Style-1-Zylinder:Funktionstest

Armin Rohnen, 07.02.2025

Der Funktionstest für eine Wiederinbetriebnahme der Glasboilermaschine ist erheblich umfangreicher als durch den Eintrag vom 4.11.2024 beschrieben. Es ist die Erstellung eines Dokuments bzw. einer Anleitung für die Durchführung der Funktionstests erforderlich.

End Bulliqi, 04.02.2025

Im Rahmen der Inbetriebnahme werden Funktionstests durchgeführt. Dabei werden Prüfungen vorgenommen:

• Ansteuerung der Pumpe, um die Funktionstüchtigkeit sicherzustellen.
• Überprüfung der Sensorik von Tanks und Boiler durch Befüllen und Entleeren zur Kontrolle der Erfassung des Füllstandes.
• Dichtheitsprüfung der Magnetventile, um mögliche Leckagen auszuschließen.
• Überprüfung der Verrohrungslogik, zum Testen der einzelnen Wege der Wasserführung werden die erforderlichen Magnetventile geschaltet und Pumpenleistung eingestellt. Die zu schaltenden Magnetventile ergeben sich aus dem Hydraulikplan bzw. dem Prozessschaubild der MATLAB-APP. Die Prüfungen werden im kalten Zustand durchgeführt.
  • Befüllung / Entleerung der Tanks
  • Boilerbefüllung / Boilerentleerung
  • Mischwasservorlauf
  • Kaffeebezug / Teewasserbezug
  • Brühgruppen Rückspülung
  • Boilerentschichtung durch Umpumpen
• Dichtheitsprüfung beim Kaffeebezug
• Aufheizversuch und Dichtheitsprüfung, bei dem sowohl die Systemdichtheit als auch der Boiler-Druck kontrolliert werden.
  

TIPP: Software
Die in der MATLAB-GUI einprogrammierten Programm- und Funktionsaufrufe der Steuerungsplatinen können auch über die Entwicklungsumgebung Thonny direkt über ein Command-Window ausgeführt werden. Dies ist unter Kenntnis der Zusammenhänge für die Fehlersuche im Steuerungsverhalten der MATLAB-GUI oft hilfreich.

Ansteuerung der Pumpe

Der zwischendurch verbaute DAC MCP4725 von JoyIt lieferte bereits bei der Initialisierung der Platine 2,5 V Steuerspannung. Durch Umbau auf den DAC von adafruit (http://adafruit.it/935) konnