt gemittelt und mit dem jeweiligen Gewicht gegenübergestellt. Mit dem Basic Fitting wird eine Gerade ermittelt. Abbildung c) zeigt die Gegenüberstellung der Kalibrierwerte in blau und die gefittete Gerade in orange. Der für die Messung relevante Bereich bis 30 g zeigt jedoch eine deutliche Abweichung der Kalibrierkurve zur gefitteten Gerade. Bei Verwendung dieser Umwandlung, entspricht die gemessene Menge nicht der Realität. Es wird beschlossen das Nullen zu Beginn des Skriptes wegzulassen, so dass die Messwerterfassung im linearen Bereich liegt. Mit dieser Erkenntnis wird eine neue Kalibrierkurve ohne Nullen erstellt.

=== ohne Nullen ===
Für die Erstellung wird analog vorgegangen wie bei der ersten Kalibrierkurve. Es wird erneut in dem Bereich von 0 bis 800 g gemessen. In 100 g Schritten werden Messungen aufgezeichnet.

Das Gewicht wird diesmal zu Beginn der Messung bereits auf die Waage gestellt. Da hier die Nullung nicht stattfindet, wird hier der absolute Bit Wert der Waage ausgegeben. Anschließend werden die Messungen der Eichgewichte gemittelt und mit den Gewichten in Gramm gegenübergestellt. Es entsteht eine stetig steigende Gerade mit einem Nullpunktversatz von etwa -320000 Bit hat.

Über die Funktion fit(gramm,bit,'linearinterp') wird ein cfit Element erstellt. Dieses beinhaltet alle interpolierten Werte der Geraden. Die Umwandlung wird getestet durch die Erfassung eines Gewichtverlauf durch Auflegen unterschiedlicher Eichgewichte. Da dies mit Eichgewichten durchgeführt wird, ist die Umwandlung in Gramm nachvollziehbar. Die Umwandlung ist korrekt verlaufen. Somit wird die Kalibrierkurve bzw. das cfit Element in die GUI für die Umwandlung der Bit Werte implementiert.

Für die Absicherung werden Probemessungen an der Gaggia TE durchgeführt. Hier besteht die Aufgabe die Durchflussrate über die Kaffeeausflussmenge mit der Waage zu ermitteln.

Hierfür werden 20 g Kaffeemehl in einen Siebträger gefüllt und mit 120 N getampert. Das Sieb wird in die vorliegende Maschine eingesetzt. Anschließend wird die Waage mit einer daraufliegenden Tasse vorsichtig auf dem

Über die GUI wird ein Kaffeebezug gestartet, welcher 60 Sekunden dauert. Nach einigen Sekunden wird der Wasserzulauf für den Kaffeebezug über einen Kippschalter gestartet.

Das Auswerten der Auslussmenge zeigt zu Beginn ein sauberes Signal mit einem stabilen Gewicht von 350 g. Nach Einschalten des Wasserzulaufs ist ein Anstieg des Gewichts zu erkennen. Während dem Kaffeebezug ist eine Schwingung im Signal zu erkennen. Eine Signalanalyse zeigt eine Frequenz von 25 Hz. Die Frequenz ist auf das Vibrieren der Pumpe während des Kaffeebezugs zurückzuführen.

Für eine saubere Auswertung der Kaffeeausflussmenge muss ein Tiefpassfilter entwickelt werden, welcher die Schwingung aus dem Signal eliminiert.

== Patricia Viebke, 01.05.2023 ==
[[Datei:20230501 KennlinieJoeFrex PV.png|mini|Erste Kennlinie der JoeFrex Waage]]
Mit der Vorgehensweise vom 17.12.2022 ist es gelungen eine erste Kennlinie der Waage zu ermitteln.

Für die Erstellung der Kennlinie wurde nicht die finale Elektronikplatine des Messsystems verwendet. Mit der Kalibrierung über den Baustein HX711 musste sichergestellt werden, dass diese funktioniert.

Die Waage weist einen Messbereich von 0 <math>g</math> bis 800 <math>g</math> auf. In 50 <math>g</math> Schritten wurde eine 20 Sekunden Messung durchgeführt. Über das Raspberry Pi wird die Messung in einem Python Skript konfiguriert und ausgeführt. Die Messdaten werden in einer csv Datei gespeichert.

Die Waage misst mit Dehnungsmessstreifen. Über den Baustein HX711 findet eine Umwandlung in 24 Bit Werte statt. Das Raspberry Pi misst somit die 24 Bit Werte. Durch den Einsatz von Eichgewichten ist eine Gegenüberstellung der gemessenen Bit Werte zum Gewicht möglich.
[[Datei:20230501 statAuswertungJoeFrex PV.png|mini|Statistische Auswertung JoeFrex Waage]]
Die Kennlinie erstreckt sich von 0 <math>g</math> bis 800 <math>g</math> mit den Bit Werten auf der Abszisse und dem Gewicht in Gramm auf der Ordinate.

Ein weiteres Ziel der ersten Kalibrierung war die Ermittlung der Messgenauigkeit über den gesamten Messbereich der Waage. Hierfür wurden die gemessenen Werte statistisch ausgewertet.

Durch Betrachtung der Messabweichungen ergibt sich die Gaußsche Normalverteilung der aufgenommenen Messwerte während des Kalibriervorgangs. Als relevant wird der Bereich innerhalb <math>\mu - 2\sigma </math> bis <math>\mu + 2\sigma </math> definiert. Innerhalb dieses Bereichs gilt die Aussage, dass 95,45 % der Messwerte eine Abweichung von <math>\pm </math> 0.05 <math>g </math> haben.

Damit ist die Waage präzise genug, um in das Messsystem implementiert zu werden.

Die Vorgehensweise muss nach Fertigstellung der Elektronik wiederholt werden.

= Patricia Viebke, 17.12.2022 =
Für die Kalibrierung der Waage wurde ein Python Skript auf dem Raspberry Pi geschrieben. Es befindet sich auf dem Raspberry Pi in folgendem Verzeichnis "/home/pi/hx711/hx711_test.py".

In dem Skript wird zuerst eine Initialisierung durchgeführt. Dort werden die Pins GPIO Pins 5 und 6 des Raspberrys definiert für die Datenkommunikation mit dem HX711. Der GPIO Pin 5 gibt die 224 Werte an das Raspberry weiter. Das Skript ist so ausgebaut, dass beim Aufrufen dieses eine Zahl mitgegeben wird, die die Messdauer definiert. Die Werte werden zu einem Array data hinzugefügt. Der Array wird aufbereitet, so dass Sonderzeichen wie Klammern eliminiert werden. Nach abgeschlossener Aufbereitung werden die Elemente des Arrays in eine csv-Datei geschrieben. Die Werte sind dort zeilenweise angeordnet. Es wird eine csv-Datei "csv_data.csv" in dem gleichen Verzeichnis erstellt.

Für die Kalibrierung werden Eichgewichte von 0 bis 800 Gramm verwendet. In 50 g Schritten wird jeweils eine Messung von 20 Sekunden in MATLAB mit der Anweisung "system(rpi, '/home/pi/hx711py/hx711_test.py 20')" gestartet. Anschließend wird das csv-File von dem Raspberry Pi in MATLAB übertragen und vom Raspberry Pi gelöscht. Die Daten müssen in ein MATLAB Array transferiert werden und abgespeichert werden. Ziel ist es, bei jedem Messpunkt (Gewichtsstufe) eine Messung von 20 Sekunden zu erzeugen. Dadurch soll ein eventueller Messwertdrift über die Zeit von 20 Sekunden untersucht werden.

Anschließend werden die Daten dazu verwendet eine Kennlinie zu erzeugen.

= Patricia Viebke, 28.11.2022 =
Für die Aufnahme von Messwerten mit der Waage von JoeFrex wurde ein neuer Messaufbau definiert. Die Ausgänge der Wägezelle werden an eine Aufbereitungsplatine mit dem Baustein HX711 angeschlossen.

{| class="wikitable"
|+ Anschluss der Waage am Mikrofonkabel
|-
! Kabel !! Bezeichnung
|-
| gelb || E -
|-
| weiß || A-
|-
| grün || A+
|-
| rot || E+
|}

{| class="wikitable"
|+ Zuordnung Raspberry Pi PIN
|-
! Bezeichnung !! Beschreibung !! Pin-Nr. Raspi
|-
| VCC || 3,3 V || 01
|-
| DAT || GPIO5 || 29
|-
| CLK || GPIO6 || 31
|-
| GND || GND || 39
|}

Die Ausgänge der HX711-Platine sind mit 3,3 V, GND, GPIO5 und GPIO6 Pin verbunden.

Durch eine SSH-Verbindung des Raspberry Pis über das Terminal kann ein passendes Skript für die Messung geschrieben werden. Es wurde ein Python Skript "hx711_test.py" programmiert, welches die Werte vom DAT (GPIO5) aufnimmt. Dort werden Werte im Bereich von 0 bis 224 gemessen. Beim Starten des Skriptes gibt es eine Verzögerung von etwa 4 s bis die Messung tatsächlich startet. Die Verzögerung lässt sich auf den Initialisierungsprozess des HX711 zurückführen.
Im nächsten Schritt wird der Wertebereich ohne Gewicht und mit einem 800 g Eichgewicht überprüft. Weiter muss das Python Skript weiter programmiert werden, so dass die Problematik mit der Verzögerung umgangen wird. Auch in MATLAB bedarf es ein Skript, welches den Kalibrierprozess definiert und die Kennlinie erstellt.

Es muss festgelegt werden wie der Kalibrierprozess abläuft:
* Messdauer pro Messung
* Anzahl an Messungen pro Eichgewicht
* Auswertungsweg der Daten

Datei:Kalikurve waage.png

2024-05-12T19:29:32Z

Patricia Viebke:

Kalikurve waage nullen

Kalibrierung der Drucksensoren

2024-05-12T19:22:30Z

Patricia Viebke: Die Seite wurde neu angelegt: „== Patricia Viebke - 12.05.2024 == Für die Kalibrierung der Drucksensoren wird in beiden Fällen der Sensor an den Kanal CH11 angeschlossen. Bevor die Kalibrierung gestartet wird, wird der Prüfstand bis 12 bar schrittweise hochgeregelt, um die Stabilität und Dichtheit zu testen. Es fällt auf, dass der Druck ab 6 bar nicht weiter zunimmt. Durch Analyse des Problems wird die Pumpe als Ursache erkannt. Die Kalibrierung am Pumpenprüfstand ist somit nicht…“

== Patricia Viebke - 12.05.2024 ==
Für die Kalibrierung der Drucksensoren wird in beiden Fällen der Sensor an den Kanal CH11 angeschlossen. Bevor die Kalibrierung gestartet wird, wird der Prüfstand bis 12 bar schrittweise hochgeregelt, um die Stabilität und Dichtheit zu testen. Es fällt auf, dass der Druck ab 6 bar nicht weiter zunimmt. Durch Analyse des Problems wird die Pumpe als Ursache erkannt. Die Kalibrierung am Pumpenprüfstand ist somit nicht möglich. Als Notfall Lösung steht die manuelle Kalibrierung mittels der Handpumpe zur Verfügung. \\

Ein Alublock bietet die Anschlussmöglichkeiten für Sensoren durch Gewindebohrungen. Für die Kalibrierung wird ein ELSA Anschluss an den Alublock druckdicht verschraubt. Über ein 6 $mm$ Schlauch wird der zu kalibrierende Drucksensor und der Referenzdrucksensor aus dem Pumpenprüfstand verbunden.

Bevor die manuelle Kalibrierung startet, muss die Stabilität eines Messpunktes sichergestellt werden. Hierfür wird auf 15 $bar$ aufgepumpt und der Druck über einen längeren Zeitraum beobachtet. Für die Eignung muss der Druck für etwa eine Minute stabil bleiben. Der Druck ist über einige Minuten stabil, was die Dichtheit des Kalibrieraufbaus bestätigt.\\

Für den Kalibrierprozess wird zuerst der E61 Sensor verbaut. Es werden 7 Messpunkte im Bereich von 0 bis 15 $bar$ ausgewählt. Bei jedem Messpunkt wird nacheinander eine 30 Sekunden Messung über die NI-Messkarte und über die MCCs gestartet. Nach Abschluss der Messungen von einem Messpunkt wird die Luft aus der Pumpe entlassen und auf einen neuen Druck wird aufgepumpt. Das Vorgehen wird so lange wiederholt bis der Messbereich von Kontrollpunkten abgedeckt ist.

Die Messwerte werden nacheinander in einem Struct gespeichert. Es entsteht eine Struktur von 2 Spalten mit 7 Zeilen.

Anschließend müssen die Werte aufbereitet werden. Durch die Erkenntnis eines stabilen Messpunktes, werden die Messwerte pro Kontrollpunkt gemittelt.

Durch die Gegenüberstellung wird eine Kalibrierlinie ermittelt, welche einen linearen Verlauf aufweist. Die Kalibrierkurve wird gefittet und ein cfit Objekt wird erstellt. Der Vorteil hierbei ist, dass Spannungswerte interpoliert werden und präzise ausgegeben werden. Der Nachteil ist, dass es keine Beschränkungen nach oben und unten hat. Da der Spannungswert des SEEED Studio Sensor von 4.6 Volt nicht überschritten wird, folglich kein höherer Druck als 12 bar angezeigt.

Die gleiche Vorgehensweise wird für den Drucksensor für nE61 durchgeführt.

Mess Elektronik

2024-05-12T19:14:58Z

Patricia Viebke:

<htmltag tagname="img" src="http://vg06.met.vgwort.de/na/5db0ae3a1b0b4d3facdcb62b60271ddf" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

== Patricia Viebke, 12.05.2024 ==
Für das Mess-System wird eine neue Elektronikplatine ausgelegt, welche Anschlussmöglichkeiten über Federklemmen bietet. Über die Federklemmen werden die Sensoren mit dem Mess-System verbunden. Auf der Elektronikplatine sind Signalaufbereitungen für die Signal von NTC, Druck Flowmeter eingebaut. Die Signalaufbereitung von HX711 wird separat eingepflegt.

Die Elektronikplatine wird über den 40 Pin GPIO an den Raspberry Pi verbunden. Das Raspberry Pi wird physisch mit der Platine über vier Bohrungen und M2.5 Schrauben verschraubt.

Durch Probemessungen wird die Funktionalität der Kombination Elektronikplatine, Raspberry Pi und Messelektronik von Measuring Computing (MCC) bestätigt.

Lediglich das Signal des Drucks muss direkt an das MCC Kanal 11 angeschlossen werden.

== Patricia Viebke, 30.04.2023 ==
Für das Messsystem wird eine neue Elektronikplatine entwickelt, welche die bisherigen Kenntnisse umsetzt. Auf dieser Platine befinden sich die Signalkonditionierungen der verwendeten Sensorik innerhalb des Messsystems.

Die Platine muss mit den entsprechenden Elementen bestückt werden. Anschließend ist das Raspberry Pi mit den MCC Aufsätzen mit der Platine zu verbinden. Es sind feste Verkabelungen von den Signalausgängen auf der Platine zu den Kanälen der MCCs geplant.

Nach vollständiger Verkabelung der Sensorik mit der Elektronik ist eine Kalibrierung der einzelnen Sensoren möglich.

= Patricia Viebke, 12.12.2022 =
Für das Messsystem wird eine Platine benötigt, welche die Signalkonditionierungen der einzelnen Sensoren enthält. Hierfür muss die Platine anhand der Eigenschaften der jeweiligen Sensoren ausgelegt werden.

{| class="wikitable"
|+
|-
! Messstelle !! TvorBG !! TanBG !! TvorKP !! TAuslauf !! pvorKP !! Flowmeter !! Waage inkl. HX711
|-
| Sensorart || NTC || IR || NTC || NTC || Druck || Durchfluss || Brücke
|-
| Signal [mV] || 0 bis 4096 || 0 bis 10000 || 0 bis 4096 || 0 bis 4096 || 0 bis 1000 || Rechteck || 224 Bit Werte
|-
| Versorgungsspg. || 4096 mV || 8 ... 36 VDC || 4096 mV || 4096 mV || 12 ... 36 VDC || 2,8 ... 24 VDC || 3 V
|-
| Sensor Pin || 3 || 2 || 3 || 3 || 3 || 3 || 4
|-
| Signal Output (zu MCC) || 2 || 2 || 2 || 2 || 2 || 2 || -
|}

Zusätzlich benötigt:
* Spannungsversorgung 5 V
* Schraubklemmen für Sensor Anschluss
* Schraubklemmen für Signalweiterleitung der Sensoren an MCCs (alle außer Waage)
* Anschluss an Pi (40 Pin GPIO)
* Bohrungen für Abstandshalter
* evtl. Platz zum Anbringen der HX711-Platine

= Armin Rohnen, 01.03.2022 =
Entwicklungs- und Endscheidungsbedarf für die Mess-Elektronik

== Temperaturmessung ==
Für die Temperaturmessung sind NTCs und der IR-Sensor definiert.

Die Mess-Elektronik muss hier die Sensorspannungsbereiche an die Mess-Spannungsbereiche anpassen und eine Tiefpassfilterung bereit stellen.

== Druckmessung ==
Aktuell werden Piezoresistive Drucksensoren mit Brückenschaltung verwendet. Die Signalaufbereitung dieser ist jedoch Störanfällig. Daher ist zu prüfen, ob andere Sensoren für diese Anwendung verwendet werden können.

Im Fall Brückenschaltung sind angepasste Instrumentenverstärker mit nachfolgenden Tiefpassfilter erforderlich.

Im Falle anderer Sensoren müssen die Sensorspannungsbereiche an die Mess-Spannungsbereiche angepasst und eine nachfolgende Tiefpassfilterung erstellt werden.

== Durchflussmessung ==
Für die Durchflussmessung ist das verwendete Flowmeter an die Elektronik anzuschließen.

= Patricia Viebke, 01.03.2022 =
Für die vollständige Inbetriebnahme des Messsytems muss eine Elektronikplatine erstellt werden. Im Laufe der Weiterentwicklung des Messsytems konnten einige Erkenntnisse gewonnen werden, um die Platine entsprechend aufbauen zu können.

Es ist geplant, dass die Elektronikplatine unter dem Raspberry Pi mit seinen HATS angeschlossen wird. Über die Platine soll das Messsystem mit Strom versorgt werden, weswegen sie einen Anschluss an das Stromnetz bieten muss. Das Messsystem wird mit einem Spannungsgerät über 5 V betrieben.

An der Platine werden die Sensoren angeschlossen in Form von Steckern. Die Sensoren sind nicht alle vom gleichen Typ. Die Drucksensoren sind Brückenschaltungen mit vier Ausgängen, während die NTCs drei Ausgänge vorweisen. Die Pin-Anzahl muss bei den Steckern berücksichtigt werden.

Über die Platine müssen die Signale der Sensoren aufbereitet werden, bevor sie an MATLAB® übertragen werden. Für die NTCs gilt die gleiche Aufbereitung des Signals, die bei der NTC-Platine integriert wurde. Hier ist die NTC-Platine selbst nachzuprüfen, ob sie einwandfrei funktioniert.

Die beiden Drucksensoren und die Wägezelle sind Sensoren mit einer Brückenschaltung. Bisher wurde die Wägezellen-Platine verwendet, welche jedoch fehlerhaft ist. Die Verstärkung muss hier neu ausgelegt werden, so dass ein höheres Signal als 2 V an MATLAB® übergeben werden kann.

Die aufbereiteten Signale werden als Spannungswerte an die MCCs weitergegeben. Jeder Sensor wird über DIFF gemessen, das heißt es wird pro Sensor ein Signalausgang und ein Masseausgang benötigt.

Durch das Erfassen des Aufheizverhaltens und von Kaffeebezügen ist aufgefallen, dass die Messwerte stark schwanken. Die Ursache des Schwankens bei der SHOT und CUSTOM Messung ist zu untersuchen und bei Erstellung der Elektronik zu beachten.

Mess-System

2024-05-12T19:08:06Z

Patricia Viebke:

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/8460f4f586a2427b8710163766e76a0a" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

= Mess-System zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen =
Die Dokumentation befasst sich mit dem Aufbau und der Inbetriebnahme eines Messsystem zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen mit einer E61 Brühgruppe. Für die Bestimmung der Betriebsparameter mussten die Sensoren gefertigt und verkabelt werden und eine Benutzeroberfläche programmiert werden, um Messungen durchführen zu können. Für die Drucksensoren und die Wägezelle waren die Nennwerte zu ermitteln mithilfe manueller Messungen mit Kalibriergewichten und -drücken. Die Auswertung der Nennwerte ergab, dass das Wägesystem eine ungenügende Messgenauigkeit darstellt. Aufgrund dieser Erkenntnis musste die gesamte Konstruktion des Wägesystems analysiert werden, ob diese so geeignet ist.

Bei dem Testen des Messsystems anhand erster Probemessungen mit Espressomaschine Lelit Mara X ist aufgefallen, dass der Durchflusssensor Probleme bereitet. Daher wurde für den Sensor eine Signalanalyse durchgeführt, um das Problem zu lokalisieren. Des Weiteren war auffällig, dass beim Messen der Temperatur mit dem Raspberry Pi die Sensoren eine Störfrequenz von 50 Hz aufweisen.

Durch Versuche konnten Erkenntnisse festgestellt werden.

= Teilprojekte =
* [[Mess-System 1|Projektarbeit von Sebastian Czernin, Jonas Pytlik, Michael Zanzinger]]
* [[Mess-System 2|Projektarbeit von Patricia Viebke, Tamiem Sediq, Andreas Turbansich]]
* [[Abschlussarbeit Patricia Viebke|Abschlussarbeit von Patricia Viebke]]
* [[Finalisierung Mess-System|Finalisierung Mess-System Projektarbeit von Patricia Viebke]]
* [[Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen|Vermessung von E61 und nicht E61 Siebträger Espressomaschinen, Abschlussarbeit von Patricia Viebke]]

Ziel ist ein Mess-System zu entwickeln, mit dem die Parametrierung von im Handel befindlichen Siebträger Espressomaschinen bestimmt werden kann.

Dazu wurden die Merkmale:
* Druck vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor der Brühgruppe
* Brühgruppentemperatur
* Kaffeebezugstemperatur
* Durchflussrate gemessen als Durchfluss in der Maschine
* Durchflussrate gemessen als Masse nach dem Siebträgerauslauf

identifiziert.

= Siebträgermaschinen für erste Vergleichsmessungen =
== Liste der Vergleichsmaschinen ==
{| class="wikitable"
|+
|-
! !! Bezeichnung !! Hersteller !! Webseite !! Brühgruppe !! E61 Kompatibel !! Verfügbarkeit
|-
| 1 || Mina || DALLA CORTE S.R.L. || https://int.dallacorte.com/en/mina.html || Eigenkonstruktion || nein, 54 mm || Bestellung via DVG
|-
| 2 || XENIA || Xenia Expresso GmbH || https://xenia.coffee/ || Eigenkosntruktion || ja || Kontakt zum Hersteller besteht - eventuell Vermessung bei XENIA
|-
| 3 || DE1XL || Decent Espresso || https://de.decentespresso.com/compare || Eigenkonstruktion || ja ||
|-
| 4 || R NINE ONE || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-nine-one.html || E61 || ja ||
|-
| 5 || R58 || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-cinquantotto.html || Eigenkosntruktion? || ja ||
|-
| 6 || MARA X || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/marax-pl62x/ || E61 || ja ||
|-
| 7 || Bianca || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/bianca-pl162t/ || E61 || ja ||
|}

= ToDo-Liste Mess-System =
== Status ==
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätigt 

== ToDo-Liste ==
{| class="wikitable sortable"
|+
|-
! lfd. Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Datenerfassung || [[Definition der Datenerfassung]]
* Python Skripte für SHOT und CUSTOM aktualisieren und optimieren "coffee_shot.py" und "multi_custom.py"
* kontinuierliches Schreiben der Messdaten in csv-Files
* Messprozesse klar definieren (Parameter, Dauer, Ablauf der Messung)
* Messdaten bei wichtigen Entwicklungsstufen aufnehmen und abspeichern
* Raspberry Pi umstellen für direkte Verbindung mit PC
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 2 || Datenerfassung || [[Datenerfassung der Durchflussmessung]]
* Messdaten aufnehmen für Signalanalyse Pumpe
* Signalanalyse für Durchflussraten Berechnung
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 3 || Datenerfassung || [[Datenerfassung bei nicht E61 Brühgruppen]]
* neue Konstruktion montieren
* Sensoren/Einschraubverbindungen fest verbinden
* Definition des Messaufbaus bei nE61 Maschinen
* Evtl. noch weitere Siebeinsätze für andere Maschinen
* Probemessung durchführen
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 4 || Elektronik || [[Mess Elektronik]]
* neue Elektronikplatine anschließen
* Funktion Temperatur-, Druck-, Durchflusssensoren bestätigen
* Funktion der Messung mit Waage bestätigen
* HX711 Abtastrate von 10 Hz auf 80 Hz
|| Armin Rohnen || 90 ||
|-
| 5 || NTC || [[Kalibrierung der NTC-Sensoren|Kalibrierung der Temperatursensoren]]
* NTC in Pumpenprüfstand einbauen und Kalibrierkurve aufnehmen
* Jede Temperaturstufe über 30 s aufnehmen
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsystem implementieren
| Patricia Viebke|| 90 ||
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| 6 || Infrarot || [[Kalibrierung des Infrarot Sensors|Kalibrierung des Infrarot Sensors x]]
* Stelle an Pumpenprüfstand vorbereiten für Kalibrierung (Matten Sticker aufkleben)
* Kalibrierprozess aufzeichnen
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsystem einpflegen
| Patricia Viebke|| 10 ||
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| 7 || Druck || [[Kalibrierung der Drucksensoren]]
* Drucksensor in Pumpenprüfstand als Prüfling einbauen
* Kalibrierprozess aufzeichnen für 0 bis 12 bar
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsytsem einpflegen
| Patricia Viebke|| 90 ||
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| 8 || Betriebsfähigkeit Mess-System || [[Erprobung des Mess-Systems]]
* Probemessung durchführen mit kalibrierten Sensoren
* Aufheizverhalten ermitteln E61
* SHOT Messung E61
* Aufheizverhalten nicht E61 Maschine
* SHOT Messung nicht E61 Maschine
|| Patricia Viebke|| 90 ||
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| 9 || Wägetechnik || [[Patentrecherche Wägetechnik]] || || 100 ||
|-
| 10 || Wägetechnik || [[Neukonstruktion der Wägetechnik]]
* höhere Steifigkeit
* Intergration Signalaufbereitung
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 15 || Wägetechnik || [[Kalibrierung der Waage]]
* Waage an Messsystem anschließen
* Kalibrierkurve Gramm über 224 Bit Wert mit Eichgewichten
* aufgezeichnete Messwerte gegenüberstellen / Kalibrierkurve ermitteln
| Patricia Viebke|| 50 ||
|-
| 16 || Vermessung von Maschinen || [[Vergleich von Siebträger Maschinen]]
* Feste Parameter definieren z.B. Kaffeemenge, Temperdruck
* Aufheizverhalten von unterschiedlichen Maschinen aufnehmen und gegenüberstellen
* SHOT Messungen mit unterschiedlicher Parametrisierung der Maschine
* statistische Auswertungen / Vergleiche
| Patricia Viebke|| 10 ||
|}

Kalibrierung der NTC-Sensoren

2024-05-12T18:56:17Z

Patricia Viebke:

<htmltag tagname="img" src="http://vg08.met.vgwort.de/na/262fa932e36444f4bc7ce54b2147203e" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

== Patricia Viebke, 12.05.2024 - Kalibrierung Temperatursensoren ==

=== NTCs ===
Das Mess-System beinhaltet 4 NTC Sensoren. Drei der vier Sensoren sind von AVS Römer und bieten die Möglichkeit über ELSA Verbindungen mit einem 6 $mm$ Rohr in Systeme integriert zu werden. Der NTC für die Erfassung der Temperatur an der E61 Brühgruppe ist eine Eigenkonstruktion und muss mittels eines Adapters in den Prüfstand integriert werden

Dieser hat ein M6 Gewinde und wird mit Dichtmasse in einen Adapter geschraubt. An dem Adapter werden über zwei G 1/4 Gewinde die ELSA Anschlüsse verschraubt. An das dritte G $\nicefrac{1}{4}$" Gewinde wird der Referenzsensor des Prüfstands mit Dichtmasse verschraubt. Mit einem Rohrstück wird der Adapter und ein weiterer NTC (4a) verbunden. So wird in einem Kalibriervorgang die Kurve für zwei Sensoren parallel aufgezeichnet. Aufgrund von Platzmangel werden keine weiteren Sensoren für diesen Durchlauf verwendet.

Die zu kalibrierenden Sensoren müssen korrekt mit der Elektronikplatine verbunden werden.

Bei der Federklemme der NTCs wurden bei der Inbetriebnahme Probleme in Form von Signalstreuungen festgestellt. Daher wird der zweite und dritte Pin eines NTC Anschlusses miteinander verlötet. Der dritte Pin wird für einen Zweileiter NTC ignoriert und ist im Schaltplan mit 0 gekennzeichnet. Die Anschlüsse für den Kalibrierprozess von CH00 und CH03 4a müssen dem Schaltplan entnommen werden. Nachdem die Sensoren am Mess-System angeschlossen sind, muss eine Verbindung zwischen MATLAB und dem Mess-System hergestellt werden.
[[Datei:Ch00 raw.png|mini|Kalikurve Rohzustand]]
[[Datei:Ch00 basicfitting.png|mini|Basicfitting]]
[[Datei:Ch00 fitted.png|mini|Kalikurve fertig nach Basicfitting]]
Für den Kalibiervorgang muss die MATLAB GUI für den Pumpenprüfstand geöffnet werden. Anschließend muss die Verbindung zur NI-Messkarte und zum Raspberry Pico hergstellt werden. Bei grünem Füllstand wird der Kalibrierprozess direkt gestartet. Hier wird eine Endtemperatur von 95 °C ausgewählt und 7 Kontrollpunkte werden errechnet. Bei Starten des Prozesses wird die Starttemperatur ebenfalls als Kontrollpunkt definiert. Befindet sich die Temperatur in der definierten Toleranz des Kontrollpunktes, wird ein Counter gestartet. Erreicht der Counter den Wert 10 erreicht, wird in blauer Schrift die Stabilität des Messpunktes kommuniziert. Mit einem MATLAB Skript wird eine 30 Sekunden Messung über das Raspberry Pi ausgeführt. Das Skript \texttt{import\_shot.mat} ist unter den Zusatzskripten zu finden. Die Messwerte des Raspberry Pis werden nach 30 Sekunden in MATLAB importiert und in einem Struct gespeichert. Am Ende des Skriptes wird die Zählvariable xi um 1 hochgezählt, so dass neue Messwerte in eine neue Zeile des Struktes geschrieben werden.

Nachdem die Werte eines Kontrollpunktes erfolgreich in dem Strukt gespeichert wurden, wird in der GUI zum nächsten Kontrollpunkt geregelt. Der Prozess muss wiederholt werden, bis der letzte Kontrollpunkt erreicht wird. Bei Abschluss der letzten Messung müssen die Messwerte auf der GUI über den entsprechenden Button gespeichert werden. Es wird eine Datei erstellt in dem aktiven MATLAB Ordner mit den Referenztemperaturen. Die Referenztemperaturen werden in einem Vektor gespeichert. Hier müssen die Messwerte den Kontrollpunkten zugeordnet werden und Zeilenweise abgespeichert werden. Die Werte sind eindeutig den Kontrollpunkten zuzuordnen anhand der vorhandenen Temperatursprünge in den Werten. Bei einer 30 Sekunden Messung sind etwa 11 Messspunkte pro Kontrollwert zu erwarten. Für das Erstellen der Kalibrierkurve werden die Messdaten in einem weiteren Struct gegenübergestellt. Die erste Spalte beinhaltet die Spannungswerte pro Kontrollwert, während die zweite Spalte die Referenzwerte in °C enthält. Es bildet sich ein Struct mit zwei Spalten und 8 Zeilen, resultierend aus den 8 Kontrollwerten.

Die Erstellung der Kalibrierkurve erfordert das Gegenüberstellen einzelner Messwerte. Hierfür müssen die Werte einer Messung gemittelt werden. Es resultieren 8 Spannungswerte, welche 8 Temperaturwerten gegenübergestellt werden. Die Kurve zeigt das typische NTC Verhalten. Das Verhalten charakterisiert sich durch die abnehmende Spannung bei zunehmender Temperatur. Es ist zu erkennen, dass die Kurve nicht den gesamten elektrischen Messbereich von 0 V bis 5 V abdeckt. Dies folgt aus dem eingeschränkten Temperaturbereich, der bei der Kalibrierung anfängt bzw. erreicht wird. Für die Umwandlung der Spannungswerte über den gesamten Messbereich muss die Kurve erweitert werden. Die Erweiterung wird durch das Basic Fitting durchgeführt. In Abbildung 2 werden unterschiedliche Polynome verglichen. Der zweiten Grafik ist der Vergleich eines Polynoms 3. Grades und 5. Grades zu entnehmen. Optimalerweise sind die 0 °C bei 5000 $mV$ zu erreichen. Dies ist mit dem Basic Fitting nicht möglich, daher wird das nächst Ähnlichere verwendet. Für die Erstellung der Kalibrierkurve wird das Polynom 3. Grades (grün) ausgewählt.

Das Basic Fitting definiert die interpolierte Kurve mit einer Funktion. Ziel ist es die Umwandlung anhand der Vektorindizes aufzubauen. Über einen Messbereich von 0 bis 5000 mV wird eine Auflösung von 0,1 mV angestrebt. Es wird ein Vektor erstellt, welcher die Werte 0 bis 50000 enthält. Jedes Vektorelement wird in die Funktion des Polynoms aus dem Basic Fitting eingesetzt. Ein Vektor y enthält die Werte der Kalibrierkurve über den gesamten Messbereich mit der gewünschten Auflösung. Dieser Vorgang wird für alle NTC Sensoren wiederholt. Die finalen Kalibrierkurven, die unter y gespeichert sind, werden der Datei C:/0\_Messsystem/Kali/kalistruct.mat abgelegt. Das Struct ist in der Reihenfolge der Messkanäle aufgebaut. Das erste Element kali(1).y ist somit dem NTC für Siebträgerauslauf zugeordnet. Das Struct beinhaltet eine Spalte line, welche die cfit Elemente speichert. Das Verwenden der cfit Elemente zeigt einen vereinfachten Umgang mit den Kalibrierkurven.

=== Infrarot Temperatursensor ===
Die Vorgehensweise für die Kalibrierung des Infrarot Sensors ist analog zum NTC Sensor durchzuführen. Für die Erfassung von Spannungswerten während dem Kalibrierprozess am Pumpenprüfstand muss eine geeignete Messstelle festgelegt werden. Auf dem Messstrang für die Temperaturen befindet sich ein Adapter, in welchem unter anderem der Referenzsensor verschraubt wird. Auf den Adapter wird mit Isolierband eine spiegelfreie Fläche geschaffen, welche als Messstelle für den IR-Sensor dient. \\

Analaog zum NTC Sensor, wird pro Kontrollpunkt eine 30 Sekunden Messung gestartet. Die Messdaten werden gemittelt, so dass eine Gegenüberstellung möglich ist. Der IR-Sensor ist ein digitaler Sensor und verläuft linear über den Messbereich. Da der Sensor auf dem zweiten Modul definiert ist, erstreckt sich der Messbereich von 0 bis 10 $V$. Der physikalische Messbereich liegt bei -50 °C bis 600 °C. Die Kalibrierkurve wird über diesen Bereich analog zum NTC erstellt und abgespeichert. Die Umwandlung der Spannungswerte in Temperaturwerte findet hier ebenfalls über den Index des Vektors statt. Der Messbereich 0 mV bis 10000 mV wird mit einer Auflösung von 0,1 mV umgesetzt. Daraus errechnet sich die Anzahl von 100000 Werten im Vektor.

== Patricia Viebke, 30.04.2023 ==
Für das Messsystem wird eine neue Elektornikpalatine entwickelt, auf welcher die Signalkonditionierungen für die NTC Sensoren implementiert sind. Es muss bestimmt werden, welche NTC Sensoren funktionieren. Mit einem Multimeter wird der Innenwiderstand der NTC Sensoren gemessen. Es muss ein Wert von 10 kΩ gemessen werden, damit die Funktionalität bestätigt werden kann.

Die Funktionalität der NTC Sensoren für die Messstellen 'vor der Brühgruppe', 'vor dem Kaffeepuck E61', 'vor dem Kaffeepuck nicht E61' und 'Auslauf' ist bestätigt.

Die Kalibrierung der Sensoren kann stattfinden nach Fertigstellung der Lötarbeiten der Bauelemente auf der Platine.

= Patricia Viebke, 19.03.2022 =
Es ist das Aufnehmen einer ersten NTC Kalibrierkurve gelungen. Statt der Elektronikplatine wurde eine NTC Platine verwendet.

Die Kalibrierkurve wurde so aufbereitet, dass jedem Spannungswert nur ein Temperaturwert zur Verfügung steht. Die Kalibrierung ist nicht exakt, da der verwendete Sensor nicht an seinem festen Platz auf der Elektronikplatine angeschlossen war. Weiter sind die Umgebungsbedingungen nicht optimal, das den zu kalibrierenden Temperaturbereich einschränkt.

Für die Aufbereitung der Kalibrierkurve wurden die Werte nach Erreichen der maximalen Temperatur entfernt. Das Wasser fing an der Stelle das Sieden an und es wurde nicht mehr die tatsächliche Wassertemperatur gemessen. Anschließend wurden die Messwerte der Kalibrierkurve manuell erweitert. Da der Verlauf der Kurve bekannt ist, konnte die Kurve ergänzt werden. Der Bereich der Kalibrierung liegt bei den Spannungswerten von 0 bis 4096 mV. Da bei Raumtemperatur angefangen und bei knapp 95 °C aufgehört wurde zu Messen, wird der Spannungsbereich nicht vollständig kalibriert. Anschließend wurde eine Interpolation mit einem Polynom fünften Grades angewendet.

Im letzten Schritt wurde die Auflösung der Kurve angepasst. Die Kurve liegt im finalen Zustand mit einer erhöhten Auflösung um den Faktor 10 vor.

Die Kalibrierkurve wurde erfolgreich in die GUI integriert. Das Umwandeln der Messwerte in Temperaturwerte ist möglich. Die Werte sind nicht exakt, da die Kalibrierkurve eine Annäherung darstellt.

= Patricia Viebke, 09.12.2021 =
Da beim ersten Versuch einer NTC Kalibrierung es nicht gelungen ist den charakteristischen Zusammenhang herzustellen, musste diese Ursache analysiert werden. Angefangen wurde mit der Überprüfung der Funktionalität der MCC128 Karte. Diese konnte bestätigt werden, wie bereits beschrieben. Als nächster Schritt wurde die Platine untersucht, an die die Sensoren angesteckt werden. Das Signal der angeschlossenen Sensoren wird durch eine Verbindung zum MCC128 geleitet.

Abbildung 2: Der charakteristische Verlauf ist zu erkennen. Mit zunehmender Erwärmung des Wassers sinkt der mV Wert des NTCs.

Mit einem Oszilloskop wurde an verschiedenen Stellen der Platine das Signal analysiert. Es konnte festgestellt werden, dass selbst im ruhen Zustand, also ohne Sensoren ein deutliches Rauschen wahrzunehmen ist. Ist kein Sensor angesteckt, so sollte es beim Oszilloskop keinen Signalausschlag geben. Durch weitere Untersuchungen wurde beschlossen, dass ein systematischer Fehler in der Platine vorliegt und diese als Ursache der fehlerhaften Kalibrierung gilt.

Es wurde eine Lösung gefunden mit der die Kalibrierung fortgesetzt werden kann. Mit einem Steckbrett und einer NTC Platine wurde der Anschluss zum MCC128 simuliert. Der Ablauf der Kalibrierung erfolgte nach dem gleichem Vorgehen wie bereits beschrieben am 02.12.2021.

Es ist deutlich zu erkennen, dass mit zunehmender Wassertemperatur die mV des NTC sinken. Der charakteristische Zusammenhang ist deutlich zu erkennen. Es ist geplant den Kalibrierprozess von Raumtemperatur bis 95 °C durchzuführen. Aufgrund nicht optimaler Bedingungen konnten die 95 °C nicht erreicht werden und der Kalibrierprozess musste manuell beendet werden. Die Stellen mit mehreren Werten sind die einzelnen Herdstufen, die langsam erhöht wurden. Nach Erreichen eines Temperaturmaximums, sinkt die Temperatur wieder ab. Dies liegt daran, dass das Wasser anfängt zu kochen und die Luft der Bläschen die Messwerte verfälscht. Somit konnten die geplanten 95 °C nicht erreicht werden.

Die Kurve ist im Rohzustand und muss weiterverarbeitet werden, damit sie zur Umwandlung verwendet werden kann. Der Temperaturrücklauf nach dem ERreichen des Maximums muss entfernt werden. Außerdem müssen durch das nicht Erreichen der max. Wassertemperatur von 95 °C Werte am Ende manuell hinzugefügt werden. Durch das Hinzufügen wird bei der Interpolation die Kurve "richtig geführt". Auch zu Beginn der Kurve muss eine passende Exponentialfunktion hinzugefügt werden, denn bei Temperaturen im niedrigen Bereich steigt die NTC Kurve stark an.

Die aufbereitete Kurve muss in die GUI integriert werden und gemessene mV Werte sollten annährend richtige Werte zeigen. Zu 100 % richtige Werte erhält man nur, wenn man mit der finalen Platine kalibriert, die auch beim Messen verwendet wird.

Bei vollständiger Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandes werden die Sensoren erneut kalibriert. Dort sind auch Werte über 100 °C zu erfassen, da dort der Behälter unter Druck gesetzt wird. Mit optimierten Bedingungen lässt sich eine Verbesserung der Kalibrierwerte vornehmen.

= Patricia Viebke, 02.12.2021 =
Die Kalibrierung der NTC Sensoren ist mittels des Kalibrierprüfstandes geplant. Da dieser noch nicht betriebsbereit ist, muss eine andere Vorgehensweise definiert werden. Ziel ist es eine Kalibrierkurve zu ermitteln, um die vom NTC gemessenen mV-Werte einer Temperatur zuzuordnen.

Für die Kalibrierung wurde ein Aluminiumbehälter mit Wasser gefüllt und auf eine Herdplatte gesetzt. Im Wasser befinden sich der zu kalibrierende NTC Sensor und der PT100. Der PT100 ist für die Aufnahme der Messwerte in °C zuständig, während der NTC die mV Werte misst. Der NTC ist während des Messprozesses mit der Platine des Raspberry Pis verbunden - gemessen wird hier über das MCC128. Der PT100 ist ein Temperatursensor, mit einem Widerstand von 100 Ohm. Für diesen muss die Messung in MATLAB mit der NI Messkarte konfiguriert werden. Hier gibt es die Option 'RDT' (Resistance Temperature Detector), das bedeutet, dass der Widerstand gemessen wird und in Temperatur umgewandelt wird. Beim langsamen Schalten der Herdstufen erwärmt sich das Wasser und die Sensoren nehmen jeweils ihre Messwerte auf. Mit einem MATLAB Skript wird die Messung gestartet. Der Aufbau des Skriptes wird anschließend erläutert.

Zu Beginn des Skriptes muss eine Verbindung mit dem Raspberry Pi hergestellt werden und die Messung mit der NI Messkarte konfiguriert werden. Mit einer while Schleife läuft die Aufnahme der Messwerte. Die Messwerte beider Sensoren werden so lange aufgenommen, bis der Messwerte des PT100 einen Wert von 95°C erreicht. Da Wasser bei 100°C das Sieden anfängt, kann nicht bis 100 °C gemessen werden, da die Siedebläschen die Messwerte verfälschen.

Während der Durchlaufen der while-Schleife werden jeweils 10 Messwerte vom NTC gemessen und diese anschließend gemittelt. Für den PT100 wird pro Durchlauf ein Wert aufgenommen. Die Werte werden einer Matrix "werte" hinzugefügt, bis die Messung vorbei ist. So hat man anschließend jedem mV-Wert des NTCs einen Temperaturwert zugewiesen. Bei der Messung ist darauf zu achten, dass die Temperatur der Herdplatt nur langsam erhöht wird, um eine maximale Anzahl an Messwerten zu erzielen.

Als Ergebnis wurde erwartet, den charakteristischen Verlauf eines NTCs wiederzuerkennen. Das bedeutet, mit zunehmender Temperatur sinkt der mV Wert. Dies konnte nicht bestätigt werden. Die Werte sind stark gestreut und vor allem konnte der charakteristische Zusammenhang nicht erkannt werden. Es wird vermutet, dass der gefertigte NTC Sensor fehlerhaft ist. Die Messung wurde mit einem im Labor vorhandenen NTC Sensor wiederholt. Er hat ähnliche Eigenschaften wie der gefertigte NTC und wurde mit einem improvisierten Adapter an die Platine des Raspberrys verbunden. Es wurde erneut das Wasser langsam erhitzt, bis die 95°C erreicht wurden. Hier konnte jedoch auch nicht der typische Verlauf eines NTCs widergegeben werden.

Es wird vermutet, dass der Fehler nicht in den Sensoren liegt sondern in der Elektronik. Daher wird eine Problemanalyse schrittweise durchgeführt. Angefangen wird mit der Bestätigung der Funktionalität des MCC128. Hierfür wurde der MEsskanal (Channel 0) mit einem Netzgerät verbunden, bei dem die Spannung variiert werden kann. Ein Multimeter wurde an die Klemmen des Netzgerätes angeschlossen, um zu sehen welche Spannung tatsächlich abgegeben wird. Um die Funktionalität des HATs bestätigten zu können, muss das MCC128 einen ähnlichen Spannungswert messen, wie das Multimeter. Für die Messung wurde ein MATLAB Skript geschrieben, welches beim Starten 100 Mittelwerte der 10 Messwerte pro Messdurchlauf liefert. Man hat also 100 Mittelwerte, die man mit dem Multimeter vergleichen kann. Es wurde bei einer Spannung von 3 Volt angefangen und in 1 V - Schritten bis 10 Volt gemessen. Nachdem unterschiedliche Spannungen zugeführt wurden bei einer jeweils Vielzahl von Messwerten kann daraus geschlussfolgert werden, dass der Fehler nicht am MCC128 liegt.

Der nächste Schritt der Problem Analyse ist die Untersuchung der Elektronikplatine. Mithilfe des Schaltplans wird die Platine mit Armin Rohnen untersucht.

Kalibrierung der NTC-Sensoren

2024-05-12T18:54:34Z

Patricia Viebke: ntc kali

<htmltag tagname="img" src="http://vg08.met.vgwort.de/na/262fa932e36444f4bc7ce54b2147203e" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

== Patricia Viebke, 12.05.2024 ==
Das Mess-System beinhaltet 4 NTC Sensoren. Drei der vier Sensoren sind von AVS Römer und bieten die Möglichkeit über ELSA Verbindungen mit einem 6 $mm$ Rohr in Systeme integriert zu werden. Der NTC für die Erfassung der Temperatur an der E61 Brühgruppe ist eine Eigenkonstruktion und muss mittels eines Adapters in den Prüfstand integriert werden

Dieser hat ein M6 Gewinde und wird mit Dichtmasse in einen Adapter geschraubt. An dem Adapter werden über zwei G 1/4 Gewinde die ELSA Anschlüsse verschraubt. An das dritte G $\nicefrac{1}{4}$" Gewinde wird der Referenzsensor des Prüfstands mit Dichtmasse verschraubt. Mit einem Rohrstück wird der Adapter und ein weiterer NTC (4a) verbunden. So wird in einem Kalibriervorgang die Kurve für zwei Sensoren parallel aufgezeichnet. Aufgrund von Platzmangel werden keine weiteren Sensoren für diesen Durchlauf verwendet.

Die zu kalibrierenden Sensoren müssen korrekt mit der Elektronikplatine verbunden werden.

Bei der Federklemme der NTCs wurden bei der Inbetriebnahme Probleme in Form von Signalstreuungen festgestellt. Daher wird der zweite und dritte Pin eines NTC Anschlusses miteinander verlötet. Der dritte Pin wird für einen Zweileiter NTC ignoriert und ist im Schaltplan mit 0 gekennzeichnet. Die Anschlüsse für den Kalibrierprozess von CH00 und CH03 4a müssen dem Schaltplan entnommen werden. Nachdem die Sensoren am Mess-System angeschlossen sind, muss eine Verbindung zwischen MATLAB und dem Mess-System hergestellt werden.
[[Datei:Ch00 raw.png|mini|Kalikurve Rohzustand]]
[[Datei:Ch00 basicfitting.png|mini|Basicfitting]]
[[Datei:Ch00 fitted.png|mini|Kalikurve fertig nach Basicfitting]]
Für den Kalibiervorgang muss die MATLAB GUI für den Pumpenprüfstand geöffnet werden. Anschließend muss die Verbindung zur NI-Messkarte und zum Raspberry Pico hergstellt werden. Bei grünem Füllstand wird der Kalibrierprozess direkt gestartet. Hier wird eine Endtemperatur von 95 °C ausgewählt und 7 Kontrollpunkte werden errechnet. Bei Starten des Prozesses wird die Starttemperatur ebenfalls als Kontrollpunkt definiert. Befindet sich die Temperatur in der definierten Toleranz des Kontrollpunktes, wird ein Counter gestartet. Erreicht der Counter den Wert 10 erreicht, wird in blauer Schrift die Stabilität des Messpunktes kommuniziert. Mit einem MATLAB Skript wird eine 30 Sekunden Messung über das Raspberry Pi ausgeführt. Das Skript \texttt{import\_shot.mat} ist unter den Zusatzskripten zu finden. Die Messwerte des Raspberry Pis werden nach 30 Sekunden in MATLAB importiert und in einem Struct gespeichert. Am Ende des Skriptes wird die Zählvariable xi um 1 hochgezählt, so dass neue Messwerte in eine neue Zeile des Struktes geschrieben werden.

Nachdem die Werte eines Kontrollpunktes erfolgreich in dem Strukt gespeichert wurden, wird in der GUI zum nächsten Kontrollpunkt geregelt. Der Prozess muss wiederholt werden, bis der letzte Kontrollpunkt erreicht wird. Bei Abschluss der letzten Messung müssen die Messwerte auf der GUI über den entsprechenden Button gespeichert werden. Es wird eine Datei erstellt in dem aktiven MATLAB Ordner mit den Referenztemperaturen. Die Referenztemperaturen werden in einem Vektor gespeichert. Hier müssen die Messwerte den Kontrollpunkten zugeordnet werden und Zeilenweise abgespeichert werden. Die Werte sind eindeutig den Kontrollpunkten zuzuordnen anhand der vorhandenen Temperatursprünge in den Werten. Bei einer 30 Sekunden Messung sind etwa 11 Messspunkte pro Kontrollwert zu erwarten. Für das Erstellen der Kalibrierkurve werden die Messdaten in einem weiteren Struct gegenübergestellt. Die erste Spalte beinhaltet die Spannungswerte pro Kontrollwert, während die zweite Spalte die Referenzwerte in °C enthält. Es bildet sich ein Struct mit zwei Spalten und 8 Zeilen, resultierend aus den 8 Kontrollwerten.

Die Erstellung der Kalibrierkurve erfordert das Gegenüberstellen einzelner Messwerte. Hierfür müssen die Werte einer Messung gemittelt werden. Es resultieren 8 Spannungswerte, welche 8 Temperaturwerten gegenübergestellt werden. Die Kurve zeigt das typische NTC Verhalten. Das Verhalten charakterisiert sich durch die abnehmende Spannung bei zunehmender Temperatur. Es ist zu erkennen, dass die Kurve nicht den gesamten elektrischen Messbereich von 0 V bis 5 V abdeckt. Dies folgt aus dem eingeschränkten Temperaturbereich, der bei der Kalibrierung anfängt bzw. erreicht wird. Für die Umwandlung der Spannungswerte über den gesamten Messbereich muss die Kurve erweitert werden. Die Erweiterung wird durch das Basic Fitting durchgeführt. In Abbildung 2 werden unterschiedliche Polynome verglichen. Der zweiten Grafik ist der Vergleich eines Polynoms 3. Grades und 5. Grades zu entnehmen. Optimalerweise sind die 0 °C bei 5000 $mV$ zu erreichen. Dies ist mit dem Basic Fitting nicht möglich, daher wird das nächst Ähnlichere verwendet. Für die Erstellung der Kalibrierkurve wird das Polynom 3. Grades (grün) ausgewählt.

Das Basic Fitting definiert die interpolierte Kurve mit einer Funktion. Ziel ist es die Umwandlung anhand der Vektorindizes aufzubauen. Über einen Messbereich von 0 bis 5000 mV wird eine Auflösung von 0,1 mV angestrebt. Es wird ein Vektor erstellt, welcher die Werte 0 bis 50000 enthält. Jedes Vektorelement wird in die Funktion des Polynoms aus dem Basic Fitting eingesetzt. Ein Vektor y enthält die Werte der Kalibrierkurve über den gesamten Messbereich mit der gewünschten Auflösung. Dieser Vorgang wird für alle NTC Sensoren wiederholt. Die finalen Kalibrierkurven, die unter y gespeichert sind, werden der Datei C:/0\_Messsystem/Kali/kalistruct.mat abgelegt. Das Struct ist in der Reihenfolge der Messkanäle aufgebaut. Das erste Element kali(1).y ist somit dem NTC für Siebträgerauslauf zugeordnet. Das Struct beinhaltet eine Spalte line, welche die cfit Elemente speichert. Das Verwenden der cfit Elemente zeigt einen vereinfachten Umgang mit den Kalibrierkurven.

== Patricia Viebke, 30.04.2023 ==
Für das Messsystem wird eine neue Elektornikpalatine entwickelt, auf welcher die Signalkonditionierungen für die NTC Sensoren implementiert sind. Es muss bestimmt werden, welche NTC Sensoren funktionieren. Mit einem Multimeter wird der Innenwiderstand der NTC Sensoren gemessen. Es muss ein Wert von 10 kΩ gemessen werden, damit die Funktionalität bestätigt werden kann.

Die Funktionalität der NTC Sensoren für die Messstellen 'vor der Brühgruppe', 'vor dem Kaffeepuck E61', 'vor dem Kaffeepuck nicht E61' und 'Auslauf' ist bestätigt.

Die Kalibrierung der Sensoren kann stattfinden nach Fertigstellung der Lötarbeiten der Bauelemente auf der Platine.

= Patricia Viebke, 19.03.2022 =
Es ist das Aufnehmen einer ersten NTC Kalibrierkurve gelungen. Statt der Elektronikplatine wurde eine NTC Platine verwendet.

Die Kalibrierkurve wurde so aufbereitet, dass jedem Spannungswert nur ein Temperaturwert zur Verfügung steht. Die Kalibrierung ist nicht exakt, da der verwendete Sensor nicht an seinem festen Platz auf der Elektronikplatine angeschlossen war. Weiter sind die Umgebungsbedingungen nicht optimal, das den zu kalibrierenden Temperaturbereich einschränkt.

Für die Aufbereitung der Kalibrierkurve wurden die Werte nach Erreichen der maximalen Temperatur entfernt. Das Wasser fing an der Stelle das Sieden an und es wurde nicht mehr die tatsächliche Wassertemperatur gemessen. Anschließend wurden die Messwerte der Kalibrierkurve manuell erweitert. Da der Verlauf der Kurve bekannt ist, konnte die Kurve ergänzt werden. Der Bereich der Kalibrierung liegt bei den Spannungswerten von 0 bis 4096 mV. Da bei Raumtemperatur angefangen und bei knapp 95 °C aufgehört wurde zu Messen, wird der Spannungsbereich nicht vollständig kalibriert. Anschließend wurde eine Interpolation mit einem Polynom fünften Grades angewendet.

Im letzten Schritt wurde die Auflösung der Kurve angepasst. Die Kurve liegt im finalen Zustand mit einer erhöhten Auflösung um den Faktor 10 vor.

Die Kalibrierkurve wurde erfolgreich in die GUI integriert. Das Umwandeln der Messwerte in Temperaturwerte ist möglich. Die Werte sind nicht exakt, da die Kalibrierkurve eine Annäherung darstellt.

= Patricia Viebke, 09.12.2021 =
Da beim ersten Versuch einer NTC Kalibrierung es nicht gelungen ist den charakteristischen Zusammenhang herzustellen, musste diese Ursache analysiert werden. Angefangen wurde mit der Überprüfung der Funktionalität der MCC128 Karte. Diese konnte bestätigt werden, wie bereits beschrieben. Als nächster Schritt wurde die Platine untersucht, an die die Sensoren angesteckt werden. Das Signal der angeschlossenen Sensoren wird durch eine Verbindung zum MCC128 geleitet.

Abbildung 2: Der charakteristische Verlauf ist zu erkennen. Mit zunehmender Erwärmung des Wassers sinkt der mV Wert des NTCs.

Mit einem Oszilloskop wurde an verschiedenen Stellen der Platine das Signal analysiert. Es konnte festgestellt werden, dass selbst im ruhen Zustand, also ohne Sensoren ein deutliches Rauschen wahrzunehmen ist. Ist kein Sensor angesteckt, so sollte es beim Oszilloskop keinen Signalausschlag geben. Durch weitere Untersuchungen wurde beschlossen, dass ein systematischer Fehler in der Platine vorliegt und diese als Ursache der fehlerhaften Kalibrierung gilt.

Es wurde eine Lösung gefunden mit der die Kalibrierung fortgesetzt werden kann. Mit einem Steckbrett und einer NTC Platine wurde der Anschluss zum MCC128 simuliert. Der Ablauf der Kalibrierung erfolgte nach dem gleichem Vorgehen wie bereits beschrieben am 02.12.2021.

Es ist deutlich zu erkennen, dass mit zunehmender Wassertemperatur die mV des NTC sinken. Der charakteristische Zusammenhang ist deutlich zu erkennen. Es ist geplant den Kalibrierprozess von Raumtemperatur bis 95 °C durchzuführen. Aufgrund nicht optimaler Bedingungen konnten die 95 °C nicht erreicht werden und der Kalibrierprozess musste manuell beendet werden. Die Stellen mit mehreren Werten sind die einzelnen Herdstufen, die langsam erhöht wurden. Nach Erreichen eines Temperaturmaximums, sinkt die Temperatur wieder ab. Dies liegt daran, dass das Wasser anfängt zu kochen und die Luft der Bläschen die Messwerte verfälscht. Somit konnten die geplanten 95 °C nicht erreicht werden.

Die Kurve ist im Rohzustand und muss weiterverarbeitet werden, damit sie zur Umwandlung verwendet werden kann. Der Temperaturrücklauf nach dem ERreichen des Maximums muss entfernt werden. Außerdem müssen durch das nicht Erreichen der max. Wassertemperatur von 95 °C Werte am Ende manuell hinzugefügt werden. Durch das Hinzufügen wird bei der Interpolation die Kurve "richtig geführt". Auch zu Beginn der Kurve muss eine passende Exponentialfunktion hinzugefügt werden, denn bei Temperaturen im niedrigen Bereich steigt die NTC Kurve stark an.

Die aufbereitete Kurve muss in die GUI integriert werden und gemessene mV Werte sollten annährend richtige Werte zeigen. Zu 100 % richtige Werte erhält man nur, wenn man mit der finalen Platine kalibriert, die auch beim Messen verwendet wird.

Bei vollständiger Inbetriebnahme des Pumpenprüfstandes werden die Sensoren erneut kalibriert. Dort sind auch Werte über 100 °C zu erfassen, da dort der Behälter unter Druck gesetzt wird. Mit optimierten Bedingungen lässt sich eine Verbesserung der Kalibrierwerte vornehmen.

= Patricia Viebke, 02.12.2021 =
Die Kalibrierung der NTC Sensoren ist mittels des Kalibrierprüfstandes geplant. Da dieser noch nicht betriebsbereit ist, muss eine andere Vorgehensweise definiert werden. Ziel ist es eine Kalibrierkurve zu ermitteln, um die vom NTC gemessenen mV-Werte einer Temperatur zuzuordnen.

Für die Kalibrierung wurde ein Aluminiumbehälter mit Wasser gefüllt und auf eine Herdplatte gesetzt. Im Wasser befinden sich der zu kalibrierende NTC Sensor und der PT100. Der PT100 ist für die Aufnahme der Messwerte in °C zuständig, während der NTC die mV Werte misst. Der NTC ist während des Messprozesses mit der Platine des Raspberry Pis verbunden - gemessen wird hier über das MCC128. Der PT100 ist ein Temperatursensor, mit einem Widerstand von 100 Ohm. Für diesen muss die Messung in MATLAB mit der NI Messkarte konfiguriert werden. Hier gibt es die Option 'RDT' (Resistance Temperature Detector), das bedeutet, dass der Widerstand gemessen wird und in Temperatur umgewandelt wird. Beim langsamen Schalten der Herdstufen erwärmt sich das Wasser und die Sensoren nehmen jeweils ihre Messwerte auf. Mit einem MATLAB Skript wird die Messung gestartet. Der Aufbau des Skriptes wird anschließend erläutert.

Zu Beginn des Skriptes muss eine Verbindung mit dem Raspberry Pi hergestellt werden und die Messung mit der NI Messkarte konfiguriert werden. Mit einer while Schleife läuft die Aufnahme der Messwerte. Die Messwerte beider Sensoren werden so lange aufgenommen, bis der Messwerte des PT100 einen Wert von 95°C erreicht. Da Wasser bei 100°C das Sieden anfängt, kann nicht bis 100 °C gemessen werden, da die Siedebläschen die Messwerte verfälschen.

Während der Durchlaufen der while-Schleife werden jeweils 10 Messwerte vom NTC gemessen und diese anschließend gemittelt. Für den PT100 wird pro Durchlauf ein Wert aufgenommen. Die Werte werden einer Matrix "werte" hinzugefügt, bis die Messung vorbei ist. So hat man anschließend jedem mV-Wert des NTCs einen Temperaturwert zugewiesen. Bei der Messung ist darauf zu achten, dass die Temperatur der Herdplatt nur langsam erhöht wird, um eine maximale Anzahl an Messwerten zu erzielen.

Als Ergebnis wurde erwartet, den charakteristischen Verlauf eines NTCs wiederzuerkennen. Das bedeutet, mit zunehmender Temperatur sinkt der mV Wert. Dies konnte nicht bestätigt werden. Die Werte sind stark gestreut und vor allem konnte der charakteristische Zusammenhang nicht erkannt werden. Es wird vermutet, dass der gefertigte NTC Sensor fehlerhaft ist. Die Messung wurde mit einem im Labor vorhandenen NTC Sensor wiederholt. Er hat ähnliche Eigenschaften wie der gefertigte NTC und wurde mit einem improvisierten Adapter an die Platine des Raspberrys verbunden. Es wurde erneut das Wasser langsam erhitzt, bis die 95°C erreicht wurden. Hier konnte jedoch auch nicht der typische Verlauf eines NTCs widergegeben werden.

Es wird vermutet, dass der Fehler nicht in den Sensoren liegt sondern in der Elektronik. Daher wird eine Problemanalyse schrittweise durchgeführt. Angefangen wird mit der Bestätigung der Funktionalität des MCC128. Hierfür wurde der MEsskanal (Channel 0) mit einem Netzgerät verbunden, bei dem die Spannung variiert werden kann. Ein Multimeter wurde an die Klemmen des Netzgerätes angeschlossen, um zu sehen welche Spannung tatsächlich abgegeben wird. Um die Funktionalität des HATs bestätigten zu können, muss das MCC128 einen ähnlichen Spannungswert messen, wie das Multimeter. Für die Messung wurde ein MATLAB Skript geschrieben, welches beim Starten 100 Mittelwerte der 10 Messwerte pro Messdurchlauf liefert. Man hat also 100 Mittelwerte, die man mit dem Multimeter vergleichen kann. Es wurde bei einer Spannung von 3 Volt angefangen und in 1 V - Schritten bis 10 Volt gemessen. Nachdem unterschiedliche Spannungen zugeführt wurden bei einer jeweils Vielzahl von Messwerten kann daraus geschlussfolgert werden, dass der Fehler nicht am MCC128 liegt.

Der nächste Schritt der Problem Analyse ist die Untersuchung der Elektronikplatine. Mithilfe des Schaltplans wird die Platine mit Armin Rohnen untersucht.

Datei:Ch00 fitted.png

2024-05-12T18:52:57Z

Patricia Viebke:

fittedn ntc

Datei:Ch00 basicfitting.png

2024-05-12T18:52:08Z

Patricia Viebke:

Basicfitting NTC

Datei:Ch00 raw.png

2024-05-12T18:51:23Z

Patricia Viebke:

kalikurve roh

Definition der Datenerfassung

2024-05-12T18:38:11Z

Patricia Viebke: aufbau messsystem

<htmltag tagname="img" src="http://vg05.met.vgwort.de/na/68a9701e57f54d60bc8e7a781d5c2a55" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

== Patricia Viebke, 12.05.2024 ==
Das Mess-System hat zum Ziel unterschiedliche Siebträger Espressomaschinen zu vermessen. Nach der Vermessung müssen die Messdaten analysiert und interpretiert werden. Für einen gleichwertigen Vergleich der Vermessungen müssen definierte Umgebungsbedingungen geschaffen werden. Hierfür muss das Mess-System in den Einzelheiten vollständig definiert vorliegen. Der Aufbau des Mess-Systems, die verwendete Elektronik, die Konfiguration der Elektronik und die Sensorik müssen identisch bleiben. Während eines Vergleichs von Messreihen ist das Ändern des Aufbaus bzw. der Konfigruation des Mess-Systems nicht zu empfehlen, da ein aussagekräftiger Vergleich somit nicht mehr gewährleistet wird.

=== Aufbau des Messsystems ===
Das Mess-System basiert auf dem Raspberry Pi, welches mit Modulen von Measuring Computing (MCC) erweitert wird. Diese werden übereinander gestapelt und über den 40 Pin GPIO des Raspberry Pis miteinander verbunden. Durch Probemessungen wird herausgefunden, dass eine Elektronikplatine mit Signalkonditionierungen benötigt wird, welche die Rohdaten in Form von Spannungswerten mit Tiefpassfiltern aufbereiten. Neben der Aufbereitung bietet die Platine Federklemmleisten, worüber die Sensoren und die Stromversorgung verbunden werden.

Ursprünglich ist das Mess-System mit drei Modulen (MCCs) von Measuring Computing ausgelegt. Da die Module für die Differential Messung konfiguriert werden, sind maximal 4 Messkanäle pro Modul parallel benutzbar. Pro Modul liegt die maximale Abtastrate bei 100 kS/s . Bei vier Messkanälen bedeutet dies pro Kanal maximal eine Abtastrate von 25 kS/s, da die festgelegte Abtastrate auf allen Kanälen des Moduls gleich ist.

Für den Durchflusssensor ist die Annahme getroffen, dass es eine Abtastrate von 40 kS/s benötigt, um das Rechtecksignal fehlerfrei zu erfassen. Im Laufe der Entwicklung zeigt das Modul für das Flowmeter vermehrt Probleme auf und eine zuverlässige Erfassung der Durchflussrate wird nicht mehr gewährleistet. Aus diesem Grund wird die benötigte Abtastrate weiter untersucht. Hierfür wird eine Messreihe mit unterschiedlichen Abtastraten durchgeführt. Jede Messung hat eine Dauer von 30 $s$ und die Durchflussrate wird durch den Einsatz des Pumpenprüfstands konstant gehalten. Das erfasste Signal muss ausgewertet und verglichen werden. Es wird eine Abtastrate von 30 kS/s angestrebt, da somit die Konfiguration des Messkanals für das Flowmeter auf dem zweiten Modul realisierbar ist.
{| class="wikitable"
|+Tabelle 1: statistischer Vergleich der Periodenstreuung
!Abtastrate
!40 kS/s
!33 kS/s
!30 kS/s
|-
|Streuung in 10^-4 s
|1.5984
|1.5220
|1.5916
|}
Für die Auswertungen der Abtastraten werden mit dem MATLAB Befehl \texttt{pulseperiod} die Perioden ermittelt und ein Mittelwert gebildet. Im nächsten Schritt werden die Abweichungen berechnet, indem der Mittelwert von den einzelnen Perioden subtrahiert wird. Von den Abweichungen wird anschließend über ''fitdist'' die Normalverteilung durchgeführt. Die in Tabelle \ref{tab:abtastraten} dargestellte Streuung bezieht sich auf die Abweichungen pro Messung mit einer Abtastrate.

Mit einer ursprünglich definierten Abtastrate von 40 kS/s ist eine korrekte Erfassung der Durchlussrate gegeben und wird somit als Referenzwert verwendet. Bei Verringerung der Abtastrate ist eine leichte Erhöhung der Streuung zu erkennen. Eine graphische Gegenüberstellung des Signals mit 30 kS/s zur Ursprungsrate zeigt, dass die Flanken des Rechtecksignals noch korrekt erfasst werden. Eine weitere Verringerung der Rate ist nicht zu empfehlen, da die Rechtecke des Signals aufgrund verringerter Datenpunkten die Form zu Dreiecken annehmen. Durch den Vergleich und die Analyse der Abtastraten am Rechtecksignal wird bestätigt, dass die Integration des Flowmeters am zweiten Modul mit einer Abtastrate von 30 kS/s realisierbar ist. Für die Weiterentwicklung des Messsystems wird der Durchflusssensor auf dem dritten Kanal des zweiten Moduls verwendet.

=== Lokale Verbindung mit dem Mess-System ===
Das Mess-System ist über ein Ethernet Kabel mit dem PC verbunden. Aktuell wird eine SSH Verbindung zum Mess-System über das Terminal und dem Hostnamen hergestellt. Dies funktioniert, da sowohl der PC als auch das Mess-System im gleichen Netzwerk liegen.

Für die Vermessung von Siebträger Espressomaschinen ausserhalb des Labors muss die Herstellung einer Verbindung weiterhin ermöglicht werden. Hierfür bleibt die Ethernet Verbindung zwischen den beiden Komponenten vorhanden. Lediglich der Ethernet Port am PC muss konfiguriert werden. Das Raspberry Pi wird von der dynamischen IP Adresse auf die statische IP Adresse 192.168.10.1 umgestellt. Damit die Verbindung über den PC hergestellt wird, muss der Ethernet Port, über welchen das Raspberry mit dem PC verbunden ist umkonfiguriert werden. Dieser wird ebenfalls auf eine lokale Umgebung umgestellt mit 192.168.10.2 mit der Subnetzmaske 255.255.255.0, wobei bei der IP-Adresse die letzte Zahl beliebig gewählt werden kann. So wird der Zugriff auf das Raspberry Pi ohne Router und Netzwerk ermöglicht. Das LAN-Kabel muss jedoch immer am selben Ethernetport des PCs angesteckt werden. Wird der Anschluss am PC für Internet verwendet, muss der Port von der statischen IP Adresse auf die dynamische bzw. automatisch beziehende IP-Adresse zurückgestellt werden.Die Einstellungen sind am Windows PC über Einstellungen > Netzwerk und Internet > Status > Adapteroptionen ändern > Rechtsklick auf Ethernet > Eigenschaften > IPv4 durchzuführen.

=== Verwendete Sensorik ===
Neben der Anzahl der verwendeten Module, hat sich die Auswahl der Sensoren geändert. Das erste Modul (MCC0) ist für die Temperaturmessung über NTC definiert, während auf dem zweiten Modul (MCC1) die Werte für IR Sensor, Druck und Durchflussrate erfasst werden. An der Nummerierung der Messkanäle ist die Position auf dem Modul zu erkennen. Die erste Zahl hinter der Abkürzung für Channel (CH) steht für das Modul. Die Zuweisung der Adressen der Module ergibt sich durch das Setzen eines Jumpers. Die Jumper adressieren die Module, so dass eine eindeutige Identifizierung dieser gegeben ist. Auf jedem Modul befinden sich vier Messkanälen, angefangen mit dem Kanal CH00 bis CH03. Der Messkanal CH11 befindet sich somit auf dem zweiten Modul und ist der Messkanal 1.
{| class="wikitable"
|+Tabelle 2: Messkanal Sensor Zuordnung
!Kanal
!Messstelle
!Sensorart
!Abtastrate
|-
|CH00
|vor Siebträgerauslauf
|NTC
| rowspan="4" |1 kS/s
|-
|CH01
|vor Kaffeepuck E61
|NTC
|-
|CH02
|vor Kaffeepuck nE61
|NTC
|-
|CH03
|undefinierte Messstelle
|NTC
|-
|CH10
|undefinierte Messstelle
|Infrarot
| rowspan="3" |30 kS/s
|-
|CH11
|vor Kaffeepuck E61/nE61
|Druck
|-
|CH12
|nach Pumpe
|Flowmeter
|}
Die Auswahl und die Zuordnung von Sensoren zu den Messkanälen ist relevant für den nachfolgenden Kalibrierprozess. Das Zusammenwirken aus dem Sensor, dem Messkanal und der Elektronikplatine muss berücksichtigt werden, was die Funktion der Kalibrierung beschreibt. Ausschließlich bei Kanal CH03 und CH11, ist für jeden Messkanal ein Sensor geplant. Diesen Kanälen sind zwei Sensoren zugeordnet. Optimalerweise wird an CH03 die Temperatur vor der Brühgruppe gemessen. Hier ist die Integration des Sensors an der Messstelle von der vorliegenden Siebträger Espressomaschine abhängig. Um die Möglichkeiten des Einbaus zu erweitern, wird hier ein NTC von AVS als Eckausführung und als Geradausführung zugewiesen. Da beim Vermessen komplizierte Eingriffe in die Maschine vermieden werden müssen, wird die Messstelle in diesem Fall vernachlässigt. Die zugeordneten Sensoren können jedoch an einer anderen relevanten Messstelle eingesetzt werden, welche über die GUI benannt werden muss.

Für die beiden Drucksensoren wird beschlossen den gleichen Messkanal CH11 zu verwenden, da auf diesem Modul mit einer hohen Abtastrate von 30 $kS/s$ gemessen wird. Da bei einer Vermessung entweder eine E61 oder nE61 Siebträger Espressomaschine vorliegt und für beide Fälle der gleiche Sensor verwendet wird, ist die gemeinsame Nutzung möglich. Durch das Flowmeter ist die Benutzung eines vierten Kanals ausgeschlossen, da sonst die Abtastrate auf 25 $kS/s$ reduziert werden muss.

= Patricia Viebke, 17.03.2022 =
Für die Temperatursensoren ist das Messvorgehen definiert. Die Aufnahme von Messwerten der Temperatursensoren (NTC und IR) funktioniert und die Spannungswerte der NTCs werden mit einer ersten Kalibrierkurve in Temperaturwerte umgewandelt.

Mit den Drucksensoren ist das Messen nicht möglich. Es muss entschieden werden, welche Sensoren zukünftig verwendet werden.

Das Wägesystem ist noch nicht einsatzbereit.

Die theoretische Datenerfassung des Flowmetersignals funktioniert. Die Durchflussdatenberechnung wurde noch nicht an realen Daten des Flowmeters angewendet.
Die Anschlüsse der HATs sind klar definiert. Jeder Sensor hat seinen festen Platz an den MCCs. Mit den Python Skripten werden die Messdaten aufgenommen.
Für eine eindeutiges und sauberes Signal ist eine Platine zu erstellen und mit dem Messsystem zu verbinden.

= Patricia Viebke, 10.03.2022 =
Für das Durchführen von Messungen werden die drei HATs aufeinander gesteckt. Über die Skripte "multi_custom.py" und "multi_shot.py" wird die jeweilige Messung durchgeführt. Das Aufrufen der Skripte erfolgt über die MATLAB GUI.

Da die Aufnahme von Messdaten final feststeht, muss die Datenaufbereitung in MATLAB angepasst werden.

Die Messdaten bei einer SHOT Messung werden nach Ablauf der einegebenen Messdauer als ganzer Block an MATLAB übertragen. Und anschließend weiterverarbeitet. Nur so kann eine Durchflussberechnung erfolgen, da für die Durchflussberechnung das vollständige Zeitsignal der Messung notwendig ist.

Die CUSTOM Messung läuft, wie bisher, über die Timer-Function ab. Pro Durchlaufen der Timer-Fcn werden Messdaten über die MCC erfasst und direkt an MATLAB übertragen. Die Daten werden fast vollständig im Python Skript "multi_custom.py" aufbereitet und erfodern somit nur eine geringe Aufbereitung in MATLAB.

Durch Probemessungen konnte die Funktionalität der Datenerfassung bestätigt werden. Es wurde jeweils eine CUSTOM und SHOT Messung durchgeführt. Die Messdaten wurden wie erwartet aufbereitet und geplottet. Sowohl die GUI, als auch die Python Skripte und die MATLAB Aufbereitung funktioniert für verschiedene Messarten/ -einstellungen.

= Patricia Viebke, 08.01.2022 =
Das Messsystem muss mit mindestens zwei MCC128 betrieben werden. Beim Ausprobieren des Skriptes "custom_scan.py" ist aufgefallen, das dieses nur für die Benutzung eines HATs funktioniert. Es musste ein neues Python Skript geschrieben werden, dass die gleichzeitige Benutzung mehrerer HATs ermöglicht. Hierfür wurde das Skript "multi_custom.py" geschrieben und getestet. Die Funktionsweise ist gleich geblieben, das heißt bei jedem Durchlaufen der Timer Function in der GUI wird ein Zeitstempel und eine bestimmte Anzahl an Messwerten pro Kanal erfasst und direkt an MATLAB zur Weiterverarbeitung übergeben. Mit dem Befehl "system(rpi, '/home/pi/daqhats/examples/python/mcc128/multi_custom.py 10') wird das Skript aufgerufen. In diesem Fall werden pro Messkanal 10 Werte aufgenommen, die Zahl kann nach Bedarf verändert werden.

Im Python Skript "multi_custom.py" wird aktuell die Aufnahme von 9 Messkanälen mit berücksichtigt. Für jeden Sensor ist ein bestimmter Kanal auf dem MCC128 gedacht, damit die Datenverarbeitung leichter gestaltet werden kann. Ein Dokument mit der Zuweisung der Kanäle folgt.

Für die SHOT Messung musste ebenfalls ein Python Skript geschrieben werden, dass die bisherige Verhaltensweise der SHOT Messung beibehält. Hierfür wurde das Skript "multi_shot.py" geschrieben und ist aktuell für die Benutzung von allen drei MCC128 konfiguriert. Das Skript gibt die Daten nicht direkt an MATLAB über, sondern speichert die Daten in einer csv-Datei "buffer.csv" ab und gibt diese an MATLAB. In MATLAB werden die Daten der csv Datei anschließend weiterverarbeitet. Die SHOT Messung wurde bislang ohne Sensoren getestet, die Erfassung von Messwerten und die Vorgehensweise funktionieren einwandfrei. Bei der SHOT Messung wird der Durchflusssensor eingesetzt. Für diesen ist ein eigenes MCC128 geplant. Nach Rücksprache mit Measurement Computing kann entschieden werden, ob das Flowmeter auf dem zweiten HAT benutzt werden kann. Die Frage, ob unterschiedliche Abtastraten pro Kanal einstellbar sind muss hierfür geklärt werden.

Das Skript "multi_custom.py" wurde bereits in die GUI integriert und ein vollständiges Funktionieren der CUSTOM Messung kann bestätigt werden. Die SHOT Messung bedarf noch die Integration in die GUI und Anpassung in der Datenweiterverarbeitung. Auch das Vorgehen für das Bestimmen der Durchflussraten muss in die GUI integriert werden.

= Patricia Viebke, 27.11.2021 =
Die Platine, die an das Raspberry Pi angebracht wird ist angekommen und die Bauteile wurden entsprechend verlötet. Die Stecker für die Sensoren wurden ebenfalls verlötet und die Platine wurde mit dem Raspberry Pi und MCC128 verbunden. Für die Messung mti dem MCC128 müssen die Messkänele des MCCs mit der Platine entsprechend verbunden werden (siehe Beschriftung auf Platine). Zum Beispiel: Soll der NTC1 am CH0 (Channel 0) gemessen werden, so muss eine Verbindung des CH0L und CH0H (Low und High, da Differential) mit den ersten zwei Pins des 8-Pin Steckers (NTC1-4) hergestellt werden.

Für das finale Messsystem sind zwei bzw. drei MCC128 notwendig. Vorerst wird ein MCC128 vollständig konfiguriert, in die GUI integriert und damit eine Testmessung durchgeführt bevor weitere HATs integriert werden. Das HAT wurde über den 40-Pin GPIO mit dem Rasperry Pi verbunden. Mit dem Terminal wird über SSH auf das Raspberry Pi zugegriffen. Nachdem die Updates vorgenommen wurden, wurden die in der daqhats Bibliothek vorhandenen Beispielskripte analysiert. Der Aufbau und die Funktion einzelner Befehle der Beispielskripte musste verstanden werden, um diese abzuändern bzw. anpassen zu können. Für die CUSTOM Messung wurde ein neues Python Skript "custom_scan.py" erstellt, dass auf dem Beispielskript "finite_scan.py" basiert.

Das Skript "finite_scan.py" ist ein Skript, dass nach bestimmter Anzahl aufgenommener Messwerte die Messung beendet. Die Anzahl der Messwerte ist durch die Variable "sample_per_channel" definiert. Diese Art der Messung ist für unsere CUSTOM Messung notwendig. Bislang hat die CUSTOM Messung in der GUI so funktioniert, dass die Funktion TimerFcn in einem ausgewählten zeitlichen Abstand wiederholt abläuft, bis die Messung manuell durch den User beendet wird. Beim Durchlaufen der TimerFcn wurden eine bestimmte Anzahl an Messwerten vom Raspberry Pi geholt und diese gemittelt und in physikalische Größen umgewandelt. Die Vorgehensweise der Messdatenerfassung bzw. Weiterverarbeitung wird größtenteils beibehalten. Mit dem neuen Python Skript kann der User selbstständig bestimmen, wie viel Messwerte pro Durchlaufen der TimerFcn erfasst werden sollen, die dann anschließend in der GUI weiterverarbeitet werden.

Um das neue Python Skript zu verstehen, wird dies im Folgenden schrittweise erläutert.

Zu Beginn des Skriptes müssen Bibliotheken importiert werden. Die Bibliotheken von custom_scan.py sind vom Beispielskript "finite_scan.py" übernommen worden. Zusätzlich wurden sys und time importiert. Anschließen müssen Parameter für die Messung definiert werden. Hierzu gehören:

== Parameter definieren in "custom_scan.py" ==
{| class="wikitable"
|+
|-
! Python Befehl !! Erklärung !! Einstellung
|-
| channels || Kanäle, an denen gemessen werden soll || [0,1,2,3]
|-
| channel_mask || Erstellung einer Maske || chan_list_to_mask(channels)
|-
| num_channels || Anzahl der aktiven Kanäle || len(channels)
|-
| input_mode || Art der Messung - Single End oder Differential || AnalogInputMode.DIFF
|-
| input_range || Definieren des Spannungsbereichs pro Kanal || AnalogInputRange.BIP_10V
|-
| samples_per_channel || Anzahl der zu erfassenden Daten pro Kanal pro Ausführen des Skripts || int(sys.argv[1])
|-
| scan_rate || Abtastrate pro Kanal || 1000
|-
| options || weitere Optionen || OptionsFlags.DEFAULT
|}

Die Anweisung sys.argv[1] bedeutet, dass die Zahl, die nach dem Aufrufen des Skriptes eingegeben wird, die Anzahl der zu erfassenden Daten ist. Befindet man sich im Terminal im gleichen Ordner wie das custom_scan.py Skript, so kann es folgendermaßen getestet werden:

"./custom_scan.py 10" wobei die variierbare Zahl 10 für die samples_per_channel steht. In diesem Fall würde das Python Skript 10 Werte von jedem Kanal ausgeben, dass mit der eingestellten Abtastrate gemessen wurde. Je geringer die Abtastrate eingestellt, desto länger dauert die Messung bei gleicher Anzahl der Samples pro Kanal.

Die Messung im custom_scan.py wird gestartet durch den Befehl hat.a_in_scan.start(Argumente). Gelesen werden die erfassten Messdaten mit hat.a_in_sca_read(Argumente).

Ursprünglich wurden im Skript "finite_scan.py" nur die zuletzt erfassten Daten jedes Messkanals angezeigt. Für das Messsystem ist es jedoch notwendig, dass alle gemessenen Daten gelesen und ausgegeben werden. Dieses wurde mit einer for-Schleife umgesetzt, die sich am Ende des "custom_scan.py" Skriptes befindet. Hier wird ein Zeitstempel erzeugt und die Ausgabe vorbereitet. Die Daten werden nicht zeilenweise ausgegeben, sondern blockweise. Das heißt, wenn beim Aufrufen des Skriptes 10 Messwerte pro Kanal bei 4 Kanälen erfasst werden sollen, so wird ein Zeitstempel und 40 Werte ausgegeben.

Mithilfe eines MATLAB Skriptes wurde die Weiterverarbeitung der importierten Daten getestet. Der Code aus dem Skript muss in die GUI eingepflegt werden.

= Patricia Viebke, 11.11.2021 =
Die MCC 128 sind angekommen. Das vorher verwendete ADSBoard 1256 wurde vom Raspberry Pi abgesteckt, während eines des MCC 128 an das Raspberry Pi angeschlossen wurde. Das Raspberry Pi wurde geupdatet und die Konfiguration ist somit vollständig vorbereitet. Die Funktionalität des MCC128 kann bestätigt werden, auch die Erkennung des MCC von Seiten des Raspberrys ist vorhanden. Am Montag beginnt die Konfiguration des MCCs.

= Patricia Viebke, 08.10.2021 =
Durch Recherche wurde neue Messelektronik bestellt, die die Problematik mit der bestehenden 50 Hz Störfrequenz lösen soll. Es wurde entschieden, das Raspberry Pi als Messgerät weiterhin zu behalten und dies mit HATs (Hardware At The Top) von Measurement Computing Corporation (MCC) zu erweitern. Hierzu wurden drei MCC 128 ausgesucht und bestellt.

Ein MCC 128 ist ein HAT, mit dem entweder 8 analoge Eingänge über Single End oder 4 analoge Eingänge über Differential gemessen werden können. Pro MCC 128 ist eine Abtastrate von 100 kS/s gegeben. Sind 4 Sensoren angeschlossen, so hat jeder von ihnen 25 kS/s zur Verfügung, was ausreichend ist. Für das Messsystem sind die 4 analogen Kanäle über das Differential interessant, da die Sensoren bzw. die Sensorsignale hier gleichzeitig geerdet werden. Es ist geplant, zwei MCC 128 mit den 8 analogen Sensoren zu besetzen. Das dritte MCC 128 ist für die Signalaufnahme des Durchflusssensors gedacht.

Da dadurch die Sensoren bzw. die Sensorsignale gleichzeitig geerdet werden, wird die Behebung der Problematik mit dem 50 Hz Sinusssignal erwartet. Nach Ankunft der Hardware muss diese mit Python konfiguriert werden. Durch Tests wird entschieden, ob die Option mit den MCCs weiterhin verwendet wird. Sollte dies nicht der Fall sein, so steht die NI Messkarte des Typs USB-6210 zur Verfügung. Es wurde bereits eine Platine erstellt und zur Anfertigung gegeben, die für beide Optionen kompatibel ist.

Bis zum 15.11.2021 wird die Lieferung erwartet.

= Patricia Viebke, 17.09.2021 =
Es wurde anhand eines NTCs festgestellt, dass eine Störfrequenz in Form eines Sinussignals vorhanden ist. Bei einer Abtastrate von 500 beträgt die Störfrequenz 6 Hz, bei anderen Abtastraten beträgt diese 50 Hz. Dieses Problem lässt sich auf ein Masseproblem bei der Messelektronik zurückführen. Mit einem provisorischen Erdungsanschluss des Raspberry Pis ist das Problem nicht mehr vorhanden. Das Aufnehmen der Messwerte durch eine NI-Messkarte löst ebenfalls das Problem. Hier muss früh möglichst entschieden werden, welche Messelektronik weiterhin im Messsystem benutzt wird. Für die Problematik mit dem Sinussignal wurde bislang entschieden, dass das Raspberry Pi geerdet werden muss, ansonsten muss es durch andere Messelektronik ersetzt werden. Auf dem Signal der Temperaturmesswerte ist außerdem ein Grundrauschen mit einer Amplitude von 10 mV festgestellt worden. Es muss ein Lösungsansatz für die Bereinigung des Signals erarbeitet und angewendet werden. Für die Temperatur- und Drucksensoren muss das Grundrauschen mit 20 mV in physikalischen Größen ausgedrückt werden und überprüft werden, ob dies noch in der vereinbarten Toleranz liegt.

Definition der Datenerfassung

2024-05-12T18:28:45Z

Patricia Viebke: definition messsytem

<htmltag tagname="img" src="http://vg05.met.vgwort.de/na/68a9701e57f54d60bc8e7a781d5c2a55" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

== Patricia Viebke, 12.05.2024 ==
Das Mess-System hat zum Ziel unterschiedliche Siebträger Espressomaschinen zu vermessen. Nach der Vermessung müssen die Messdaten analysiert und interpretiert werden. Für einen gleichwertigen Vergleich der Vermessungen müssen definierte Umgebungsbedingungen geschaffen werden. Hierfür muss das Mess-System in den Einzelheiten vollständig definiert vorliegen. Der Aufbau des Mess-Systems, die verwendete Elektronik, die Konfiguration der Elektronik und die Sensorik müssen identisch bleiben. Während eines Vergleichs von Messreihen ist das Ändern des Aufbaus bzw. der Konfigruation des Mess-Systems nicht zu empfehlen, da ein aussagekräftiger Vergleich somit nicht mehr gewährleistet wird.

=== Aufbau des Messsystems ===
Das Mess-System basiert auf dem Raspberry Pi, welches mit Modulen von Measuring Computing (MCC) erweitert wird. Diese werden übereinander gestapelt und über den 40 Pin GPIO des Raspberry Pis miteinander verbunden. Durch Probemessungen wird herausgefunden, dass eine Elektronikplatine mit Signalkonditionierungen benötigt wird, welche die Rohdaten in Form von Spannungswerten mit Tiefpassfiltern aufbereiten. Neben der Aufbereitung bietet die Platine Federklemmleisten, worüber die Sensoren und die Stromversorgung verbunden werden.

Ursprünglich ist das Mess-System mit drei Modulen (MCCs) von Measuring Computing ausgelegt. Da die Module für die Differential Messung konfiguriert werden, sind maximal 4 Messkanäle pro Modul parallel benutzbar. Pro Modul liegt die maximale Abtastrate bei 100 kS/s . Bei vier Messkanälen bedeutet dies pro Kanal maximal eine Abtastrate von 25 kS/s, da die festgelegte Abtastrate auf allen Kanälen des Moduls gleich ist.

Für den Durchflusssensor ist die Annahme getroffen, dass es eine Abtastrate von 40 kS/s benötigt, um das Rechtecksignal fehlerfrei zu erfassen. Im Laufe der Entwicklung zeigt das Modul für das Flowmeter vermehrt Probleme auf und eine zuverlässige Erfassung der Durchflussrate wird nicht mehr gewährleistet. Aus diesem Grund wird die benötigte Abtastrate weiter untersucht. Hierfür wird eine Messreihe mit unterschiedlichen Abtastraten durchgeführt. Jede Messung hat eine Dauer von 30 $s$ und die Durchflussrate wird durch den Einsatz des Pumpenprüfstands konstant gehalten. Das erfasste Signal muss ausgewertet und verglichen werden.

Es wird eine Abtastrate von 30 kS/s angestrebt, da somit die Konfiguration des Messkanals für das Flowmeter auf dem zweiten Modul realisierbar ist.
{| class="wikitable"
|+statistischer Vergleich der Periodenstreuung
!Abtastrate
!40 kS/s
!33 kS/s
!30 kS/s
|-
|Streuung in 10^-4 s
|1.5984
|1.5220
|1.5916
|}
Für die Auswertungen der Abtastraten werden mit dem MATLAB Befehl \texttt{pulseperiod} die Perioden ermittelt und ein Mittelwert gebildet. Im nächsten Schritt werden die Abweichungen berechnet, indem der Mittelwert von den einzelnen Perioden subtrahiert wird. Von den Abweichungen wird anschließend über ''fitdist'' die Normalverteilung durchgeführt. Die in Tabelle \ref{tab:abtastraten} dargestellte Streuung bezieht sich auf die Abweichungen pro Messung mit einer Abtastrate.

Mit einer ursprünglich definierten Abtastrate von 40 kS/s ist eine korrekte Erfassung der Durchlussrate gegeben und wird somit als Referenzwert verwendet. Bei Verringerung der Abtastrate ist eine leichte Erhöhung der Streuung zu erkennen. Eine graphische Gegenüberstellung des Signals mit 30 kS/s zur Ursprungsrate zeigt, dass die Flanken des Rechtecksignals noch korrekt erfasst werden. Eine weitere Verringerung der Rate ist nicht zu empfehlen, da die Rechtecke des Signals aufgrund verringerter Datenpunkten die Form zu Dreiecken annehmen. Durch den Vergleich und die Analyse der Abtastraten am Rechtecksignal wird bestätigt, dass die Integration des Flowmeters am zweiten Modul mit einer Abtastrate von 30 kS/s realisierbar ist. Für die Weiterentwicklung des Messsystems wird der Durchflusssensor auf dem dritten Kanal des zweiten Moduls verwendet.

=== Lokale Verbindung mit dem Mess-System ===
Das Mess-System ist über ein Ethernet Kabel mit dem PC verbunden. Aktuell wird eine SSH Verbindung zum Mess-System über das Terminal und dem Hostnamen hergestellt. Dies funktioniert, da sowohl der PC als auch das Mess-System im gleichen Netzwerk liegen.\\

Für die Vermessung von Siebträger Espressomaschinen ausserhalb des Labors muss die Herstellung einer Verbindung weiterhin ermöglicht werden. Hierfür bleibt die Ethernet Verbindung zwischen den beiden Komponenten vorhanden. Lediglich der Ethernet Port am PC muss konfiguriert werden. Das Raspberry Pi wird von der dynamischen IP Adresse auf die statische IP Adresse 192.168.10.1 umgestellt. Damit die Verbindung über den PC hergestellt wird, muss der Ethernet Port, über welchen das Raspberry mit dem PC verbunden ist umkonfiguriert werden. Dieser wird ebenfalls auf eine lokale Umgebung umgestellt mit 192.168.10.2 mit der Subnetzmaske 255.255.255.0, wobei bei der IP-Adresse die letzte Zahl beliebig gewählt werden kann. So wird der Zugriff auf das Raspberry Pi ohne Router und Netzwerk ermöglicht. Das LAN-Kabel muss jedoch immer am selben Ethernetport des PCs angesteckt werden. Wird der Anschluss am PC für Internet verwendet, muss der Port von der statischen IP Adresse auf die dynamische bzw. automatisch beziehende IP-Adresse zurückgestellt werden.Die Einstellungen sind am Windows PC über Einstellungen > Netzwerk und Internet > Status > Adapteroptionen ändern > Rechtsklick auf Ethernet > Eigenschaften > IPv4 durchzuführen.

= Patricia Viebke, 17.03.2022 =
Für die Temperatursensoren ist das Messvorgehen definiert. Die Aufnahme von Messwerten der Temperatursensoren (NTC und IR) funktioniert und die Spannungswerte der NTCs werden mit einer ersten Kalibrierkurve in Temperaturwerte umgewandelt.

Mit den Drucksensoren ist das Messen nicht möglich. Es muss entschieden werden, welche Sensoren zukünftig verwendet werden.

Das Wägesystem ist noch nicht einsatzbereit.

Die theoretische Datenerfassung des Flowmetersignals funktioniert. Die Durchflussdatenberechnung wurde noch nicht an realen Daten des Flowmeters angewendet.
Die Anschlüsse der HATs sind klar definiert. Jeder Sensor hat seinen festen Platz an den MCCs. Mit den Python Skripten werden die Messdaten aufgenommen.
Für eine eindeutiges und sauberes Signal ist eine Platine zu erstellen und mit dem Messsystem zu verbinden.

= Patricia Viebke, 10.03.2022 =
Für das Durchführen von Messungen werden die drei HATs aufeinander gesteckt. Über die Skripte "multi_custom.py" und "multi_shot.py" wird die jeweilige Messung durchgeführt. Das Aufrufen der Skripte erfolgt über die MATLAB GUI.

Da die Aufnahme von Messdaten final feststeht, muss die Datenaufbereitung in MATLAB angepasst werden.

Die Messdaten bei einer SHOT Messung werden nach Ablauf der einegebenen Messdauer als ganzer Block an MATLAB übertragen. Und anschließend weiterverarbeitet. Nur so kann eine Durchflussberechnung erfolgen, da für die Durchflussberechnung das vollständige Zeitsignal der Messung notwendig ist.

Die CUSTOM Messung läuft, wie bisher, über die Timer-Function ab. Pro Durchlaufen der Timer-Fcn werden Messdaten über die MCC erfasst und direkt an MATLAB übertragen. Die Daten werden fast vollständig im Python Skript "multi_custom.py" aufbereitet und erfodern somit nur eine geringe Aufbereitung in MATLAB.

Durch Probemessungen konnte die Funktionalität der Datenerfassung bestätigt werden. Es wurde jeweils eine CUSTOM und SHOT Messung durchgeführt. Die Messdaten wurden wie erwartet aufbereitet und geplottet. Sowohl die GUI, als auch die Python Skripte und die MATLAB Aufbereitung funktioniert für verschiedene Messarten/ -einstellungen.

= Patricia Viebke, 08.01.2022 =
Das Messsystem muss mit mindestens zwei MCC128 betrieben werden. Beim Ausprobieren des Skriptes "custom_scan.py" ist aufgefallen, das dieses nur für die Benutzung eines HATs funktioniert. Es musste ein neues Python Skript geschrieben werden, dass die gleichzeitige Benutzung mehrerer HATs ermöglicht. Hierfür wurde das Skript "multi_custom.py" geschrieben und getestet. Die Funktionsweise ist gleich geblieben, das heißt bei jedem Durchlaufen der Timer Function in der GUI wird ein Zeitstempel und eine bestimmte Anzahl an Messwerten pro Kanal erfasst und direkt an MATLAB zur Weiterverarbeitung übergeben. Mit dem Befehl "system(rpi, '/home/pi/daqhats/examples/python/mcc128/multi_custom.py 10') wird das Skript aufgerufen. In diesem Fall werden pro Messkanal 10 Werte aufgenommen, die Zahl kann nach Bedarf verändert werden.

Im Python Skript "multi_custom.py" wird aktuell die Aufnahme von 9 Messkanälen mit berücksichtigt. Für jeden Sensor ist ein bestimmter Kanal auf dem MCC128 gedacht, damit die Datenverarbeitung leichter gestaltet werden kann. Ein Dokument mit der Zuweisung der Kanäle folgt.

Für die SHOT Messung musste ebenfalls ein Python Skript geschrieben werden, dass die bisherige Verhaltensweise der SHOT Messung beibehält. Hierfür wurde das Skript "multi_shot.py" geschrieben und ist aktuell für die Benutzung von allen drei MCC128 konfiguriert. Das Skript gibt die Daten nicht direkt an MATLAB über, sondern speichert die Daten in einer csv-Datei "buffer.csv" ab und gibt diese an MATLAB. In MATLAB werden die Daten der csv Datei anschließend weiterverarbeitet. Die SHOT Messung wurde bislang ohne Sensoren getestet, die Erfassung von Messwerten und die Vorgehensweise funktionieren einwandfrei. Bei der SHOT Messung wird der Durchflusssensor eingesetzt. Für diesen ist ein eigenes MCC128 geplant. Nach Rücksprache mit Measurement Computing kann entschieden werden, ob das Flowmeter auf dem zweiten HAT benutzt werden kann. Die Frage, ob unterschiedliche Abtastraten pro Kanal einstellbar sind muss hierfür geklärt werden.

Das Skript "multi_custom.py" wurde bereits in die GUI integriert und ein vollständiges Funktionieren der CUSTOM Messung kann bestätigt werden. Die SHOT Messung bedarf noch die Integration in die GUI und Anpassung in der Datenweiterverarbeitung. Auch das Vorgehen für das Bestimmen der Durchflussraten muss in die GUI integriert werden.

= Patricia Viebke, 27.11.2021 =
Die Platine, die an das Raspberry Pi angebracht wird ist angekommen und die Bauteile wurden entsprechend verlötet. Die Stecker für die Sensoren wurden ebenfalls verlötet und die Platine wurde mit dem Raspberry Pi und MCC128 verbunden. Für die Messung mti dem MCC128 müssen die Messkänele des MCCs mit der Platine entsprechend verbunden werden (siehe Beschriftung auf Platine). Zum Beispiel: Soll der NTC1 am CH0 (Channel 0) gemessen werden, so muss eine Verbindung des CH0L und CH0H (Low und High, da Differential) mit den ersten zwei Pins des 8-Pin Steckers (NTC1-4) hergestellt werden.

Für das finale Messsystem sind zwei bzw. drei MCC128 notwendig. Vorerst wird ein MCC128 vollständig konfiguriert, in die GUI integriert und damit eine Testmessung durchgeführt bevor weitere HATs integriert werden. Das HAT wurde über den 40-Pin GPIO mit dem Rasperry Pi verbunden. Mit dem Terminal wird über SSH auf das Raspberry Pi zugegriffen. Nachdem die Updates vorgenommen wurden, wurden die in der daqhats Bibliothek vorhandenen Beispielskripte analysiert. Der Aufbau und die Funktion einzelner Befehle der Beispielskripte musste verstanden werden, um diese abzuändern bzw. anpassen zu können. Für die CUSTOM Messung wurde ein neues Python Skript "custom_scan.py" erstellt, dass auf dem Beispielskript "finite_scan.py" basiert.

Das Skript "finite_scan.py" ist ein Skript, dass nach bestimmter Anzahl aufgenommener Messwerte die Messung beendet. Die Anzahl der Messwerte ist durch die Variable "sample_per_channel" definiert. Diese Art der Messung ist für unsere CUSTOM Messung notwendig. Bislang hat die CUSTOM Messung in der GUI so funktioniert, dass die Funktion TimerFcn in einem ausgewählten zeitlichen Abstand wiederholt abläuft, bis die Messung manuell durch den User beendet wird. Beim Durchlaufen der TimerFcn wurden eine bestimmte Anzahl an Messwerten vom Raspberry Pi geholt und diese gemittelt und in physikalische Größen umgewandelt. Die Vorgehensweise der Messdatenerfassung bzw. Weiterverarbeitung wird größtenteils beibehalten. Mit dem neuen Python Skript kann der User selbstständig bestimmen, wie viel Messwerte pro Durchlaufen der TimerFcn erfasst werden sollen, die dann anschließend in der GUI weiterverarbeitet werden.

Um das neue Python Skript zu verstehen, wird dies im Folgenden schrittweise erläutert.

Zu Beginn des Skriptes müssen Bibliotheken importiert werden. Die Bibliotheken von custom_scan.py sind vom Beispielskript "finite_scan.py" übernommen worden. Zusätzlich wurden sys und time importiert. Anschließen müssen Parameter für die Messung definiert werden. Hierzu gehören:

== Parameter definieren in "custom_scan.py" ==
{| class="wikitable"
|+
|-
! Python Befehl !! Erklärung !! Einstellung
|-
| channels || Kanäle, an denen gemessen werden soll || [0,1,2,3]
|-
| channel_mask || Erstellung einer Maske || chan_list_to_mask(channels)
|-
| num_channels || Anzahl der aktiven Kanäle || len(channels)
|-
| input_mode || Art der Messung - Single End oder Differential || AnalogInputMode.DIFF
|-
| input_range || Definieren des Spannungsbereichs pro Kanal || AnalogInputRange.BIP_10V
|-
| samples_per_channel || Anzahl der zu erfassenden Daten pro Kanal pro Ausführen des Skripts || int(sys.argv[1])
|-
| scan_rate || Abtastrate pro Kanal || 1000
|-
| options || weitere Optionen || OptionsFlags.DEFAULT
|}

Die Anweisung sys.argv[1] bedeutet, dass die Zahl, die nach dem Aufrufen des Skriptes eingegeben wird, die Anzahl der zu erfassenden Daten ist. Befindet man sich im Terminal im gleichen Ordner wie das custom_scan.py Skript, so kann es folgendermaßen getestet werden:

"./custom_scan.py 10" wobei die variierbare Zahl 10 für die samples_per_channel steht. In diesem Fall würde das Python Skript 10 Werte von jedem Kanal ausgeben, dass mit der eingestellten Abtastrate gemessen wurde. Je geringer die Abtastrate eingestellt, desto länger dauert die Messung bei gleicher Anzahl der Samples pro Kanal.

Die Messung im custom_scan.py wird gestartet durch den Befehl hat.a_in_scan.start(Argumente). Gelesen werden die erfassten Messdaten mit hat.a_in_sca_read(Argumente).

Ursprünglich wurden im Skript "finite_scan.py" nur die zuletzt erfassten Daten jedes Messkanals angezeigt. Für das Messsystem ist es jedoch notwendig, dass alle gemessenen Daten gelesen und ausgegeben werden. Dieses wurde mit einer for-Schleife umgesetzt, die sich am Ende des "custom_scan.py" Skriptes befindet. Hier wird ein Zeitstempel erzeugt und die Ausgabe vorbereitet. Die Daten werden nicht zeilenweise ausgegeben, sondern blockweise. Das heißt, wenn beim Aufrufen des Skriptes 10 Messwerte pro Kanal bei 4 Kanälen erfasst werden sollen, so wird ein Zeitstempel und 40 Werte ausgegeben.

Mithilfe eines MATLAB Skriptes wurde die Weiterverarbeitung der importierten Daten getestet. Der Code aus dem Skript muss in die GUI eingepflegt werden.

= Patricia Viebke, 11.11.2021 =
Die MCC 128 sind angekommen. Das vorher verwendete ADSBoard 1256 wurde vom Raspberry Pi abgesteckt, während eines des MCC 128 an das Raspberry Pi angeschlossen wurde. Das Raspberry Pi wurde geupdatet und die Konfiguration ist somit vollständig vorbereitet. Die Funktionalität des MCC128 kann bestätigt werden, auch die Erkennung des MCC von Seiten des Raspberrys ist vorhanden. Am Montag beginnt die Konfiguration des MCCs.

= Patricia Viebke, 08.10.2021 =
Durch Recherche wurde neue Messelektronik bestellt, die die Problematik mit der bestehenden 50 Hz Störfrequenz lösen soll. Es wurde entschieden, das Raspberry Pi als Messgerät weiterhin zu behalten und dies mit HATs (Hardware At The Top) von Measurement Computing Corporation (MCC) zu erweitern. Hierzu wurden drei MCC 128 ausgesucht und bestellt.

Ein MCC 128 ist ein HAT, mit dem entweder 8 analoge Eingänge über Single End oder 4 analoge Eingänge über Differential gemessen werden können. Pro MCC 128 ist eine Abtastrate von 100 kS/s gegeben. Sind 4 Sensoren angeschlossen, so hat jeder von ihnen 25 kS/s zur Verfügung, was ausreichend ist. Für das Messsystem sind die 4 analogen Kanäle über das Differential interessant, da die Sensoren bzw. die Sensorsignale hier gleichzeitig geerdet werden. Es ist geplant, zwei MCC 128 mit den 8 analogen Sensoren zu besetzen. Das dritte MCC 128 ist für die Signalaufnahme des Durchflusssensors gedacht.

Da dadurch die Sensoren bzw. die Sensorsignale gleichzeitig geerdet werden, wird die Behebung der Problematik mit dem 50 Hz Sinusssignal erwartet. Nach Ankunft der Hardware muss diese mit Python konfiguriert werden. Durch Tests wird entschieden, ob die Option mit den MCCs weiterhin verwendet wird. Sollte dies nicht der Fall sein, so steht die NI Messkarte des Typs USB-6210 zur Verfügung. Es wurde bereits eine Platine erstellt und zur Anfertigung gegeben, die für beide Optionen kompatibel ist.

Bis zum 15.11.2021 wird die Lieferung erwartet.

= Patricia Viebke, 17.09.2021 =
Es wurde anhand eines NTCs festgestellt, dass eine Störfrequenz in Form eines Sinussignals vorhanden ist. Bei einer Abtastrate von 500 beträgt die Störfrequenz 6 Hz, bei anderen Abtastraten beträgt diese 50 Hz. Dieses Problem lässt sich auf ein Masseproblem bei der Messelektronik zurückführen. Mit einem provisorischen Erdungsanschluss des Raspberry Pis ist das Problem nicht mehr vorhanden. Das Aufnehmen der Messwerte durch eine NI-Messkarte löst ebenfalls das Problem. Hier muss früh möglichst entschieden werden, welche Messelektronik weiterhin im Messsystem benutzt wird. Für die Problematik mit dem Sinussignal wurde bislang entschieden, dass das Raspberry Pi geerdet werden muss, ansonsten muss es durch andere Messelektronik ersetzt werden. Auf dem Signal der Temperaturmesswerte ist außerdem ein Grundrauschen mit einer Amplitude von 10 mV festgestellt worden. Es muss ein Lösungsansatz für die Bereinigung des Signals erarbeitet und angewendet werden. Für die Temperatur- und Drucksensoren muss das Grundrauschen mit 20 mV in physikalischen Größen ausgedrückt werden und überprüft werden, ob dies noch in der vereinbarten Toleranz liegt.

Definition der Datenerfassung

2024-05-12T18:23:01Z

Patricia Viebke:

<htmltag tagname="img" src="http://vg05.met.vgwort.de/na/68a9701e57f54d60bc8e7a781d5c2a55" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

== Patricia Viebke, 12.05.2024 ==
Das Mess-System hat zum Ziel unterschiedliche Siebträger Espressomaschinen zu vermessen. Nach der Vermessung müssen die Messdaten analysiert und interpretiert werden. Für einen gleichwertigen Vergleich der Vermessungen müssen definierte Umgebungsbedingungen geschaffen werden. Hierfür muss das Mess-System in den Einzelheiten vollständig definiert vorliegen. Der Aufbau des Mess-Systems, die verwendete Elektronik, die Konfiguration der Elektronik und die Sensorik müssen identisch bleiben. Während eines Vergleichs von Messreihen ist das Ändern des Aufbaus bzw. der Konfigruation des Mess-Systems nicht zu empfehlen, da ein aussagekräftiger Vergleich somit nicht mehr gewährleistet wird.

=== Aufbau des Messsystems ===
Das Mess-System basiert auf dem Raspberry Pi, welches mit Modulen von Measuring Computing (MCC) erweitert wird. Diese werden übereinander gestapelt und über den 40 Pin GPIO des Raspberry Pis miteinander verbunden. Durch Probemessungen wird herausgefunden, dass eine Elektronikplatine mit Signalkonditionierungen benötigt wird, welche die Rohdaten in Form von Spannungswerten mit Tiefpassfiltern aufbereiten. Neben der Aufbereitung bietet die Platine Federklemmleisten, worüber die Sensoren und die Stromversorgung verbunden werden.

Ursprünglich ist das Mess-System mit drei Modulen (MCCs) von Measuring Computing ausgelegt. Da die Module für die Differential Messung konfiguriert werden, sind maximal 4 Messkanäle pro Modul parallel benutzbar. Pro Modul liegt die maximale Abtastrate bei 100 kS/s . Bei vier Messkanälen bedeutet dies pro Kanal maximal eine Abtastrate von 25 kS/s, da die festgelegte Abtastrate auf allen Kanälen des Moduls gleich ist.

Für den Durchflusssensor ist die Annahme getroffen, dass es eine Abtastrate von 40 kS/s benötigt, um das Rechtecksignal fehlerfrei zu erfassen. Im Laufe der Entwicklung zeigt das Modul für das Flowmeter vermehrt Probleme auf und eine zuverlässige Erfassung der Durchflussrate wird nicht mehr gewährleistet. Aus diesem Grund wird die benötigte Abtastrate weiter untersucht. Hierfür wird eine Messreihe mit unterschiedlichen Abtastraten durchgeführt. Jede Messung hat eine Dauer von 30 $s$ und die Durchflussrate wird durch den Einsatz des Pumpenprüfstands konstant gehalten. Das erfasste Signal muss ausgewertet und verglichen werden.

Es wird eine Abtastrate von 30 kS/s angestrebt, da somit die Konfiguration des Messkanals für das Flowmeter auf dem zweiten Modul realisierbar ist.<syntaxhighlight lang="latex">
\begin{table}[h!]
\caption{Statistischer Vergleich der Periodenstreuung}
\centering
\begin{tabular}{|c|c|c|c|} % Define 3 centered columns with vertical lines
\hline
Abtastrate & 40 $kS/s$ & 33 $kS/s$ & 30 $kS/s$ \\
\hline
Streuung in $\times 10^{-4} s$ & 1.5498 & 1.5520 & 1.5916\\
\hline
\end{tabular}
\label{tab:abtastraten} % Move this line here
\end{table}
</syntaxhighlight>

= Patricia Viebke, 17.03.2022 =
Für die Temperatursensoren ist das Messvorgehen definiert. Die Aufnahme von Messwerten der Temperatursensoren (NTC und IR) funktioniert und die Spannungswerte der NTCs werden mit einer ersten Kalibrierkurve in Temperaturwerte umgewandelt.

Mit den Drucksensoren ist das Messen nicht möglich. Es muss entschieden werden, welche Sensoren zukünftig verwendet werden.

Das Wägesystem ist noch nicht einsatzbereit.

Die theoretische Datenerfassung des Flowmetersignals funktioniert. Die Durchflussdatenberechnung wurde noch nicht an realen Daten des Flowmeters angewendet.
Die Anschlüsse der HATs sind klar definiert. Jeder Sensor hat seinen festen Platz an den MCCs. Mit den Python Skripten werden die Messdaten aufgenommen.
Für eine eindeutiges und sauberes Signal ist eine Platine zu erstellen und mit dem Messsystem zu verbinden.

= Patricia Viebke, 10.03.2022 =
Für das Durchführen von Messungen werden die drei HATs aufeinander gesteckt. Über die Skripte "multi_custom.py" und "multi_shot.py" wird die jeweilige Messung durchgeführt. Das Aufrufen der Skripte erfolgt über die MATLAB GUI.

Da die Aufnahme von Messdaten final feststeht, muss die Datenaufbereitung in MATLAB angepasst werden.

Die Messdaten bei einer SHOT Messung werden nach Ablauf der einegebenen Messdauer als ganzer Block an MATLAB übertragen. Und anschließend weiterverarbeitet. Nur so kann eine Durchflussberechnung erfolgen, da für die Durchflussberechnung das vollständige Zeitsignal der Messung notwendig ist.

Die CUSTOM Messung läuft, wie bisher, über die Timer-Function ab. Pro Durchlaufen der Timer-Fcn werden Messdaten über die MCC erfasst und direkt an MATLAB übertragen. Die Daten werden fast vollständig im Python Skript "multi_custom.py" aufbereitet und erfodern somit nur eine geringe Aufbereitung in MATLAB.

Durch Probemessungen konnte die Funktionalität der Datenerfassung bestätigt werden. Es wurde jeweils eine CUSTOM und SHOT Messung durchgeführt. Die Messdaten wurden wie erwartet aufbereitet und geplottet. Sowohl die GUI, als auch die Python Skripte und die MATLAB Aufbereitung funktioniert für verschiedene Messarten/ -einstellungen.

= Patricia Viebke, 08.01.2022 =
Das Messsystem muss mit mindestens zwei MCC128 betrieben werden. Beim Ausprobieren des Skriptes "custom_scan.py" ist aufgefallen, das dieses nur für die Benutzung eines HATs funktioniert. Es musste ein neues Python Skript geschrieben werden, dass die gleichzeitige Benutzung mehrerer HATs ermöglicht. Hierfür wurde das Skript "multi_custom.py" geschrieben und getestet. Die Funktionsweise ist gleich geblieben, das heißt bei jedem Durchlaufen der Timer Function in der GUI wird ein Zeitstempel und eine bestimmte Anzahl an Messwerten pro Kanal erfasst und direkt an MATLAB zur Weiterverarbeitung übergeben. Mit dem Befehl "system(rpi, '/home/pi/daqhats/examples/python/mcc128/multi_custom.py 10') wird das Skript aufgerufen. In diesem Fall werden pro Messkanal 10 Werte aufgenommen, die Zahl kann nach Bedarf verändert werden.

Im Python Skript "multi_custom.py" wird aktuell die Aufnahme von 9 Messkanälen mit berücksichtigt. Für jeden Sensor ist ein bestimmter Kanal auf dem MCC128 gedacht, damit die Datenverarbeitung leichter gestaltet werden kann. Ein Dokument mit der Zuweisung der Kanäle folgt.

Für die SHOT Messung musste ebenfalls ein Python Skript geschrieben werden, dass die bisherige Verhaltensweise der SHOT Messung beibehält. Hierfür wurde das Skript "multi_shot.py" geschrieben und ist aktuell für die Benutzung von allen drei MCC128 konfiguriert. Das Skript gibt die Daten nicht direkt an MATLAB über, sondern speichert die Daten in einer csv-Datei "buffer.csv" ab und gibt diese an MATLAB. In MATLAB werden die Daten der csv Datei anschließend weiterverarbeitet. Die SHOT Messung wurde bislang ohne Sensoren getestet, die Erfassung von Messwerten und die Vorgehensweise funktionieren einwandfrei. Bei der SHOT Messung wird der Durchflusssensor eingesetzt. Für diesen ist ein eigenes MCC128 geplant. Nach Rücksprache mit Measurement Computing kann entschieden werden, ob das Flowmeter auf dem zweiten HAT benutzt werden kann. Die Frage, ob unterschiedliche Abtastraten pro Kanal einstellbar sind muss hierfür geklärt werden.

Das Skript "multi_custom.py" wurde bereits in die GUI integriert und ein vollständiges Funktionieren der CUSTOM Messung kann bestätigt werden. Die SHOT Messung bedarf noch die Integration in die GUI und Anpassung in der Datenweiterverarbeitung. Auch das Vorgehen für das Bestimmen der Durchflussraten muss in die GUI integriert werden.

= Patricia Viebke, 27.11.2021 =
Die Platine, die an das Raspberry Pi angebracht wird ist angekommen und die Bauteile wurden entsprechend verlötet. Die Stecker für die Sensoren wurden ebenfalls verlötet und die Platine wurde mit dem Raspberry Pi und MCC128 verbunden. Für die Messung mti dem MCC128 müssen die Messkänele des MCCs mit der Platine entsprechend verbunden werden (siehe Beschriftung auf Platine). Zum Beispiel: Soll der NTC1 am CH0 (Channel 0) gemessen werden, so muss eine Verbindung des CH0L und CH0H (Low und High, da Differential) mit den ersten zwei Pins des 8-Pin Steckers (NTC1-4) hergestellt werden.

Für das finale Messsystem sind zwei bzw. drei MCC128 notwendig. Vorerst wird ein MCC128 vollständig konfiguriert, in die GUI integriert und damit eine Testmessung durchgeführt bevor weitere HATs integriert werden. Das HAT wurde über den 40-Pin GPIO mit dem Rasperry Pi verbunden. Mit dem Terminal wird über SSH auf das Raspberry Pi zugegriffen. Nachdem die Updates vorgenommen wurden, wurden die in der daqhats Bibliothek vorhandenen Beispielskripte analysiert. Der Aufbau und die Funktion einzelner Befehle der Beispielskripte musste verstanden werden, um diese abzuändern bzw. anpassen zu können. Für die CUSTOM Messung wurde ein neues Python Skript "custom_scan.py" erstellt, dass auf dem Beispielskript "finite_scan.py" basiert.

Das Skript "finite_scan.py" ist ein Skript, dass nach bestimmter Anzahl aufgenommener Messwerte die Messung beendet. Die Anzahl der Messwerte ist durch die Variable "sample_per_channel" definiert. Diese Art der Messung ist für unsere CUSTOM Messung notwendig. Bislang hat die CUSTOM Messung in der GUI so funktioniert, dass die Funktion TimerFcn in einem ausgewählten zeitlichen Abstand wiederholt abläuft, bis die Messung manuell durch den User beendet wird. Beim Durchlaufen der TimerFcn wurden eine bestimmte Anzahl an Messwerten vom Raspberry Pi geholt und diese gemittelt und in physikalische Größen umgewandelt. Die Vorgehensweise der Messdatenerfassung bzw. Weiterverarbeitung wird größtenteils beibehalten. Mit dem neuen Python Skript kann der User selbstständig bestimmen, wie viel Messwerte pro Durchlaufen der TimerFcn erfasst werden sollen, die dann anschließend in der GUI weiterverarbeitet werden.

Um das neue Python Skript zu verstehen, wird dies im Folgenden schrittweise erläutert.

Zu Beginn des Skriptes müssen Bibliotheken importiert werden. Die Bibliotheken von custom_scan.py sind vom Beispielskript "finite_scan.py" übernommen worden. Zusätzlich wurden sys und time importiert. Anschließen müssen Parameter für die Messung definiert werden. Hierzu gehören:

== Parameter definieren in "custom_scan.py" ==
{| class="wikitable"
|+
|-
! Python Befehl !! Erklärung !! Einstellung
|-
| channels || Kanäle, an denen gemessen werden soll || [0,1,2,3]
|-
| channel_mask || Erstellung einer Maske || chan_list_to_mask(channels)
|-
| num_channels || Anzahl der aktiven Kanäle || len(channels)
|-
| input_mode || Art der Messung - Single End oder Differential || AnalogInputMode.DIFF
|-
| input_range || Definieren des Spannungsbereichs pro Kanal || AnalogInputRange.BIP_10V
|-
| samples_per_channel || Anzahl der zu erfassenden Daten pro Kanal pro Ausführen des Skripts || int(sys.argv[1])
|-
| scan_rate || Abtastrate pro Kanal || 1000
|-
| options || weitere Optionen || OptionsFlags.DEFAULT
|}

Die Anweisung sys.argv[1] bedeutet, dass die Zahl, die nach dem Aufrufen des Skriptes eingegeben wird, die Anzahl der zu erfassenden Daten ist. Befindet man sich im Terminal im gleichen Ordner wie das custom_scan.py Skript, so kann es folgendermaßen getestet werden:

"./custom_scan.py 10" wobei die variierbare Zahl 10 für die samples_per_channel steht. In diesem Fall würde das Python Skript 10 Werte von jedem Kanal ausgeben, dass mit der eingestellten Abtastrate gemessen wurde. Je geringer die Abtastrate eingestellt, desto länger dauert die Messung bei gleicher Anzahl der Samples pro Kanal.

Die Messung im custom_scan.py wird gestartet durch den Befehl hat.a_in_scan.start(Argumente). Gelesen werden die erfassten Messdaten mit hat.a_in_sca_read(Argumente).

Ursprünglich wurden im Skript "finite_scan.py" nur die zuletzt erfassten Daten jedes Messkanals angezeigt. Für das Messsystem ist es jedoch notwendig, dass alle gemessenen Daten gelesen und ausgegeben werden. Dieses wurde mit einer for-Schleife umgesetzt, die sich am Ende des "custom_scan.py" Skriptes befindet. Hier wird ein Zeitstempel erzeugt und die Ausgabe vorbereitet. Die Daten werden nicht zeilenweise ausgegeben, sondern blockweise. Das heißt, wenn beim Aufrufen des Skriptes 10 Messwerte pro Kanal bei 4 Kanälen erfasst werden sollen, so wird ein Zeitstempel und 40 Werte ausgegeben.

Mithilfe eines MATLAB Skriptes wurde die Weiterverarbeitung der importierten Daten getestet. Der Code aus dem Skript muss in die GUI eingepflegt werden.

= Patricia Viebke, 11.11.2021 =
Die MCC 128 sind angekommen. Das vorher verwendete ADSBoard 1256 wurde vom Raspberry Pi abgesteckt, während eines des MCC 128 an das Raspberry Pi angeschlossen wurde. Das Raspberry Pi wurde geupdatet und die Konfiguration ist somit vollständig vorbereitet. Die Funktionalität des MCC128 kann bestätigt werden, auch die Erkennung des MCC von Seiten des Raspberrys ist vorhanden. Am Montag beginnt die Konfiguration des MCCs.

= Patricia Viebke, 08.10.2021 =
Durch Recherche wurde neue Messelektronik bestellt, die die Problematik mit der bestehenden 50 Hz Störfrequenz lösen soll. Es wurde entschieden, das Raspberry Pi als Messgerät weiterhin zu behalten und dies mit HATs (Hardware At The Top) von Measurement Computing Corporation (MCC) zu erweitern. Hierzu wurden drei MCC 128 ausgesucht und bestellt.

Ein MCC 128 ist ein HAT, mit dem entweder 8 analoge Eingänge über Single End oder 4 analoge Eingänge über Differential gemessen werden können. Pro MCC 128 ist eine Abtastrate von 100 kS/s gegeben. Sind 4 Sensoren angeschlossen, so hat jeder von ihnen 25 kS/s zur Verfügung, was ausreichend ist. Für das Messsystem sind die 4 analogen Kanäle über das Differential interessant, da die Sensoren bzw. die Sensorsignale hier gleichzeitig geerdet werden. Es ist geplant, zwei MCC 128 mit den 8 analogen Sensoren zu besetzen. Das dritte MCC 128 ist für die Signalaufnahme des Durchflusssensors gedacht.

Da dadurch die Sensoren bzw. die Sensorsignale gleichzeitig geerdet werden, wird die Behebung der Problematik mit dem 50 Hz Sinusssignal erwartet. Nach Ankunft der Hardware muss diese mit Python konfiguriert werden. Durch Tests wird entschieden, ob die Option mit den MCCs weiterhin verwendet wird. Sollte dies nicht der Fall sein, so steht die NI Messkarte des Typs USB-6210 zur Verfügung. Es wurde bereits eine Platine erstellt und zur Anfertigung gegeben, die für beide Optionen kompatibel ist.

Bis zum 15.11.2021 wird die Lieferung erwartet.

= Patricia Viebke, 17.09.2021 =
Es wurde anhand eines NTCs festgestellt, dass eine Störfrequenz in Form eines Sinussignals vorhanden ist. Bei einer Abtastrate von 500 beträgt die Störfrequenz 6 Hz, bei anderen Abtastraten beträgt diese 50 Hz. Dieses Problem lässt sich auf ein Masseproblem bei der Messelektronik zurückführen. Mit einem provisorischen Erdungsanschluss des Raspberry Pis ist das Problem nicht mehr vorhanden. Das Aufnehmen der Messwerte durch eine NI-Messkarte löst ebenfalls das Problem. Hier muss früh möglichst entschieden werden, welche Messelektronik weiterhin im Messsystem benutzt wird. Für die Problematik mit dem Sinussignal wurde bislang entschieden, dass das Raspberry Pi geerdet werden muss, ansonsten muss es durch andere Messelektronik ersetzt werden. Auf dem Signal der Temperaturmesswerte ist außerdem ein Grundrauschen mit einer Amplitude von 10 mV festgestellt worden. Es muss ein Lösungsansatz für die Bereinigung des Signals erarbeitet und angewendet werden. Für die Temperatur- und Drucksensoren muss das Grundrauschen mit 20 mV in physikalischen Größen ausgedrückt werden und überprüft werden, ob dies noch in der vereinbarten Toleranz liegt.

Technische Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee:Literatur

2023-10-30T17:00:37Z

Patricia Viebke:

<htmltag tagname="img" src="https://vg05.met.vgwort.de/na/44b0bd294def495a8e21154f37810b84" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

= Quellenverzeichnis =
Quellen und Dokumente

Bei den hier gelisteten Dokumenten und Quellen handelt es sich um Dokumentationen der durchgeführten Projekt- und Abschlussarbeiten, Statusberichte sowie um Fachliteratur.

Für das Projekt "Technische Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee" wird über diese Seite ein einheitliches Literaturverzeichnis geführt, welches bei Bedarf erweitert wird.In den jeweiligen Dokumentationen entfällt das sonst übliche Literaturverzeichnis

# Kilian Stach, [[Abschlussarbeit Stach|Entwicklung einer labortechnischen Mehrkreis- und Mehrkessel-Espressomaschine]], Bachelor-Thesis, 2018
# Rawad Alshikh, Frank Hadwiger, Timo Sieber, [[Inbetriebnahme 2018|Inbetriebnahme der Labor-Espressomaschine]], Projektarbeit, 2018
# Johann Siegl, Schaltungstechnik- Analog und gemischt analog/digital, 2. Auflage Springer Berlin Heidelberg New York, 2005
# Matthias Kretzschmar, Joshua Bauske, Christoph Binder, [[Simulation 2018|Simulationsmodell einer Siebträger Kaffeemaschine]], Projektarbeit, 2018
# Marc Arendt, [[Abschlussarbeit Arendt|Neukonstruktion einer Kaffeemaschinenbrühgruppe]], Bachelorarbeit 2018 (Konstruktion der ersten Variante einer kalten Brühgruppe)
# Fabian Deiser, Felix Müller, Stefan Sellmaier, Johannes Amann, [[Inbetriebnahme 2019|Inbetriebnahme und Vorbereitung zur Erprobung der kalten Brühgruppe für eine labortechnische Espressomaschine]], Projektarbeit 2019
# Tobias Tritschler, [[Abschlussarbeit Tritschler|Konstruktion zweier Druckbehälter für eine hochwertige Siebträgermaschine]], Bachelorarbeit 2019
# Sebastian O’Reilly, Florian Fritz, Tim Kittelmann, Johannes Kastner, [[Versuche Glasboiler 2020|Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung an einem Borosilikatdampfboiler]], Projektarbeit 2020
# Sebastian Bitzinger, Lorenz Fricke, Marinus Winhart, [[Kalte E61 2019|Konstruktion einer kalten Brühgruppe nach dem E61 Prinzip]], Projektarbeit 2019
# Andreas Boeck, Ludwig Laurent, Marcel Seibold, [[Projektarbeit Kraftmessung 2019|Kraftmessung in Z-Richtung]], Projektarbeit 2019
# Melissa Schütz, Moritz Albrecht, Vladyslav Sosnytskyi, [[Projektarbeit Konstruktionen 2020|Konstruktion von vier Siebträger-Espressomaschinen]], Projektarbeit 2020
# Erich Weidler, Armin Rohnen, [[Erfindungsmeldung 2019|Erfindung Espressomaschine mit kalter Brühgruppe]], Erfindungsmeldung 2019
# Armin Rohnen, Hydraulikplan mit Entschichtung, 2019 (ungültig, neuer Stand [64])
# VERORDNUNG (EU) Nr. 801/2013 Festlegung von Ökodesign- Anforderungen an den Stromverbrauch elektrischer und elektronischer Haushalts- und Bürogeräte
# Formelsammlung und Berechnungsprogramme Anlagenbau, gesehen am 22.03.2020
# Vorrichtung zum erwärmen eines Trinkgefässes, Patentschrift EP 1 878 369 A1, Anmeldetag 14.07.2006
# Tobias Blädel, Til Ahlgrim, Lukas Ankner, Yasin Bolat, Fabian Weber, Florian Michal, [[Konstruktion Labormaschine 2020|Konstruktion einer Siebträger-Espressomaschine]], Projektarbeit 2020
# Tolga Acar, Antonia Huber, Karim Ragab, Kerstin Seitz, [[Konstruktion Brühgruppe 2020|Konstruktion der Brühgruppen und zugehöriger Siebträger für den 3D-Druck]], Projektarbeit 2021
# Fabian Weber, [[Abschlussarbeit Weber|Mechatronische Entwicklung und Inbetriebnahme einer labortechnischen Espressomaschine]], Bachelorarbeit 2021
# Florian Johann Michal, [[Abschlussarbeit Michal|Entwicklung und Inbetriebnahme des hydraulischen Aufbaus einer labortechnischen Espressomaschine]], Bachelorarbeit 2021
# Felix Müller, [[Abschlussarbeit Felix Müller|Entwicklung zweier Temperaturregelungen (Folgeregelung) mithilfe von Python und MATLAB®]], Abschlussarbeit 2020
# Armin Rohnen, Konzept: Modulare Systemelektronik für Siebträger Espressomaschinen, 2021 (ungültiges Dokument)
# Ludwig Ackermann, Lucas Kolbinger, Marko Kurtusic, Isabell Nuißl, Matthias Rieseberg, Melanie Schuster, Edon Shala, [[Projektarbeit Glasboiler 2021|Espressomaschine mit Borosilikatglasboiler]], Projektarbeit 2021
# Sebastian Czernin, Jonas Pytlik, Michael Zanziger, [[Projektarbeit Mess-System 2021|Mess-System zur Ermittlung der Betriebsparameter von Espressomaschinen]], Projektarbeit 2021
# Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, [[Projektarbeit Pumpenprüfstand 2021|Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021
# Anna Gutenberger, Yasin Mahan, Michael Spießl, Artur Tomczak, [[Projektarbeit Bedienkonzept 2021|Entwicklung eines Bedienkonzeptes für eine Espressomaschine und Simulation der Bedienung mit MATLAB® App Designer]] (Bedienungsanleitung, Funktionsliste), Projektarbeit 2021
# Andreas Goclik, Armin Rohnen, Konzept Kaffee-Maschine, 2021 (nicht öffentliches Dokument)
# Fabian Sinn, Manuel Menrath, Niklas Vonderschnitt, [[Inbetriebnahme Labormaschine 2021|Weiterführung Inbetriebnahmelabortechnische Espressomaschine, Neukonstruktion von Heizelementen und Wasserwendel]], Projektarbeit 2021
# Janina Schulz, Simon Nantschev, Tomislav Marjanovic, Josef Hanswold, Konstruktion einer 1,8 Liter Siebträger-Espressomaschine mit kalter Brühgruppe, Projektarbeit 2021 (nicht öffentliches Dokument)
# Patricia Viebke, Tamiem Sediq, Andreas Turbanisch, [[Inbetriebnahme Mess-System 2021|Inbetriebnahme Mess-System zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen]], Projektarbeit 2021
# Armin Rohnen, [[Konzept Elektronik Entwicklung 2021|Erforschung eines Arbeitsablaufs für die Entwicklung integrierter elektronischer Systeme anhand des Beispiels einer Siebträger-Espressomaschine]], 2021
# La Marzocco, Patentschrift, Weighing Device for an Espresso Coffee Machine
# La Marzocco, Patentschrift, Machine for preparing a beverage withrepeatable characteristics
# La Marzocco, Patentschrift, Espresso Coffee Machine with adjustment of the dispensing pressure an method for adjusting the dispensing pressure of an Espresso Coffee Machine
# Stephan Hase, [[Praktikum Inbetriebnahme Pumpenprüfstand 2021|Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021
# La Marzocco, Patentschrift WÄGEVORRICHTUNG FÜR EINE ESPRESSOKAFFEEMASCHINE UND ESPRESSOKAFFEEMASCHINE MIT EINER SOLCHEN VORRICHTUNG, EP 2 701 563 B1, 2015 (ab Seite 6 deutsche Beschreibung der Patentansprüche)
# Armin Rohnen, Hydraulikplan 1,8 Liter Kaffeemaschine, Stand: 20.04.2022 (nicht öffentliches Dokument)
# Grobübersicht Projekt Kaffeemaschine (Projektflyer) (nicht öffentliches Dokument)
# Marktüberblick Siebträger-Kaffeemaschinen (nicht öffentliches Dokument)
# Armin Rohnen, MATLAB® meets MicroPython, Springer Fachmedien Wiesbaden, ISBN 978-3-658-39948-1, 2022
# Armin Rohnen, [[Schnittstelle MATLAB MicroPython 2021|STM32F411 nucleo - MATLAB® Schnittstelle]], Stand November 2021
# Wittel et. al., Roloff/Matek, Maschinenelemente, Normung, Berechnung, Gestaltung, 24., überarbeitete und erweiterte Auflage, Springer Vieweg, 2019
# Felix Kistler, [[Projektarbeit Glasboilermaschine 2021|Entwicklung einer Siebträger-Espressomaschine mit Borosilikat-Glasboiler]], Januar 2021
# Isabell Nuißl, Konstruktion, [[Abschlussarbeit Isabell Nuissl 2021|Nachrechnung und Montage des Borosilikatglasboilers der Espressomaschine Style]], Abschlussarbeit 2021
# Armin Rohnen, Hydraulikplan Borosilikatgals-Espressomaschine MMM - Style, (ungültig, neuer Stand [64])
# Phillip Crone, Espressomaschinen sind die neuen Autos, Süddeutsche Zeitung Online, 21. Januar 2022
# Bosche, [https://www.bosche.eu/waagenkomponenten/waegezellen/plattform-waegezellen/plattform-waegezellen-h10a Test Certificate Bosche H10A Wägezellen], 11.12.2012
# Villeroy und Boch, Villeroy und Boch: Tassen und Becher, 25.10.2021
# Aluminiumklebebänder, Aluminiumklebebänder, Februar 2022
# Gregor Mietzsch, Marvin Baumgartner, [[Projektarbeit Wägetechnik 2022|Konzeptentwicklung der Wägetechnik für eine Siebträgerespressomaschine]], Projektarbeit 2022
# Matthias Rieseberg, Inbetriebnahme mit Montageanleitung der 1,8 – Liter Kaffeemaschine, Abschlussarbeit 2022 (nicht öffentliches Dokument)
# Daniele Fecondo, Philipp Wieland, Sebastian Intra, [[Projektarbeit Inbetriebnahme Labormaschine 2022|Inbetriebnahme einer labortechnischen Kaffeemaschine]], Projektarbeit, 2022
# Nermin Arbi, Alexander Egger, Michael Urbin, [[FMEA Labormaschine 2020|FMEA Labortechnische Espressomaschine]], Modularbeit 2020
# Eric Hübner, Semih Kum, [[Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand 2022|Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022
# Patricia Viebke, [[Abschlussarbeit Patricia Viebke 2022|Inbetriebnahme eines Messsystems zur Aufnahme von Betriebsparametern bei Siebträger Espressomaschinen mit und ohne E61 Brühgruppe]], Abschlussarbeit, 2022
# Felix Kistler, [[Projektarbeit innovative Komponenten 2022|Qualifikation innovativer Komponenten einer Siebträger-Espressomaschine]], Projektarbeit, 2022
# Armin Rohnen, Hydraulikplan Style, Stand 08.04.2022 (ungültig, neuer Stand [64])
# Daniele Fecondo, Philipp Wieland, Sebastian Intra, [[Montageanleitung Labormaschine 2022|Montageanleitung labortechnische Espressomaschine]], Stand 15.02.2022
# Florian Christ, Philipp Seeholzer, Timo Mehlbeer, Stefan Weiderer, Projektdokumentation Detailkonstruktionen 1,8 Liter Kaffeemaschine , 2022 (nicht öffentliches Dokument)
# Armin Rohnen, Hydraulikplan Labor, Stand 08.04.2022 (ungültig, neuer Stand [64])
# [https://www.gemu-group.com/fileadmin/user_upload/DownloadSupport/Wissensportal/GEM%C3%9C_Dampfdrucktabelle_de.pdf Dampfdrucktabelle der Fa. GEMÜ Gebr. Müller Apparatebau GmbH & Co. KG]
# Johannes Wandinger, Skript Technische Mechanik 2
# Felix Kistler, [[Business Case Glasboilermaschine 2022|Business Case Glasboiler-Maschine]], Stand 01.02.2022
# Armin Rohnen, [[Hydraulikplan Labor und Style 2022|Hydraulikplan Labor und Style]], Stand: 16.06.2022
# FLUID-O-TECH, kein Datum, [https://www.fluidotech.it/site/assets/files/1319/datenblatt_der_einheit_der_serie_fg200-300.pdf PUMPEN-MOTOR EINHEIT SERIE FG200-300-400], Online, Zugriff am 24.07.2022
# Anon., kein Datum, [https://www.chemie.de/lexikon/Liste_der_spezifischen_W%C3%A4rmekapazit%C3%A4ten.html Liste der spezifischen Wärmekapazitäten], Online, Zugriff am 24.07.2022
# Armin Rohnen, ntc_spannungsteiler_mit_interpolation, 2020
# AVS-Römer, 2021, Mess- und Regeltechnik, Online, Zugriff am 24.07.2022
# Digmesa International LTD, kein Datum, [https://www.digmesa.com/de/product-details/flow-sensor-nano_brass/ NANO BRASS], Online, Zugriff am 24.07.2022
# Armin Rohnen, Signalanalyse Pumpe, 2022
# Rowbitt, M., kein Datum, [https://microbit-micropython.readthedocs.io/en/v1.0.1/devguide/repl.html Accessing the REPL], Online, Zugriff am 24.07.2022
# Schnabel, P., kein Datum, [https://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/0310301.htm Serielle Schnittstelle (RS232 / V.24 / COM)], Online, Zugriff am 24.07.2022
# The MathWorks®, kein Datum, [https://de.mathworks.com/help/instrument/serialport.writeline.html writeline], Online, Zugriff am 24.07.2022
# BARESTA® Experten Team, kein Datum, [https://www.baresta.com/bar-baresta/der-perfekte-espresso Der perfekte Espresso - Die perfekte Zubereitung - Checkliste - Ursachen], Online, Zugriff am 24.07.2022
# Heinz, M., Horst, S., Rainer, F. und Klaus, W., 2019. Einführung in die Regelungstechnik (12. Auflage). München: Carl Hanser Verlag München.
# Gräber, M., 2021, [https://tlk-energy.de/blog/pid-regler-einstellen PID Regler einstellen in der Praxis], Online, Zugriff am 24.07.2022
# [https://grabcad.com/library/all-gastronorm-containers-1 CAD-Modelle der Gastro-Norm-Behälter], ONLINE
# Faton Brahimi, Alexander Ivanov, Umkonstruktion der Labortechnische Espressomaschine, Projektarbeit, 2022 (ungültiges Dokument)
# Melanie Ostermeier, Markus Hofer, Daniele Fecondo, Dario Opacak, Alexander Hoffmann, Christian Eichholz, Florian Todenhagen, [[FMEA Betriebssoftware 2022|FMEA: Betriebssoftware labortechnische Espressomaschine]], Modularbeit 2022
# Armin Rohnen, [[Teilenummernkonzept]], 2022
# Armin Rohnen, [[Schraubenauslegung Brühgruppe|Schraubenauslegung Angepasste Brühgruppe]], Stand: 30.06.2022
# Felix Kistler, [[Kaffeemaschinen Montag 2022|Abschlusspräsentationen Kaffeemaschinen Montag]], Stand: 07.08.2022
# Erik Reitsam, [[Abschlussarbeit Erik Reitsam|Konstruktion der Komponenten Tank, Bodenplatte und Unterbau der Espressomaschine „Style“]], Abschlussarbeit 2022
# Felix Kistler, [[Brühgruppenversuche 2022|Versuchsprotokoll der Brühgruppenversuche vom 08.06.2022]], Stand: 14.10.2022
# Jan Budnick, [[Abschlussarbeit Jan Budnick|Betriebssoftwareentwicklung mit MATLAB®-MicroPython-Schnittstelle und Verbesserung einer geregelten Zweikreis-Espressomaschine]], Abschlussarbeit, 2022
# Stefan Hase, Hydraulikplan Pumpenprüfstand, 2021 (ungültiges Dokument}
# Stefanie Diener, [[Festigkeitsberechnung Spannhaken 2022|Festigkeitsberechnung Spannhaken]], 2022
# Armin Rohnen, [[Projektstatus 2021|Status der Espressomaschinen-Entwicklung für das Forschungsprojekt der technischen Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee]], Juli 2021
# Armin Rohnen, [[Innovationsvortrag 2022|Innovation, Vortrag am Kaffeemaschinen Montag]], August 2022
# Felix Kistler, [[DOE Kaffeebezugsparameter 2023|Erforschung des Einflusses relevanter Kaffeebezugsparameter auf die Entstehung der Crema bei Siebträger-Espressomaschinen]], Januar 2023
# Florian Wandl, [[Abschlussarbeit Florian Wandl|Lieferantenmanagement und Kostenkalkulator]], Abschlussarbeit, 2023
# Michael Albrecht, Martin Aspacher, Stefanie Diener [[Projektarbeit Maschinenkonstruktionen WiSe 2022|Konstruktionsarbeiten labortechnische Espressomaschine und Glasboilermaschine]], Projektarbeit, 2023
# Axel Georg Steer, [https://cuvillier.de/de/shop/publications/3228 Physikalisch-chemische Parameter des Kaffeegetränkes und Untersuchungen zur Röstkaffee-Extraktion], Dissertation, 2003
# Wilhelm Kleppmann, Versuchsplanung, 10., überarbeitete und erweiterte Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 2020
# Patricia Viebke, [[Inbetriebnahme Pumpenprüfstand|Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Projektarbeit, 2023
# Patricia Viebke, [[:Datei:20221229 ModularbeitMSMM PatriciaViebke.pdf|Kalibrierung JoeFrex Waage]], Modularbeit, 2023
# Felix Kistler, [[Projektarbeit Felix Kistler|Entwicklung einer Siebträger-Espressomaschine mit Borosilikat-Glasboiler]], Projektarbeit, 2022
# Felix Kistler, [[:Datei:20230621 Glasboiler-Maschine Schnittstellendefinition neu.pdf|Schnittstellendefinition der angepassten Brühgruppe für Labor- und Glasboilermaschine]], Juni 2023
# Elektronik-Kompedium, [https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0411221.htm#:~:text=Ein%20Darlington%2DTransistor%20ist%20im,gro%C3%9Fe%20Last%20steuern%2Fschalten%20soll. Funktion Darlington-Schaltung] ,Online, Zugriff am 24.07.2023
# Deltron AG, [https://wiki.bu.ost.ch/infoportal/_media/hardware/sysp/bauteile/schrittmotor_kurz_erklaert_d.pdf Funktion Schrittmotor] Online, Zugriff am 24.07.2023
# Circuit Diy, [https://www.circuits-diy.com/adjustable-voltage-regulator-circuit-using-lm338/ Funktion LM338] , Online, Zugriff am 28.07.2023
# Robert Hammelrath, MicroPython Classenbibliothek ads1x15, https://github.com/robert-hh/ads1x15, Online, Zugriff am 30.07.2023
# Simon Lorenz Thrainer, Melina Scherf, Madita vom Stein, Hendrik Wegjan, [[:Datei:20230809 Abschlussbericht Systemsoftware.pdf|Weiterentwicklung der Systemsoftware für eine Siebträger Espressomaschine]], Projektarbeit, 2023
# Armin Rohnen, [[:Datei:20230909 Elektronik-Konzeptbeschreibung.pdf|Elektronik-Konzept]], 2023
# [https://www.mikrocontroller.net/articles/Schmitt-Trigger Funktion Schmitt-Trigger], Online, Zugriff am 25.09.2023
# Elektronik-Kompedium, [https://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/0401111.htm PWM-Signal], Online, Zugriff 25.09.2023
# Elektronik-Kompedium, [https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pullr.htm Funktion Pull-up Widerstand], Online, Zugriff 25.09.2023
# [https://forum.arduino.cc/t/wie-funktioniert-ein-pid-regler-eine-nicht-wissenschaftliche-erklarung/416421 Erklärung PID-Regler], Online, Zugriff 25.09.2023
# Technische Universität Graz, [https://www.tugraz.at/fileadmin/user_upload/Institute/IRT/Skripten/Regelungstechnik_Horn_Juni_2015_.pdf Anti-Windup], Online, Zugriff 25.09.2023
# Microstar Laboratories [https://www.mstarlabs.com/control/znrule.html Auslegung PID-Regler Ziegler Nicholson Methode] , Online, Zugriff 25.09.2023
# [https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Glossary/Callback_function Callback Erklärung], Online, Zugriff 27.09.2023
# Patricia Viebke, [[:Datei:2023Oct26_Update_Pumpenpr%C3%BCfstand.pdf|Updates zum Pumpenprüfstand]], Oktober 2023

Technische Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee:Literatur

2023-10-30T16:59:24Z

Patricia Viebke: Hinzufügen Doku Update Pumpenprüfstand

<htmltag tagname="img" src="https://vg05.met.vgwort.de/na/44b0bd294def495a8e21154f37810b84" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]] 

= Quellenverzeichnis =
Quellen und Dokumente

Bei den hier gelisteten Dokumenten und Quellen handelt es sich um Dokumentationen der durchgeführten Projekt- und Abschlussarbeiten, Statusberichte sowie um Fachliteratur.

Für das Projekt "Technische Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee" wird über diese Seite ein einheitliches Literaturverzeichnis geführt, welches bei Bedarf erweitert wird.In den jeweiligen Dokumentationen entfällt das sonst übliche Literaturverzeichnis

# Kilian Stach, [[Abschlussarbeit Stach|Entwicklung einer labortechnischen Mehrkreis- und Mehrkessel-Espressomaschine]], Bachelor-Thesis, 2018
# Rawad Alshikh, Frank Hadwiger, Timo Sieber, [[Inbetriebnahme 2018|Inbetriebnahme der Labor-Espressomaschine]], Projektarbeit, 2018
# Johann Siegl, Schaltungstechnik- Analog und gemischt analog/digital, 2. Auflage Springer Berlin Heidelberg New York, 2005
# Matthias Kretzschmar, Joshua Bauske, Christoph Binder, [[Simulation 2018|Simulationsmodell einer Siebträger Kaffeemaschine]], Projektarbeit, 2018
# Marc Arendt, [[Abschlussarbeit Arendt|Neukonstruktion einer Kaffeemaschinenbrühgruppe]], Bachelorarbeit 2018 (Konstruktion der ersten Variante einer kalten Brühgruppe)
# Fabian Deiser, Felix Müller, Stefan Sellmaier, Johannes Amann, [[Inbetriebnahme 2019|Inbetriebnahme und Vorbereitung zur Erprobung der kalten Brühgruppe für eine labortechnische Espressomaschine]], Projektarbeit 2019
# Tobias Tritschler, [[Abschlussarbeit Tritschler|Konstruktion zweier Druckbehälter für eine hochwertige Siebträgermaschine]], Bachelorarbeit 2019
# Sebastian O’Reilly, Florian Fritz, Tim Kittelmann, Johannes Kastner, [[Versuche Glasboiler 2020|Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung an einem Borosilikatdampfboiler]], Projektarbeit 2020
# Sebastian Bitzinger, Lorenz Fricke, Marinus Winhart, [[Kalte E61 2019|Konstruktion einer kalten Brühgruppe nach dem E61 Prinzip]], Projektarbeit 2019
# Andreas Boeck, Ludwig Laurent, Marcel Seibold, [[Projektarbeit Kraftmessung 2019|Kraftmessung in Z-Richtung]], Projektarbeit 2019
# Melissa Schütz, Moritz Albrecht, Vladyslav Sosnytskyi, [[Projektarbeit Konstruktionen 2020|Konstruktion von vier Siebträger-Espressomaschinen]], Projektarbeit 2020
# Erich Weidler, Armin Rohnen, [[Erfindungsmeldung 2019|Erfindung Espressomaschine mit kalter Brühgruppe]], Erfindungsmeldung 2019
# Armin Rohnen, Hydraulikplan mit Entschichtung, 2019 (ungültig, neuer Stand [64])
# VERORDNUNG (EU) Nr. 801/2013 Festlegung von Ökodesign- Anforderungen an den Stromverbrauch elektrischer und elektronischer Haushalts- und Bürogeräte
# Formelsammlung und Berechnungsprogramme Anlagenbau, gesehen am 22.03.2020
# Vorrichtung zum erwärmen eines Trinkgefässes, Patentschrift EP 1 878 369 A1, Anmeldetag 14.07.2006
# Tobias Blädel, Til Ahlgrim, Lukas Ankner, Yasin Bolat, Fabian Weber, Florian Michal, [[Konstruktion Labormaschine 2020|Konstruktion einer Siebträger-Espressomaschine]], Projektarbeit 2020
# Tolga Acar, Antonia Huber, Karim Ragab, Kerstin Seitz, [[Konstruktion Brühgruppe 2020|Konstruktion der Brühgruppen und zugehöriger Siebträger für den 3D-Druck]], Projektarbeit 2021
# Fabian Weber, [[Abschlussarbeit Weber|Mechatronische Entwicklung und Inbetriebnahme einer labortechnischen Espressomaschine]], Bachelorarbeit 2021
# Florian Johann Michal, [[Abschlussarbeit Michal|Entwicklung und Inbetriebnahme des hydraulischen Aufbaus einer labortechnischen Espressomaschine]], Bachelorarbeit 2021
# Felix Müller, [[Abschlussarbeit Felix Müller|Entwicklung zweier Temperaturregelungen (Folgeregelung) mithilfe von Python und MATLAB®]], Abschlussarbeit 2020
# Armin Rohnen, Konzept: Modulare Systemelektronik für Siebträger Espressomaschinen, 2021 (ungültiges Dokument)
# Ludwig Ackermann, Lucas Kolbinger, Marko Kurtusic, Isabell Nuißl, Matthias Rieseberg, Melanie Schuster, Edon Shala, [[Projektarbeit Glasboiler 2021|Espressomaschine mit Borosilikatglasboiler]], Projektarbeit 2021
# Sebastian Czernin, Jonas Pytlik, Michael Zanziger, [[Projektarbeit Mess-System 2021|Mess-System zur Ermittlung der Betriebsparameter von Espressomaschinen]], Projektarbeit 2021
# Korbinia Ass, Valentin Sachmann, Simon Schmetz, [[Projektarbeit Pumpenprüfstand 2021|Entwicklung eines Kalibriersystems für Druck- und Temperatursensoren]], Projektarbeit 2021
# Anna Gutenberger, Yasin Mahan, Michael Spießl, Artur Tomczak, [[Projektarbeit Bedienkonzept 2021|Entwicklung eines Bedienkonzeptes für eine Espressomaschine und Simulation der Bedienung mit MATLAB® App Designer]] (Bedienungsanleitung, Funktionsliste), Projektarbeit 2021
# Andreas Goclik, Armin Rohnen, Konzept Kaffee-Maschine, 2021 (nicht öffentliches Dokument)
# Fabian Sinn, Manuel Menrath, Niklas Vonderschnitt, [[Inbetriebnahme Labormaschine 2021|Weiterführung Inbetriebnahmelabortechnische Espressomaschine, Neukonstruktion von Heizelementen und Wasserwendel]], Projektarbeit 2021
# Janina Schulz, Simon Nantschev, Tomislav Marjanovic, Josef Hanswold, Konstruktion einer 1,8 Liter Siebträger-Espressomaschine mit kalter Brühgruppe, Projektarbeit 2021 (nicht öffentliches Dokument)
# Patricia Viebke, Tamiem Sediq, Andreas Turbanisch, [[Inbetriebnahme Mess-System 2021|Inbetriebnahme Mess-System zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen]], Projektarbeit 2021
# Armin Rohnen, [[Konzept Elektronik Entwicklung 2021|Erforschung eines Arbeitsablaufs für die Entwicklung integrierter elektronischer Systeme anhand des Beispiels einer Siebträger-Espressomaschine]], 2021
# La Marzocco, Patentschrift, Weighing Device for an Espresso Coffee Machine
# La Marzocco, Patentschrift, Machine for preparing a beverage withrepeatable characteristics
# La Marzocco, Patentschrift, Espresso Coffee Machine with adjustment of the dispensing pressure an method for adjusting the dispensing pressure of an Espresso Coffee Machine
# Stephan Hase, [[Praktikum Inbetriebnahme Pumpenprüfstand 2021|Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Praxissemester Sommersemester 2021
# La Marzocco, Patentschrift WÄGEVORRICHTUNG FÜR EINE ESPRESSOKAFFEEMASCHINE UND ESPRESSOKAFFEEMASCHINE MIT EINER SOLCHEN VORRICHTUNG, EP 2 701 563 B1, 2015 (ab Seite 6 deutsche Beschreibung der Patentansprüche)
# Armin Rohnen, Hydraulikplan 1,8 Liter Kaffeemaschine, Stand: 20.04.2022 (nicht öffentliches Dokument)
# Grobübersicht Projekt Kaffeemaschine (Projektflyer) (nicht öffentliches Dokument)
# Marktüberblick Siebträger-Kaffeemaschinen (nicht öffentliches Dokument)
# Armin Rohnen, MATLAB® meets MicroPython, Springer Fachmedien Wiesbaden, ISBN 978-3-658-39948-1, 2022
# Armin Rohnen, [[Schnittstelle MATLAB MicroPython 2021|STM32F411 nucleo - MATLAB® Schnittstelle]], Stand November 2021
# Wittel et. al., Roloff/Matek, Maschinenelemente, Normung, Berechnung, Gestaltung, 24., überarbeitete und erweiterte Auflage, Springer Vieweg, 2019
# Felix Kistler, [[Projektarbeit Glasboilermaschine 2021|Entwicklung einer Siebträger-Espressomaschine mit Borosilikat-Glasboiler]], Januar 2021
# Isabell Nuißl, Konstruktion, [[Abschlussarbeit Isabell Nuissl 2021|Nachrechnung und Montage des Borosilikatglasboilers der Espressomaschine Style]], Abschlussarbeit 2021
# Armin Rohnen, Hydraulikplan Borosilikatgals-Espressomaschine MMM - Style, (ungültig, neuer Stand [64])
# Phillip Crone, Espressomaschinen sind die neuen Autos, Süddeutsche Zeitung Online, 21. Januar 2022
# Bosche, [https://www.bosche.eu/waagenkomponenten/waegezellen/plattform-waegezellen/plattform-waegezellen-h10a Test Certificate Bosche H10A Wägezellen], 11.12.2012
# Villeroy und Boch, Villeroy und Boch: Tassen und Becher, 25.10.2021
# Aluminiumklebebänder, Aluminiumklebebänder, Februar 2022
# Gregor Mietzsch, Marvin Baumgartner, [[Projektarbeit Wägetechnik 2022|Konzeptentwicklung der Wägetechnik für eine Siebträgerespressomaschine]], Projektarbeit 2022
# Matthias Rieseberg, Inbetriebnahme mit Montageanleitung der 1,8 – Liter Kaffeemaschine, Abschlussarbeit 2022 (nicht öffentliches Dokument)
# Daniele Fecondo, Philipp Wieland, Sebastian Intra, [[Projektarbeit Inbetriebnahme Labormaschine 2022|Inbetriebnahme einer labortechnischen Kaffeemaschine]], Projektarbeit, 2022
# Nermin Arbi, Alexander Egger, Michael Urbin, [[FMEA Labormaschine 2020|FMEA Labortechnische Espressomaschine]], Modularbeit 2020
# Eric Hübner, Semih Kum, [[Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand 2022|Abschlussbericht zur Projektarbeit Inbetriebnahme Pumpenprüfstand]], Projektarbeit, 2022
# Patricia Viebke, [[Abschlussarbeit Patricia Viebke 2022|Inbetriebnahme eines Messsystems zur Aufnahme von Betriebsparametern bei Siebträger Espressomaschinen mit und ohne E61 Brühgruppe]], Abschlussarbeit, 2022
# Felix Kistler, [[Projektarbeit innovative Komponenten 2022|Qualifikation innovativer Komponenten einer Siebträger-Espressomaschine]], Projektarbeit, 2022
# Armin Rohnen, Hydraulikplan Style, Stand 08.04.2022 (ungültig, neuer Stand [64])
# Daniele Fecondo, Philipp Wieland, Sebastian Intra, [[Montageanleitung Labormaschine 2022|Montageanleitung labortechnische Espressomaschine]], Stand 15.02.2022
# Florian Christ, Philipp Seeholzer, Timo Mehlbeer, Stefan Weiderer, Projektdokumentation Detailkonstruktionen 1,8 Liter Kaffeemaschine , 2022 (nicht öffentliches Dokument)
# Armin Rohnen, Hydraulikplan Labor, Stand 08.04.2022 (ungültig, neuer Stand [64])
# [https://www.gemu-group.com/fileadmin/user_upload/DownloadSupport/Wissensportal/GEM%C3%9C_Dampfdrucktabelle_de.pdf Dampfdrucktabelle der Fa. GEMÜ Gebr. Müller Apparatebau GmbH & Co. KG]
# Johannes Wandinger, Skript Technische Mechanik 2
# Felix Kistler, [[Business Case Glasboilermaschine 2022|Business Case Glasboiler-Maschine]], Stand 01.02.2022
# Armin Rohnen, [[Hydraulikplan Labor und Style 2022|Hydraulikplan Labor und Style]], Stand: 16.06.2022
# FLUID-O-TECH, kein Datum, [https://www.fluidotech.it/site/assets/files/1319/datenblatt_der_einheit_der_serie_fg200-300.pdf PUMPEN-MOTOR EINHEIT SERIE FG200-300-400], Online, Zugriff am 24.07.2022
# Anon., kein Datum, [https://www.chemie.de/lexikon/Liste_der_spezifischen_W%C3%A4rmekapazit%C3%A4ten.html Liste der spezifischen Wärmekapazitäten], Online, Zugriff am 24.07.2022
# Armin Rohnen, ntc_spannungsteiler_mit_interpolation, 2020
# AVS-Römer, 2021, Mess- und Regeltechnik, Online, Zugriff am 24.07.2022
# Digmesa International LTD, kein Datum, [https://www.digmesa.com/de/product-details/flow-sensor-nano_brass/ NANO BRASS], Online, Zugriff am 24.07.2022
# Armin Rohnen, Signalanalyse Pumpe, 2022
# Rowbitt, M., kein Datum, [https://microbit-micropython.readthedocs.io/en/v1.0.1/devguide/repl.html Accessing the REPL], Online, Zugriff am 24.07.2022
# Schnabel, P., kein Datum, [https://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/0310301.htm Serielle Schnittstelle (RS232 / V.24 / COM)], Online, Zugriff am 24.07.2022
# The MathWorks®, kein Datum, [https://de.mathworks.com/help/instrument/serialport.writeline.html writeline], Online, Zugriff am 24.07.2022
# BARESTA® Experten Team, kein Datum, [https://www.baresta.com/bar-baresta/der-perfekte-espresso Der perfekte Espresso - Die perfekte Zubereitung - Checkliste - Ursachen], Online, Zugriff am 24.07.2022
# Heinz, M., Horst, S., Rainer, F. und Klaus, W., 2019. Einführung in die Regelungstechnik (12. Auflage). München: Carl Hanser Verlag München.
# Gräber, M., 2021, [https://tlk-energy.de/blog/pid-regler-einstellen PID Regler einstellen in der Praxis], Online, Zugriff am 24.07.2022
# [https://grabcad.com/library/all-gastronorm-containers-1 CAD-Modelle der Gastro-Norm-Behälter], ONLINE
# Faton Brahimi, Alexander Ivanov, Umkonstruktion der Labortechnische Espressomaschine, Projektarbeit, 2022 (ungültiges Dokument)
# Melanie Ostermeier, Markus Hofer, Daniele Fecondo, Dario Opacak, Alexander Hoffmann, Christian Eichholz, Florian Todenhagen, [[FMEA Betriebssoftware 2022|FMEA: Betriebssoftware labortechnische Espressomaschine]], Modularbeit 2022
# Armin Rohnen, [[Teilenummernkonzept]], 2022
# Armin Rohnen, [[Schraubenauslegung Brühgruppe|Schraubenauslegung Angepasste Brühgruppe]], Stand: 30.06.2022
# Felix Kistler, [[Kaffeemaschinen Montag 2022|Abschlusspräsentationen Kaffeemaschinen Montag]], Stand: 07.08.2022
# Erik Reitsam, [[Abschlussarbeit Erik Reitsam|Konstruktion der Komponenten Tank, Bodenplatte und Unterbau der Espressomaschine „Style“]], Abschlussarbeit 2022
# Felix Kistler, [[Brühgruppenversuche 2022|Versuchsprotokoll der Brühgruppenversuche vom 08.06.2022]], Stand: 14.10.2022
# Jan Budnick, [[Abschlussarbeit Jan Budnick|Betriebssoftwareentwicklung mit MATLAB®-MicroPython-Schnittstelle und Verbesserung einer geregelten Zweikreis-Espressomaschine]], Abschlussarbeit, 2022
# Stefan Hase, Hydraulikplan Pumpenprüfstand, 2021 (ungültiges Dokument}
# Stefanie Diener, [[Festigkeitsberechnung Spannhaken 2022|Festigkeitsberechnung Spannhaken]], 2022
# Armin Rohnen, [[Projektstatus 2021|Status der Espressomaschinen-Entwicklung für das Forschungsprojekt der technischen Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee]], Juli 2021
# Armin Rohnen, [[Innovationsvortrag 2022|Innovation, Vortrag am Kaffeemaschinen Montag]], August 2022
# Felix Kistler, [[DOE Kaffeebezugsparameter 2023|Erforschung des Einflusses relevanter Kaffeebezugsparameter auf die Entstehung der Crema bei Siebträger-Espressomaschinen]], Januar 2023
# Florian Wandl, [[Abschlussarbeit Florian Wandl|Lieferantenmanagement und Kostenkalkulator]], Abschlussarbeit, 2023
# Michael Albrecht, Martin Aspacher, Stefanie Diener [[Projektarbeit Maschinenkonstruktionen WiSe 2022|Konstruktionsarbeiten labortechnische Espressomaschine und Glasboilermaschine]], Projektarbeit, 2023
# Axel Georg Steer, [https://cuvillier.de/de/shop/publications/3228 Physikalisch-chemische Parameter des Kaffeegetränkes und Untersuchungen zur Röstkaffee-Extraktion], Dissertation, 2003
# Wilhelm Kleppmann, Versuchsplanung, 10., überarbeitete und erweiterte Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 2020
# Patricia Viebke, [[Inbetriebnahme Pumpenprüfstand|Finalisierung der Inbetriebnahme des Pumpenprüfstands]], Projektarbeit, 2023
# Patricia Viebke, [[:Datei:20221229 ModularbeitMSMM PatriciaViebke.pdf|Kalibrierung JoeFrex Waage]], Modularbeit, 2023
# Felix Kistler, [[Projektarbeit Felix Kistler|Entwicklung einer Siebträger-Espressomaschine mit Borosilikat-Glasboiler]], Projektarbeit, 2022
# Felix Kistler, [[:Datei:20230621 Glasboiler-Maschine Schnittstellendefinition neu.pdf|Schnittstellendefinition der angepassten Brühgruppe für Labor- und Glasboilermaschine]], Juni 2023
# Elektronik-Kompedium, [https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0411221.htm#:~:text=Ein%20Darlington%2DTransistor%20ist%20im,gro%C3%9Fe%20Last%20steuern%2Fschalten%20soll. Funktion Darlington-Schaltung] ,Online, Zugriff am 24.07.2023
# Deltron AG, [https://wiki.bu.ost.ch/infoportal/_media/hardware/sysp/bauteile/schrittmotor_kurz_erklaert_d.pdf Funktion Schrittmotor] Online, Zugriff am 24.07.2023
# Circuit Diy, [https://www.circuits-diy.com/adjustable-voltage-regulator-circuit-using-lm338/ Funktion LM338] , Online, Zugriff am 28.07.2023
# Robert Hammelrath, MicroPython Classenbibliothek ads1x15, https://github.com/robert-hh/ads1x15, Online, Zugriff am 30.07.2023
# Simon Lorenz Thrainer, Melina Scherf, Madita vom Stein, Hendrik Wegjan, [[:Datei:20230809 Abschlussbericht Systemsoftware.pdf|Weiterentwicklung der Systemsoftware für eine Siebträger Espressomaschine]], Projektarbeit, 2023
# Armin Rohnen, [[:Datei:20230909 Elektronik-Konzeptbeschreibung.pdf|Elektronik-Konzept]], 2023
# [https://www.mikrocontroller.net/articles/Schmitt-Trigger Funktion Schmitt-Trigger], Online, Zugriff am 25.09.2023
# Elektronik-Kompedium, [https://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/0401111.htm PWM-Signal], Online, Zugriff 25.09.2023
# Elektronik-Kompedium, [https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pullr.htm Funktion Pull-up Widerstand], Online, Zugriff 25.09.2023
# [https://forum.arduino.cc/t/wie-funktioniert-ein-pid-regler-eine-nicht-wissenschaftliche-erklarung/416421 Erklärung PID-Regler], Online, Zugriff 25.09.2023
# Technische Universität Graz, [https://www.tugraz.at/fileadmin/user_upload/Institute/IRT/Skripten/Regelungstechnik_Horn_Juni_2015_.pdf Anti-Windup], Online, Zugriff 25.09.2023
# Microstar Laboratories [https://www.mstarlabs.com/control/znrule.html Auslegung PID-Regler Ziegler Nicholson Methode] , Online, Zugriff 25.09.2023
# [https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Glossary/Callback_function Callback Erklärung], Online, Zugriff 27.09.2023
# Patricia Viebke, [[http://www.institut-fuer-kaffeetechnologie.de/Wiki/index.php?title=Datei:2023Oct26_Update_Pumpenpr%C3%BCfstand.pdf]], Oktober 2023

Datei:2023Oct26 Update Pumpenprüfstand.pdf

2023-10-30T16:58:28Z

Patricia Viebke: Dokumentation Update des Pumpenprüfstand

== Beschreibung ==
Dokumentation Update des Pumpenprüfstand

Datenerfassung der Durchflussmessung

2023-10-30T16:30:16Z

Patricia Viebke: Update fs Flowmeter

<htmltag tagname="img" src="http://vg08.met.vgwort.de/na/65964a7e43cf44d9bbb3109d92bec35a" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

== Patricia Viebke, 30.10.2023 - Bestimmung einer niedrigeren Abtastrate ==
Ursprünglich ist geplant, dass das Flowmeter mit einer Abtastrate von 40 kS/s die Messwerte erfasst. Da das HAT für das Flowmeter einen Defekt aufweist, kann es vorübergehend nicht weiter verwendet werden.

Eine MCC Messplatine darf maximal eine Abtastrate von 100 kS/s zugewiesen haben. Die 100 kS/s ist ein Gesamtwert, welcher sich von de vier Kanälen aufsummiert. Pro HAT sind vier Messkanäle definiert, die bei gemeinsamer Benutzung maximal eine Abtastrate von 25 kS/s haben dürfen. Das erste HAT ist vollständig belegt durch die vier NTCs. Das zweite HAT hat zwei bereits belegte Kanäle. Schließt man das Flowmeter an das zweite HAT auf einen dritten Kanal an, so kann pro Kanal die Abtastrate von 33 kS/s realisiert werden. Um diese Idee umzusetzen, muss überprüft werden, ob die Abtastrate von 33 kS/s ausreicht.

Hierzu wird ein IR-Sensor am Pumpenprüfstand montiert, welcher die Oberflächentemperatur von des Elektromotors misst. Für den Vergleich der Messdaten mit unterschiedlichen Abtastraten müssen gleiche Umgebungsbedingungen geschaffen werden. Der Motor muss einlaufen und warm werden, damit ein gleichmäßiger Wassertransport gewährleistet wird. Der Motor wird auf die Drehzahl von 1000 1/min gebracht und so lange laufen gelassen, bis die Temperatur des IR-Sensors stagniert. Über die digitale Anzeige des IR-Sensors wird die Temperatur überwacht. Anschließend wird jeweils eine 30 sekündige Messung des im Pumpenprüfstand verbauten Flowmeters aufgenommen. Zuerst mit einer Abtastrate von 40 kS/s, dann mit 33 kS/s und zusätzlich mit einer Abtastrate von 30 kS/s. Die 30 kS/s sind willkürlich gewählt mit der Überlegung der späteren Signalaufbereitung. Mit einer runden Zahl lässt sich die Signalverarbeitung leichter nachzuverfolgen und zu überprüfen.

Nach dem Erfassen der Messdaten wird jeweils eine statistische Auswertung auf das Rechtecksignal des Flowmeters durchgeführt. Die statistische Auswertung hat das Ziel des Vergleichs der Streuung über die Periodenlängen des Rechtecksignals. Die Periodendauern der Messdaten werden mit der MATLAB Funktion ''piulseperiod'' ausgegeben.Im nächsten Schritt wird der Mittelwert pro Datenstatz gebildet. Der Mittelwert wird von den Periodendauern abgezogen, um die Abweichungen zu jedem Messwert zu erhalten. Aus den Abweichungen wird im letzten Schritt die Streuung ermittelt.
{| class="wikitable"
!fs
!40 kS/s
!33 kS/s
!30 kS/s
|-
|Streuung in 10-4 [s]
|1,5498
|1,5520
|1,5916
|}
Wie in der Tabelle zu erkennen, ist numerisch ein leichter Anstieg in der Streuung der Datensätze warhzunehmen. Betrachtet man allerdings die Größeneinheit von 10-4 , so ist dieser Anstieg marginal.

Der Vergleich der Streuungen hat zum Fazit, dass eine Abtastrate von 30 kS/s ausreichend ist. Durch diese Erkenntnis kann die Datenerfassung für das Flowmeter auf dem zweiten HAT realisiert. Hier haben jedoch die drei Sensoren die gleiche Abtastrate. Die Messdaten für Druck und IR-Temperatur müssen nachträglich verringert werden.

= Patricia Viebke, 17.03.2022 =
Der Algorithmus zur Durchflussdatenberechnung funktioniert.
Die Verwendung des Algorithmus auf reale Messdaten mit dem Flowmeter bei einer SHOT Messung ist ausstehend.

= Patricia Viebke, 10.03.2022 =
Für die Berechnung der Durchflussrate wurde eine neue Vorgehensweise definiert. Der Durchflusssensor wird an dem MCC_2 angesteckt und es wird sein Spannungssignal erfasst. Nach Ablauf der Messdauer bei der SHOT Messung werden die Messdaten des Flowmeters an MATLAB übertragen. Mit Hilfe von Flankenerkennung und gefitteten Polynomen wird erfolgreich die Durchflussrate errechnet.

Der Algorithmus wurde mit einem Funktionsgenerator überprüft. Der Funktionsgenerator wurde an das MCC_2 angeschlossen und eine SHOT Messung wurde gestartet. Der Generator erzeugt ein Rechtecksignal. Die Frequenz des Rechtecksignals wurde über die Messdauer manuell verändert, damit eine Veränderung in der Durchflussrate zu erkennen ist. Nach Beenden der Messdauer wurden die Messdaten mit dem Algorithmus aufbereitet. Eine erfolgreiche Berechnung der Durchflussrate kann bestätigt werden.

Da für die Durchführung des Algorithmus ein Datensatz des Flowmeters notwendig ist, wird der Algorithmus zur Datenaufbereitung nur durchgeführt, wenn der Durchflusssensor auf der Startseite ausgewählt wird.

= Patricia Viebke, 27.11.2021 =
Bei der Durchflussmessung bestand das Problem, dass sich die Durchflussrate nicht hat richtig ermitteln können. Die Durchflussrate lag bei etwa 2000 mL/s, was erheblich zu viel ist. Daher musste die Signal Weiterverarbeitung nochmals analysiert werden und die Ursache der hohen Rate untersucht werden.

Plot 1 zeigt das Zeitsignal des Durchflusssensors. Es ist eine Schematik zu erkennen, die auf das Verhalten der Vibrationspumpe zurückzuführen ist. Im zweiten Plot wird die Erzeugung der Zeitstempel dargestellt. Bei jeder fallenden Flanke wird die Zeit erfasst und als Stab dargestellt. Das Muster aus Plot 1 ist wieder zu erkennen. Plot 3 zeigt eine ungewöhnliche Durchflussrate an. In unregelmäßigem Abstand entstehen extrem hohe Ausreißer mit einem Wert von 2000 ml/s. Plot 4 stellt die kumulierte Durchflussmenge dar, die auf den ersten Blick realistisch aussieht.

Bei genauerem Betrachten der Gerade in Plot 4 fällt auf, das diese keine lineare Gerade darstellt, sondern auch dort das Verhalten der Hubkolbenpumpe zu erkennen ist in Form von "Wellen". Dadurch, dass die Gerade keine richtige Gerade ist sondern verstreute Werte enthält, kann die Ableitung dieser ebenfalls keine präzise Aussage widergeben. Die Vorgehensweise der Signalverarbeitung muss abgeändert werden, damit die Durchflussrate richtig und präzise ausgegeben werden kann.

Durch Rücksprache mit Armin Rohnen konnte das Skript zur Signalverarbeitung verbessert werden. Die Verarbeitung liegt vorerst nur als MATLAB Skript vor, der Code wird jedoch in die GUI integriert.

In dem MATLAB Skript ist die Vorgehensweise dokumentiert.

= Patricia Viebke, 22.10.2021 =
Der Lösungsvorschlag, das aufgenommene Zeitsignal des Flowmeters in MATLAB weiterzuverarbeiten, ist umgesetzt worden. Mit einem MATLAB Skript ist es gelungen, das Zeitsignal zu verarbeiten. Beim Ausführen des Skriptes werden im Zeitsignal die fallenden Flanken detektiert. Es wird ein neuer Vektor erstellt, der eine "1" zeigt bei fallender Flanke, ansonsten eine "0". Anschließend wird für jede "1" ein Zeitstempel generiert, aus den Daten des Zeitsignals.

Die Verwendung des Durchflusssensors ist in der GUI nur für die SHOT Messung definiert, also beim Kaffeebezug. Da bei der SHOT Messung erst die Daten vollständig aufgenommen und dann erst nach MATLAB übertragen werden, kann das Skript für die Weiterverarbeitung des Zeitsignals angewendet werden.

Die kummulierte Durchflussmenge erscheint beim Plotten als eine stetige Gerade, was Sinn ergibt. Anhand der Steigung dieser Gerade ist die Durchflussgeschwindigkeit zu ermitteln. Nach erfolgreicher Umsetzung muss das MATLAB Skript in die GUI integriert werden.

= Patricia Viebke, 08.10.2021 =
Für die Aufnahme und Verarbeitung der Signale des Durchflusssensors gibt es ein neuen Lösungsvorschlag. Bislang wurden die Signale des Flowmeters mittels des Raspberry Pis aufgenommen und durch Erzeugung von Zeitstempel bei fallender Flanke weiterverarbeitet. Da dies keine zuverlässige Option ist, wurde beschlossen, das Zeitsignal des Flowmeters mithilfe eines MCC 128 oder einer NI Messkarte aufzunehmen und eine Signalanalyse mittels MATLAB durchzuführen.

Mit Probmessungen wird getestet, ob dies eine funktionierende Alternative bietet.

= Patricia Viebke, 17.09.2021 =
Des Weiteren muss eine Lösung für die Generierung der Zeitstempel vom Durchflusssensor Signal gefunden werden. Durch das Erzeugen eines Flankenwechsels im Sensorsignal generiert das Raspberry Pi durch eine nachgeschaltete Signalanalyse einen passenden Zeitstempel. Dies läuft aktuell nicht zuverlässig, da der Sensor zu viele bzw. zu schnell einen Flankenwechsel durchführt. Der Flankenwechsel wird ausgelöst bei einem Wasserdurchfluss von 0,025 𝑚𝑙. Hier muss entschieden werden, ob es ausreicht, das Raspberry Pi zu Erweitern mit z.B. passenden HATs (Hardware Attached on Top). Ist diese Lösung nicht umsetzbar, gibt es die Möglichkeit die Flowmeter Signale in Spannungswerte umzuwandeln und über das Raspberry Pi aufzunehmen und zu verarbeiten. Zeigt das Raspberry Pi keine Verbesserung bei der Generierung der Zeitstempel, so muss es durch einen Mikrocontroller ersetzt werden. Hier wird eine schnellere Datenverarbeitung erwartet und somit eine detailliertere Erzeugung der Zeitstempel. Wird für die Lösung eines Mikrocontrollers entschieden, muss bestimmt werden, welcher Mikrocontroller verwendet wird und ob dieser allein eingesetzt werden kann oder zusätzliche Hardware benötigt.

Mess-System

2023-10-26T08:07:39Z

Patricia Viebke: /* ToDo-Liste */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/8460f4f586a2427b8710163766e76a0a" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

= Mess-System zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen =
Die Dokumentation befasst sich mit dem Aufbau und der Inbetriebnahme eines Messsystem zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen mit einer E61 Brühgruppe. Für die Bestimmung der Betriebsparameter mussten die Sensoren gefertigt und verkabelt werden und eine Benutzeroberfläche programmiert werden, um Messungen durchführen zu können. Für die Drucksensoren und die Wägezelle waren die Nennwerte zu ermitteln mithilfe manueller Messungen mit Kalibriergewichten und -drücken. Die Auswertung der Nennwerte ergab, dass das Wägesystem eine ungenügende Messgenauigkeit darstellt. Aufgrund dieser Erkenntnis musste die gesamte Konstruktion des Wägesystems analysiert werden, ob diese so geeignet ist.

Bei dem Testen des Messsystems anhand erster Probemessungen mit Espressomaschine Lelit Mara X ist aufgefallen, dass der Durchflusssensor Probleme bereitet. Daher wurde für den Sensor eine Signalanalyse durchgeführt, um das Problem zu lokalisieren. Des Weiteren war auffällig, dass beim Messen der Temperatur mit dem Raspberry Pi die Sensoren eine Störfrequenz von 50 Hz aufweisen.

Durch Versuche konnten Erkenntnisse festgestellt werden.

= Teilprojekte =
* [[Mess-System 1|Projektarbeit von Sebastian Czernin, Jonas Pytlik, Michael Zanzinger]]
* [[Mess-System 2|Projektarbeit von Patricia Viebke, Tamiem Sediq, Andreas Turbansich]]
* [[Abschlussarbeit Patricia Viebke|Abschlussarbeit von Patricia Viebke]]

Ziel ist ein Mess-System zu entwickeln, mit dem die Parametrierung von im Handel befindlichen Siebträger Espressomaschinen bestimmt werden kann.

Dazu wurden die Merkmale:
* Druck vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor der Brühgruppe
* Brühgruppentemperatur
* Kaffeebezugstemperatur
* Durchflussrate gemessen als Durchfluss in der Maschine
* Durchflussrate gemessen als Masse nach dem Siebträgerauslauf

identifiziert.

= Siebträgermaschinen für erste Vergleichsmessungen =
== Liste der Vergleichsmaschinen ==
{| class="wikitable"
|+
|-
! !! Bezeichnung !! Hersteller !! Webseite !! Brühgruppe !! E61 Kompatibel !! Verfügbarkeit
|-
| 1 || Mina || DALLA CORTE S.R.L. || https://int.dallacorte.com/en/mina.html || Eigenkonstruktion || nein, 54 mm || Bestellung via DVG
|-
| 2 || XENIA || Xenia Expresso GmbH || https://xenia.coffee/ || Eigenkosntruktion || ja || Kontakt zum Hersteller besteht - eventuell Vermessung bei XENIA
|-
| 3 || DE1XL || Decent Espresso || https://de.decentespresso.com/compare || Eigenkonstruktion || ja ||
|-
| 4 || R NINE ONE || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-nine-one.html || E61 || ja ||
|-
| 5 || R58 || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-cinquantotto.html || Eigenkosntruktion? || ja ||
|-
| 6 || MARA X || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/marax-pl62x/ || E61 || ja ||
|-
| 7 || Bianca || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/bianca-pl162t/ || E61 || ja ||
|}

= ToDo-Liste Mess-System =
== Status ==
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätigt 

== ToDo-Liste ==
{| class="wikitable sortable"
|+
|-
! lfd. Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Datenerfassung || [[Definition der Datenerfassung]]
* Python Skripte für SHOT und CUSTOM aktualisieren und optimieren "coffee_shot.py" und "multi_custom.py"
* kontinuierliches Schreiben der Messdaten in csv-Files
* Messprozesse klar definieren (Parameter, Dauer, Ablauf der Messung)
* Messdaten bei wichtigen Entwicklungsstufen aufnehmen und abspeichern
* Raspberry Pi umstellen für direkte Verbindung mit PC
|| Patricia Viebke|| 70 ||
|-
| 2 || Datenerfassung || [[Datenerfassung der Durchflussmessung]]
* Messdaten aufnehmen für Signalanalyse Pumpe
* Signalanalyse für Durchflussraten Berechnung
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 3 || Datenerfassung || [[Datenerfassung bei nicht E61 Brühgruppen]]
* neue Konstruktion montieren
* Sensoren/Einschraubverbindungen fest verbinden
* Definition des Messaufbaus bei nE61 Maschinen
* Evtl. noch weitere Siebeinsätze für andere Maschinen
* Probemessung durchführen
|| Patricia Viebke|| 70 ||
|-
| 4 || Elektronik || [[Mess Elektronik]]
* neue Elektronikplatine anschließen
* Funktion Temperatur-, Druck-, Durchflusssensoren bestätigen
* Funktion der Messung mit Waage bestätigen
* HX711 Abtastrate von 10 Hz auf 80 Hz
|| Armin Rohnen || 70 ||
|-
| 5 || NTC || [[Kalibrierung der NTC-Sensoren]]
* NTC in Pumpenprüfstand einbauen und Kalibrierkurve aufnehmen
* Jede Temperaturstufe über 30 s aufnehmen
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsystem implementieren
| Patricia Viebke|| 30 ||
|-
| 6 || Infrarot || [[Kalibrierung des Infrarot Sensors]]
* Stelle an Pumpenprüfstand vorbereiten für Kalibrierung (Matten Sticker aufkleben)
* Kalibrierprozess aufzeichnen
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsystem einpflegen
| Patricia Viebke|| 10 ||
|-
| 7 || Druck || [[Kalibrierung der Drucksensoren]]
* Drucksensor in Pumpenprüfstand als Prüfling einbauen
* Kalibrierprozess aufzeichnen für 0 bis 12 bar
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsytsem einpflegen
| Patricia Viebke|| 10 ||
|-
| 8 || Betriebsfähigkeit Mess-System || [[Erprobung des Mess-Systems]]
* Probemessung durchführen mit kalibrierten Sensoren
* Aufheizverhalten ermitteln E61
* SHOT Messung E61
* Aufheizverhalten nicht E61 Maschine
* SHOT Messung nicht E61 Maschine
|| Patricia Viebke|| 50 ||
|-
| 9 || Wägetechnik || [[Patentrecherche Wägetechnik]] || || 100 ||
|-
| 10 || Wägetechnik || [[Neukonstruktion der Wägetechnik]]
* höhere Steifigkeit
* Intergration Signalaufbereitung
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 15 || Wägetechnik || [[Kalibrierung der Waage]]
* Waage an Messsystem anschließen
* Kalibrierkurve Gramm über 224 Bit Wert mit Eichgewichten
* aufgezeichnete Messwerte gegenüberstellen / Kalibrierkurve ermitteln
| Patricia Viebke|| 50 ||
|-
| 16 || Vermessung von Maschinen || [[Vergleich von Siebträger Maschinen]]
* Feste Parameter definieren z.B. Kaffeemenge, Temperdruck
* Aufheizverhalten von unterschiedlichen Maschinen aufnehmen und gegenüberstellen
* SHOT Messungen mit unterschiedlicher Parametrisierung der Maschine
* statistische Auswertungen / Vergleiche
| Patricia Viebke|| 10 ||
|}

Mess-System

2023-10-22T14:05:15Z

Patricia Viebke: /* ToDo-Liste */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/8460f4f586a2427b8710163766e76a0a" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

= Mess-System zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen =
Die Dokumentation befasst sich mit dem Aufbau und der Inbetriebnahme eines Messsystem zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen mit einer E61 Brühgruppe. Für die Bestimmung der Betriebsparameter mussten die Sensoren gefertigt und verkabelt werden und eine Benutzeroberfläche programmiert werden, um Messungen durchführen zu können. Für die Drucksensoren und die Wägezelle waren die Nennwerte zu ermitteln mithilfe manueller Messungen mit Kalibriergewichten und -drücken. Die Auswertung der Nennwerte ergab, dass das Wägesystem eine ungenügende Messgenauigkeit darstellt. Aufgrund dieser Erkenntnis musste die gesamte Konstruktion des Wägesystems analysiert werden, ob diese so geeignet ist.

Bei dem Testen des Messsystems anhand erster Probemessungen mit Espressomaschine Lelit Mara X ist aufgefallen, dass der Durchflusssensor Probleme bereitet. Daher wurde für den Sensor eine Signalanalyse durchgeführt, um das Problem zu lokalisieren. Des Weiteren war auffällig, dass beim Messen der Temperatur mit dem Raspberry Pi die Sensoren eine Störfrequenz von 50 Hz aufweisen.

Durch Versuche konnten Erkenntnisse festgestellt werden.

= Teilprojekte =
* [[Mess-System 1|Projektarbeit von Sebastian Czernin, Jonas Pytlik, Michael Zanzinger]]
* [[Mess-System 2|Projektarbeit von Patricia Viebke, Tamiem Sediq, Andreas Turbansich]]
* [[Abschlussarbeit Patricia Viebke|Abschlussarbeit von Patricia Viebke]]

Ziel ist ein Mess-System zu entwickeln, mit dem die Parametrierung von im Handel befindlichen Siebträger Espressomaschinen bestimmt werden kann.

Dazu wurden die Merkmale:
* Druck vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor der Brühgruppe
* Brühgruppentemperatur
* Kaffeebezugstemperatur
* Durchflussrate gemessen als Durchfluss in der Maschine
* Durchflussrate gemessen als Masse nach dem Siebträgerauslauf

identifiziert.

= Siebträgermaschinen für erste Vergleichsmessungen =
== Liste der Vergleichsmaschinen ==
{| class="wikitable"
|+
|-
! !! Bezeichnung !! Hersteller !! Webseite !! Brühgruppe !! E61 Kompatibel !! Verfügbarkeit
|-
| 1 || Mina || DALLA CORTE S.R.L. || https://int.dallacorte.com/en/mina.html || Eigenkonstruktion || nein, 54 mm || Bestellung via DVG
|-
| 2 || XENIA || Xenia Expresso GmbH || https://xenia.coffee/ || Eigenkosntruktion || ja || Kontakt zum Hersteller besteht - eventuell Vermessung bei XENIA
|-
| 3 || DE1XL || Decent Espresso || https://de.decentespresso.com/compare || Eigenkonstruktion || ja ||
|-
| 4 || R NINE ONE || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-nine-one.html || E61 || ja ||
|-
| 5 || R58 || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-cinquantotto.html || Eigenkosntruktion? || ja ||
|-
| 6 || MARA X || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/marax-pl62x/ || E61 || ja ||
|-
| 7 || Bianca || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/bianca-pl162t/ || E61 || ja ||
|}

= ToDo-Liste Mess-System =
== Status ==
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätigt 

== ToDo-Liste ==
{| class="wikitable sortable"
|+
|-
! lfd. Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Datenerfassung || [[Definition der Datenerfassung]]
* Python Skripte für SHOT und CUSTOM aktualisieren und optimieren "coffee_shot.py" und "multi_custom.py"
* kontinuierliches Schreiben der Messdaten in csv-Files
* Messprozesse klar definieren (Parameter, Dauer, Ablauf der Messung)
* Messdaten bei wichtigen Entwicklungsstufen aufnehmen und abspeichern
|| Patricia Viebke|| 70 ||
|-
| 2 || Datenerfassung || [[Datenerfassung der Durchflussmessung]]
* Messdaten aufnehmen für Signalanalyse Pumpe
* Signalanalyse für Durchflussraten Berechnung
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 3 || Datenerfassung || [[Datenerfassung bei nicht E61 Brühgruppen]]
* neue Konstruktion montieren
* Sensoren/Einschraubverbindungen fest verbinden
* Definition des Messaufbaus bei nE61 Maschinen
* Evtl. noch weitere Siebeinsätze für andere Maschinen
* Probemessung durchführen
|| Patricia Viebke|| 70 ||
|-
| 4 || Elektronik || [[Mess Elektronik]]
* neue Elektronikplatine anschließen
* Funktion Temperatur-, Druck-, Durchflusssensoren bestätigen
* Funktion der Messung mit Waage bestätigen
* HX711 Abtastrate von 10 Hz auf 80 Hz
|| Armin Rohnen || 70 ||
|-
| 5 || NTC || [[Kalibrierung der NTC-Sensoren]]
* NTC in Pumpenprüfstand einbauen und Kalibrierkurve aufnehmen
* Jede Temperaturstufe über 30 s aufnehmen
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsystem implementieren
| Patricia Viebke|| 30 ||
|-
| 6 || Infrarot || [[Kalibrierung des Infrarot Sensors]]
* Stelle an Pumpenprüfstand vorbereiten für Kalibrierung (Matten Sticker aufkleben)
* Kalibrierprozess aufzeichnen
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsystem einpflegen
| Patricia Viebke|| 10 ||
|-
| 7 || Druck || [[Kalibrierung der Drucksensoren]]
* Drucksensor in Pumpenprüfstand als Prüfling einbauen
* Kalibrierprozess aufzeichnen für 0 bis 12 bar
* erfasste Kalikurve aufbereiten / Signalaufbereitung
* in MATLAB GUI für Messsytsem einpflegen
| Patricia Viebke|| 10 ||
|-
| 8 || Betriebsfähigkeit Mess-System || [[Erprobung des Mess-Systems]]
* Probemessung durchführen mit kalibrierten Sensoren
* Aufheizverhalten ermitteln E61
* SHOT Messung E61
* Aufheizverhalten nicht E61 Maschine
* SHOT Messung nicht E61 Maschine
|| Patricia Viebke|| 50 ||
|-
| 9 || Wägetechnik || [[Patentrecherche Wägetechnik]] || || 100 ||
|-
| 10 || Wägetechnik || [[Neukonstruktion der Wägetechnik]]
* höhere Steifigkeit
* Intergration Signalaufbereitung
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 15 || Wägetechnik || [[Kalibrierung der Waage]]
* Waage an Messsystem anschließen
* Kalibrierkurve Gramm über 224 Bit Wert mit Eichgewichten
* aufgezeichnete Messwerte gegenüberstellen / Kalibrierkurve ermitteln
| Patricia Viebke|| 50 ||
|-
| 16 || Vermessung von Maschinen || [[Vergleich von Siebträger Maschinen]]
* Feste Parameter definieren z.B. Kaffeemenge, Temperdruck
* Aufheizverhalten von unterschiedlichen Maschinen aufnehmen und gegenüberstellen
* SHOT Messungen mit unterschiedlicher Parametrisierung der Maschine
* statistische Auswertungen / Vergleiche
| Patricia Viebke|| 10 ||
|}

Mess-System

2023-10-19T16:23:01Z

Patricia Viebke: /* ToDo-Liste */

<htmltag tagname="img" src="http://vg01.met.vgwort.de/na/8460f4f586a2427b8710163766e76a0a" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

= Mess-System zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen =
Die Dokumentation befasst sich mit dem Aufbau und der Inbetriebnahme eines Messsystem zur Bestimmung von Durchflussraten, Druck- und Temperaturverläufen von Siebträger-Espressomaschinen mit einer E61 Brühgruppe. Für die Bestimmung der Betriebsparameter mussten die Sensoren gefertigt und verkabelt werden und eine Benutzeroberfläche programmiert werden, um Messungen durchführen zu können. Für die Drucksensoren und die Wägezelle waren die Nennwerte zu ermitteln mithilfe manueller Messungen mit Kalibriergewichten und -drücken. Die Auswertung der Nennwerte ergab, dass das Wägesystem eine ungenügende Messgenauigkeit darstellt. Aufgrund dieser Erkenntnis musste die gesamte Konstruktion des Wägesystems analysiert werden, ob diese so geeignet ist.

Bei dem Testen des Messsystems anhand erster Probemessungen mit Espressomaschine Lelit Mara X ist aufgefallen, dass der Durchflusssensor Probleme bereitet. Daher wurde für den Sensor eine Signalanalyse durchgeführt, um das Problem zu lokalisieren. Des Weiteren war auffällig, dass beim Messen der Temperatur mit dem Raspberry Pi die Sensoren eine Störfrequenz von 50 Hz aufweisen.

Durch Versuche konnten Erkenntnisse festgestellt werden.

= Teilprojekte =
* [[Mess-System 1|Projektarbeit von Sebastian Czernin, Jonas Pytlik, Michael Zanzinger]]
* [[Mess-System 2|Projektarbeit von Patricia Viebke, Tamiem Sediq, Andreas Turbansich]]
* [[Abschlussarbeit Patricia Viebke|Abschlussarbeit von Patricia Viebke]]

Ziel ist ein Mess-System zu entwickeln, mit dem die Parametrierung von im Handel befindlichen Siebträger Espressomaschinen bestimmt werden kann.

Dazu wurden die Merkmale:
* Druck vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor dem Kaffeepuck
* Wassertemperatur vor der Brühgruppe
* Brühgruppentemperatur
* Kaffeebezugstemperatur
* Durchflussrate gemessen als Durchfluss in der Maschine
* Durchflussrate gemessen als Masse nach dem Siebträgerauslauf

identifiziert.

= Siebträgermaschinen für erste Vergleichsmessungen =
== Liste der Vergleichsmaschinen ==
{| class="wikitable"
|+
|-
! !! Bezeichnung !! Hersteller !! Webseite !! Brühgruppe !! E61 Kompatibel !! Verfügbarkeit
|-
| 1 || Mina || DALLA CORTE S.R.L. || https://int.dallacorte.com/en/mina.html || Eigenkonstruktion || nein, 54 mm || Bestellung via DVG
|-
| 2 || XENIA || Xenia Expresso GmbH || https://xenia.coffee/ || Eigenkosntruktion || ja || Kontakt zum Hersteller besteht - eventuell Vermessung bei XENIA
|-
| 3 || DE1XL || Decent Espresso || https://de.decentespresso.com/compare || Eigenkonstruktion || ja ||
|-
| 4 || R NINE ONE || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-nine-one.html || E61 || ja ||
|-
| 5 || R58 || Rocket Espresso Milano || https://rocket-espresso.com/r-cinquantotto.html || Eigenkosntruktion? || ja ||
|-
| 6 || MARA X || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/marax-pl62x/ || E61 || ja ||
|-
| 7 || Bianca || LELIT by Gemme Italian Producers srl || https://lelit.com/product/bianca-pl162t/ || E61 || ja ||
|}

= ToDo-Liste Mess-System =
== Status ==
10 - Erfasst 
30 - in Bearbeitung 
50 - Lösung definiert 
70 - in Umsetzung 
90 - Umsetzung abgeschlossen 
99 - Abbruch per Beschluss (Dokumentation dazu erforderlich) 
100 - Maßnahme bestätigt 

== ToDo-Liste ==
{| class="wikitable sortable"
|+
|-
! lfd. Nr. !! Arbeitspaket !! ToDo !! Wer !! Status !! WV
|-
| 1 || Datenerfassung || [[Definition der Datenerfassung]] 

* Python Skripte für SHOT und CUSTOM aktualisieren und optimieren "coffee_shot.py" und "multi_custom.py"
* Messprozesse klar definieren (Parameter, Dauer, Ablauf der Messung)
* Messdaten bei wichtigen Entwicklungsstufen aufnehmen und abspeichern
* Umgang mit Datenmenge für CUSTOM Messung definieren
|| Patricia Viebke|| 70 ||
|-
| 2 || Datenerfassung || [[Datenerfassung der Durchflussmessung]] 

* Messdaten aufnehmen für Signalanalyse Pumpe
* Signalanalyse für Durchflussraten Berechnung
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 3 || Datenerfassung || [[Datenerfassung bei nicht E61 Brühgruppen]] 

* neue Konstruktion montieren
* Sensoren/Einschraubverbindungen fest verbinden
* Definition des Messaufbaus bei nE61 Maschinen
* Evtl. noch weitere Siebeinsätze für andere Maschinen
* Probemessung durchführen
|| Patricia Viebke|| 70 ||
|-
| 4 || Elektronik || [[Mess Elektronik]] 

* neue Elektronikplatine anschließen
* Funktion Temperatur-, Druck-, Durchflusssensoren bestätigen
* Funktion der Messung mit Waage bestätigen
|| Armin Rohnen || 70 ||
|-
| 5 || NTC || [[Kalibrierung der NTC-Sensoren]] || Patricia Viebke|| 30 ||
|-
| 6 || Infrarot || [[Kalibrierung des Infrarot Sensors]]
* Stelle an Pumpenprüfstand vorbereiten für Kalibrierung
| Patricia Viebke|| 10 ||
|-
| 7 || Druck || [[Kalibrierung der Drucksensoren]] || Patricia Viebke|| 10 ||
|-
| 8 || Betriebsfähigkeit Mess-System || [[Erprobung des Mess-Systems]] 
- Probemessung durchführen 
- Aufheizverhalten ermitteln 
- SHOT Messung 
- Aufheizverhalten nicht E61 Maschine 
- SHOT Messung nicht E61 Maschine
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 9 || Wägetechnik || [[Patentrecherche Wägetechnik]] || || 100 ||
|-
| 10 || Wägetechnik || [[Neukonstruktion der Wägetechnik]] 
- höhere Steifigkeit 
- Intergration Signalaufbereitung
|| Patricia Viebke|| 90 ||
|-
| 15 || Wägetechnik || [[Kalibrierung der Waage]] || Patricia Viebke|| 50 ||
|-
| 16 || Wägetechnik || [[Erprobung der Waage]] || Patricia Viebke|| 10 ||
|}

MATLAB® GUI

2023-09-06T18:16:23Z

Patricia Viebke: /* Kalibrierung */

<htmltag tagname="img" src="http://vg04.met.vgwort.de/na/7a91dbe2b4e840fabc25efcd34e627d6" width="1" height="1" alt=""></htmltag>
[[Datei:Breites Logoband.png|mini|zentriert|hochkant=2.5]]

== Patricia Viebke, 06.09.2023 - Finaler Stand GUI ==
Die GUI hat einige Updates bekommen, wodurch die Finalisierung durchgeführt werden konnte. Die Benutzeroberfläche lässt sich weiterhin in die drei Hauptbereiche "Prüfstandsüberwachung", "Pico Ausgabe" und die interaktive Nutzung für den User einteilen mit einer TabGroup.

=== Prüfstandsüberwachung ===
Die Prüfstandsüberwachung zeigt neben dem qualitativen Boilerfüllstand die physikalischen Messwerte des Prüfstands an, um die Parameter auf einen Blick kontrollieren zu können. Für die Überwachung des Drehmoments wurde beschlossen, dass dieser vorerst nicht benötigt wird. Der Sensor mit der zugehörigen Signalaufbereitung und Anzeige in der Prüfstandsüberwachung werden entfernt. Die Prüfstandsüberwachung wurde erweitert durch die Anzeige der aktuellen Stepperposition und der prozentualen Leistung des Heizelements.

=== Startseite ===
Die Startseite dient zum Verbinden der benötigten Geräte. Für die Aufnahme der Messwerte wird eine NI-Karte benötigt, während der Prüfstand über einen Raspberry Pico gesteuert wird. Für einen erhöhten Userkomfort wurden unter den jewiligen Connect-Buttons ein Label mit blauer Schrift hinzugefügt. Bei Betätigen des NI Connect-Buttons wird der Button erst bei erfolgreicher Verbindung deaktiviert. Um zu Erkennen, ob der Verbindungsaufbau angefangen hat oder nicht, wird in blauer Schrift "''Verbindung wird hergestellt...''" angezeigt. Wird der Button zweimal gedrückt, so erscheint eine Fehlermeldung, dass das NI-Objekt bereits vorhanden ist.

Bei der Verbindung mit dem Raspberry Pico ist wird im ersten Schritt der Serialport angelegt. Im nächsten Schritt wird die Initialisierung des Schrittmotors durchgeführt. Hierfür wird der Schrittmotor um 1000 Halbschritte geschlossen und anschließend um 560 Halbschritte geöffnet. Hierdurch ist der Ausgangspunkt für den Schrittmotor klar definiert und die angesteuerten Schritte können gezählt werden. Bei der Verbindung mit dem Pico ist aufgefallen, dass dieser nach dem Erstellen etwas Zeit benötigt (1 bis 2 Sekunden) um den Vorgang korrekt durchzuführen. Bei erfolgreicher Verbindung und Initialisierung erscheint in der Pico Ausgabe der Befehl 'connected'.
[[Datei:2023Sep06 KalibrierungGUI.png|mini|Übersicht GUI Tab für die Kalibrierung]]

=== Bedienung ===
Die Bedienung des Prüfstands wird unterteilt in automatisierte und manuelle Vorgänge. Bei den automatisierten Vorgängen werden lediglich die Magnetventile geschalten, die Pumpe wird vom Benutzer zusätzlich gestartet. Zu den bereits vorhanden Vorgängen "Befüllen", "Entleeren" und "Entlüften" wird die Funktion "Frischwasser zirkulieren" hinzugefügt. Bei dieser Funktion wird das System gleichzeitig mit frischem kalkfreiem Wasser befüllt, während das bestehende Wasser entleert wird. Die Funktion wurde entwickelt, um nach einer Temperaturkalibrierung das Wasser abzukühlen. Alle Funktionen müssen selbstständig über den RESET-Button deaktiviert werden. Hier werden die Magnetventile auf den Ausgangszustand geschalten. Lediglich die Funktion zur Boilerbefüllung schaltet die Pumpe bei Erreichen des Füllstands automatisch aus, um ein Überlaufen im Boiler zu verhindern.

Bei Benutzung der Funktionen ist die PIco Ausgabe zu überprüfen. Es müssen immer 5 Ventile angezeigt werden. Beim RESET-Button werden die Magnetventile über ein Python Skript auf dem Raspberry Pico zurückgesetzt und das Codewort 'reseted' erscheint.

=== Kalibrierung ===
Der dritte Tab der GUI umfasst die Interaktion des Benutzers für die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren. Hier ist über eine ButtonGrouop auszuwählen, um welche Art von Kalibrierung es sich handelt. Es gibt Beschränkungen, um Schäden an den Komponenten zu vermeiden. Liegt die Temperatur über 30 °C, so kann keine Druckkalibrierung durchgeführt werden. Weiter muss für eine Temperaturkalibrierung der Druck unter 1 bar liegen.
[[Datei:2023Sep06 Kalibriervorgang Temperatur.png|mini|Temperaturregelung von Raumtemperatur bis 55 °C]]
Bevor die Kalibrierung gestartet werden kann, muss ein Zielwert und die Anzahl der Kontrollpunkte angegeben werden. Für Drucksensoren beträgt das Maximum 12 bar, bei Temperatursensoren betägt das Maximum 105 °C. Die Anzahl der Kontrollpunkte muss sinnvoll gewählt werden.

Um nicht zwischen Tabs hin- und herspringen zu müssen, wird hier über den Button die Pumpe eingeschalten. Hier muss der Benutzer über das Drehrad am 24V-Leistungsnetzteil die gewünschte Drehzahl einstellen. Anschließend kann der Kalibriervorgang gestartet werden. Nachdem die entsprechende Funktion das erste Mal durchgelaufen ist (druckregelung oder temp_regelung), werden die Kontrollpunkte und der nächste zu erreichende Kontrollwert angezeigt. Ein Counterlabel und der Error werden angezeigt, um den Prozess zu überwachen. Ein stabiler Messpunkt ist erreicht, wenn eine Meldung erscheint. Hier kann z.B. mit einem externen Messsystem Messwerte aufgezeichnet werden. Zusätzlich bietet die GUI eine Möglichkeit die Messwerte des Kalibriervorgangs zu speichern. Hier werden zur Überprüfungszwecke bei der Temperaturregeleung die Heizleistung und die Kontrolltemperatur in Variablen in den MATLAB Workspace importiert. Von dort aus kann der Kalibrierprozess graphisch dargestellt werden.

== Patricia Viebke, 27.04.2023 ==
[[Datei:20230427 StartseiteGUI PV.jpg|mini|Startseite der GUI]]
Es wird eine neue Benutzeroberfläche in MATLAB® für die Bedienung und Überwachung des Pumpenprüfstands programmiert.

Die GUI wird in drei Bereiche unterteilt. Der obere Bereich stellt die Prüfstandsüberwachung dar. Hier werden nach erfolgreicher Verbindung mit der NI-Messkarte 9220 die Messwerte der verwendeten Sensoren angezeigt. Da nur eine qualitative Anzeige des Füllstandes im Boiler möglich ist, wird diese mit einer LED in der GUI realisiert. Bei grünen Aufleuchten der LED ist ausreichend Wasser im Boiler vorhanden. Weiter wird die Durchfussrate, die Kontrolltemperatur und der Kontrolldruck des Prüfstandes überwacht. Die Welle, welche die Pumpe antreibt, wird ebenfalls durch zwei Sensoren überwacht. Für die Welle ist die Überwachung der Drehzahl und des Drehmoments geplant. Da der Drehmomentsensor defekt ist, kann hier aktuell kein Messwert angezeigt werden.

Im zweiten Bereich ist eine Tab-Group vorzufinden, über welche der Benutzer den Prüfstand bedienen kann. In der nebenstehenden Abbildung ist der Tab Startseite ausgewählt, wo der Benutzer die Verbindung mit den Geräten herstellen kann. Für die vollständige Benutzung der GUI muss sowohl die Verbindung mit der NI-Messkarte, als auch die Verbindung mit dem Raspberry Pico hergestellt werden.

Für die korrekte Implementierung des Raspberry Picos wird der dritte Bereich in der GUI erstellt. Dieser Bereich zeigt die Ausgaben der MicroPython Skripte, die auf dem Microcontroller ausgeführt werden. Die erstellte Anzeige dient dem Nachvollziehen der Kommunikation des Microcontrollers. Die ausgeführten Befehle sind für den Benutzer sichtbar und bei unerwarteten Meldungen lassen sich schnell Fehler identifizieren lassen.

[[Datei:20230427 BedienungGUI PV.jpg|mini|Bedienung des Pumpenprüfstands]]
Mit dem zweiten Tab ist die Bedienung des Prüfstands auszuführen. Hier wird unterteilt in die Ausführung von den definierten Basisfunktionen und die manuelle Ansteuerung der einzelnen Komponenten.

Die Basisfunktionen umfassen die Boilerbefüllung, Boilerentleerung die Entlüftung für den Druckabbau. Die Basisfunktionen werden bei jeweiliger Betätigung des Buttons vorbereitet durch das Schalten der entsprechenden Magnetventile. Geschaltete Magnetventile sind an den gelben LEDs auf der linken Seite zu erkennen. Die Pumpe wird aus Sicherheitsgründen nicht selbstständig gestartet bei Betätigen einer Basisfunktionen. Diese muss manuell über den den Button 'Pumpe ON/OFF' eingeschaltet werden. Bei erneutem Betätigen der Buttons wird der Prüfstand auf den Ausgangszustand zurückgesetzt. Das heißt, alle Magnetventile sind ungeschalten.

Für die Überprüfung der einzelnen Komponenten wird ein zusätzlicher Abschnitt mit manueller Bedienung erstellt. Hier können die einzelnen Komponenten im Prüfstand angesteuert werden. Mit einem Schieberegler ist das Heizelement bedienbar. Die Zahlen auf dem Schieberegler sind prozentuelle Angaben der Heizleistung des Heizelements. In dem Ausgabefeld darunter wird der ganzzahlige Wert ausgegeben. Hier ist zu beachten, dass der Boiler ausreichend gefüllt sein muss, bevor das Heizelement betätigt wird.

Die Bedienelement in der Mitte des manuellen Panels, dienen der Ansteuerung des elektrischen Dosierventils. Mit dem Dosierventil wird der Druckaufbau im Prüfstand realisiert. Hier muss ein Wert eingetippt werden in das Feld. Mit dem Spinner kann der Wert erhöht oder verringert werden. Erst bei Betätigen des entsprechenden Buttons 'Stepper auf' oder 'Stepper zu' wird die Schrittzahl ausgeführt. Mit 'Stepper auf' wird der Druck im Prüfstand reduziert, während mit 'Stepper zu' der Druckaufbau stattfindet.

Die letzte Gruppe von Buttons dient der Überprüfung der einzelnen Magnetventile. Im Prüfstand sind fünf Magnetventile verbaut, die über die GUI geschalten werden können. Die Magnetventile können im manuellen Modus in beliebiger Konstellation geschalten werden. Die Sinnhaftigkeit der aktiven Magnetventile ist zu beachten, bevor die Pumpe gestartet wird.

Bei jedem Betätigen eines Buttons wird mindestens eine Ausgabe in den weißen Zeilen der GUI erscheinen. Da der Prüfstand durch den Raspberry Pico gesteuert wird, werden bei Betätigen der Buttons die Zeilen in der Ausgabe erscheinen.
[[Datei:20230427 KalibrierungGUI PV.jpg|mini|Kalibrierung von Sensoren]]

Der letzte Tab ist für die Kalibrierung von Sensoren geplant. Dieser ist noch in Entwicklung und daher nicht vollständig funktionsfähig. Mit dem Prüfstand ist die Kalibrierung von Druck- und Temperatursensoren geplant. Da die Temperatursensoren nicht in Betrieb genommen werden können, aufgrund fehlender Messumformer, entfällt die weiter Entwicklung für den Kalibrierprozess dieser vorerst.

Für die Kalibrierung von Drucksensoren muss die Parametrierung des Prüfstands funktionsfähig sein. Ziel ist, über die Eingabe des Enddrucks und die Anzahl der Kontrollschritte den Druck im Prüfstand einzustellen. Hierfür bedarf es eine Druckregelung, die im Programmcode mit einem PID Regler umgesetzt wird.

Die Parametrierung des Prüfstandes funktioniert, jedoch ist diese aktuell nicht sehr präzise. Hier besteht Optimierungsbedarf bei der Präzision der PID-Regler.

= Patricia Viebke, 26.11.2022 =
Aufgrund unstrukturierter Vorarbeit bei der Programmierung einer MATLAB GUI, wurde beschlossen diese von Anfang an neu zu programmieren. Hierfür wurde eine GUI erstellt mit dem Namen "GUI_Pumpenpruefstand". Die GUI ist für die Bedienung des Pumpenprüstandes vorgesehen. Sie wird in vorerst 5 Tabs unterteilt.

== Startseite der GUI für den Pumpenprüfstand ==
Bevor die GUI gestartet wird, muss der Raspberry Pico einmal abgesteckt und erneut an den PC gesteckt werden, um erkannt zu werden. Beim Starten der GUI erscheint die Startseite. Auf der Startseite wird nach dem Namen des Prüfers gefragt. Anschließend wird über zwei Buttons die Verbindung zum Pico und zur NI-Messkarte hergestellt. Der Panel im unteren Teil der GUI soll später die Prüfstandsparameter nach erfolgreicher Verbindung der NI-Messkarte anzeigen. Der rechte Panel "Pico Ausgabe" dient zur Überwachung der Ausgabe des Microcontrollers. Hiermit wird überprüft, ob die Skripte richtig ausgeführt werden. Mit dem Button "clear commands" werden die Zeilen gelöscht.

Beim Betätigen des "Connect" Buttons für das Raspberry Pico wird folgender Code ausgeführt. 
writeline(app.pico, 'import connect'); 
writeline(app.pico, 'connect.skript()'); 

== korrekte Ausgabe bei Connect Pico ==
Mit den beiden Zeilen wird ein erst ein Skript importiert und anschließend ausgeführt. Beim Ausführen der Funktion "skript" der Datei "connect.py" wird ein print('connected') ausgegeben. Dieser Ablauf muss beim Betätigen des Connect Buttons in den weißen Zeilen des rechten Panels angezeigt werden. Für eine erfolgreiche Verbindung müssen folgende Zeilen erscheinen.

Hier ist der Verlauf sichtbar. Mit dem ersten Befehl wurde das Skript importiert und mit dem zweiten wurde es ausgeführt. Die dritte Zeile stellt die Ausgabe aus dem Python Skript dar. Die Vorgehensweise wird auch für andere Buttons analog angewendet, daher wird darauf nicht erneut eingegangen. Die Zeilen dienen erstmal nur der Überprüfung. Ob der Panel "Pico Ausgabe" beibehalten wird, wird im Laufe des Projektes entschieden.

= Tab Basisfunktionen der GUI Pumpenprüfstand =
Hier ist der zweite Tab "BASISFUNKTIONEN" abgebildet. Hier werden die einzelnen Magnetventile entsprechend geschalten. Die Basisfunktionen Befüllen, Entleeren und Entlüften sind hier vorprogrammiert und die Ventile werden entsprechend geschalten. Hierzu wurden auf dem Pico die Skripte "belueften.py", "entleeren.py" und "entlueften.py" geschrieben. Die Ausgabe erfolgt analog zum Connect Button.

Im manuellen Modus können die Ventile individuell zum Überprüfen geschalten werden. Die Lampen zeigen die jeweils geschalteten Ventile an. Diese leuchten auf, wenn ein Ventil geschalten ist. Bleibt es ungeschalten, so leuchtet die Lampe nicht. Es wurde entschieden die Pumpe nicht bei den Basisfunktionen direkt mitstarten zu lassen. Aus Gründen der Sicherheit ist es vorteilhafter die Pumpe immer manuell zu schalten.

Sowohl die Pumpe, als auch die Magnetventile werden über die SSR-Insel mit dem Pico verbunden.

Die Funktionen wurden auf einem Pico getestet, jedoch noch nicht in Verbindung mit den Magnetventilen. Dies muss im nächsten Schritt passieren.

= Armin Rohnen, 03.10.2022 =
Nachdem die Basisplatine einsatzbereit ist, müssen auf dem Raspberry Pico Python Skripte programmiert werden. Mithilfe dieser Skripte wird das Ansprechen von Elementen gewährleistet. In der bereits vorhanden MATLAB GUI müssen die Python Skripte entsprechend implementiert werden, damit die GUI voranschreitende Funktionalität erlangt und somit der Prüfstand über die GUI gesteuert wird. Ziel ist es, den Prüfstand über die MATLAB GUI bedienen zu können. Mit dem Einsatz von MATLAB und dem Raspberry Pico muss weiter eine zuverlässige Datenverarbeitung programmiert werden. Die aufgenommenen Zeilen des Raspberry Picos werden an MATLAB übergeben und müssen anschließend aufbereitet und in einem Buffer abgespeichert werden.

Ist die Programmierung vollständig, muss das System in der Lage sein, die Werte des Prüfstandes aufzunehmen und die aufgenommenen Daten weiterzuverarbeiten, um eine zuverlässige Überwachung zu bieten.

= Armin Rohnen, 22.02.2022 =
Benötigt wird die Funktionalität, wie von Semih Kum am 15.12.2021 beschreiben. Diese ist jedoch noch einmal zu überprüfen ggf. zu ergänzen.
Für die MATLAB® GUI ist zu beachten:

1.) Über die NI-Messkarte müssen die Messwerte kontinuierlich mit einer hohen Abtastrate erfasst werden. Nur so ist die Drehzahl und der Durchfluss ermittelbar und nur in dieser Art der Programmierung ist eine kontinuierliche Überwachung des Pumpenprüfstands möglich. Über einen Interrupt-Service-Request (ISR), der auf den gefüllten Messdatenpuffer reagiert, wird die Funktion "datenverarbeitung" aufgerufen. In dieser erfolgt die Übernahme der Messwerte in die GUI und die gesamte Datenverarbeitung der Messdaten von der NI-Messkarte.

2.) Die MATLAB® / MCU Schnittstelle ist in [41] beschrieben. Die MCU wird mit MicroPython betrieben, dies bedient die USB-Schnittstelle des MCU-Boards mit einer "read eval print loop" (REPL). Physikalisch ist dies eine Serielle-Schnittstelle welche Daten vom PC über eine Sendeleitung an die Empfangsleitung der MCU sendet und umgekehrt. Jede Datenzeile von der MCU wird mit dem Zeichen "CR/LF" beendet, welches als Indikator für einen ISR verwendet wird. Jede komplettierte Datenzeile im Dateneingangspuffer der USB-Schnittselle löst einen ISR aus, welcher eine Datenverarbeitungs-Funktion aufruft. In der MCU-Datenverarbeitungsfunktion erfolgt die Übernahme der Daten von der MCU (das Auslesen des Dateneingangspuffers) und die gesamte Datenverarbeitung der MCU-Daten.

Mit einem anderen Datenverarbeitungskonzept ist der betrieb des Pumpenprüfstands nicht möglich.

= Semih Kum, 31.01.2022 =
6.) Füllstandanzeige im Wasserwechsel-Panel 
Geplant war den Füllstand über eine Timerfunktion alle 0,5 s abzulesen und im jeweiligen Textfeld im Wasserwechsel-Panel anzuzeigen. Dafür wurde der Programmcode in der Funktion stm32_get hinterlegt. Doch nach mehreren Versuchen konnte dies nicht realisiert werden. Beobachtet wurde, das im MATLAB-Skript die Timerfunktion Fehler ausgibt, die auch nach erneuter Programmierung nicht beseitigt werden konnte.

= Semih Kum, 22.12.2021 =
1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect, stm32_disconnect, stm32_shutdown 
Die Schnittstellenverbindung, die zuvor auf den Raspberry Pico konfiguriert war, wurde jetzt auf die neue Basisplatine wie unter [Grundfunktion der MCU] erklärt, abgestimmt. Dabei erfolgt die Verbindung mit der Funktion stm32_connect, die Entkopplung mit stm32_disconnect und die Speicherung des Ausschaltzustandes mit stm32_shutdown.

Anhand eines Verbindungs- und Entkopplungstests wurde die Funktion dieser Programmierung sowohl im Wasserwechselmodus, als auch im Manuellen Modus überprüft und bestätigt.

2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
Die hinterlegten Callbacks auffuelen_ButtonPushed, ablassen_ButtonPushed, spuelen_ButtonPushed und STOPButtonPushed wurden jeweils mit den richtigen Codes zur Umschaltung der Ventile ergänzt. Hier ist zu erwähnen, dass alle zuvor genannten Vorgänge des Wasserwechselmodus mit 100% Pumpenleistung erfolgen. Außerdem ist auch zu beachten, dass in der aktuellen Steuerung der appoldt-PIN als Übertragung der Pumpenleistung verwendet wird. Dieser soll aber später für die Ansteuerung des Heizelements verwendet werden, wodurch die Codes wieder verändert werden müssen.

3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
Die hinterlegten Callbacks BeEntlftungsventilButtonGroupSelectionChanged, AnsaugweicheButtonGroupSelectionChanged, EntleerweicheButtonGroupSelectionChanged und StrangauswahlButtonGroupSelectionChanged wurden wie unter Punkt 2.) mit den Steuercodes für die Magnetventile ergänzt. Das Druckstrangentlüftungsventil wurde dabei außen vor gelassen, da dieser nicht an das System angeschlossen ist.

4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check 
Nach einem Umschalttest der Magnetventile in der GUI ist sofort aufgefallen, dass die Lampenfunktion unter ventil_lamps_check falsch definiert war. Deshalb wurde der Programmcode angepasst und ihre Funktion erneut geprüft und bestätigt.

5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
Zur Einstellung der oben genannten Kenngrößen sind im Manuellen Modus Spinner vorhanden, mit denen Werte zwischen 0...100% übertragen werden können. Diese Spinner wurden mit den jeweiligen Programmbefehlen und den Umrechnungsformeln ergänzt. Der Test dieser Übertragung ist noch ausstehend. Im Fall der Motorleistung ist wurde kein Callback erstellt, da die DC-Antriebe vorerst über eine separates Netzteil gespeist werden.

= Semih Kum, 15.12.2021 =
Laut Aufgabenstellung / Leistungsvereinbarung sollen alle Steuerungsfunktion in Zukunft über die bereits existierende Bedienoberfläche [25] ablaufen. Im aktuellen Stand ist keine Funktionalität gegeben. Deshalb im Folgenden der Plan für die Implementierung der Programmcodes in MATLAB GUI:

1.) Erstellung der Verbindungsfunktionen stm32_connect , stm32_disconnect , stm32_shutdown 
--> ggf. auch eine Funktion zur selbstständigen Findung des COM-Ports 
2.) Ventilsteuerung im Wasserwechselmodus 
3.) Ventilsteuerung im Manuellen Modus 
4.) Überarbeitung der Lampenfunktion ventil_lamps_check(app) 
5.) Ansteuerung der Heizleistung, des Dosierventils und der Motorleistung 
6.) Füllstandsanzeige im Wasserwechsel-Panel 
7.) Erstellung der Funktion ni_card_get zum kontinuierlichen Auslesen der Sensoren an der NI-Messkarte 
8.) Erstellung einer Funktion stm32_get zum Auslesen der Sensoren an der Basisplatine 
9.) Verbindung der einzelnen Auslesefunktionen mit den richtigen Diagrammen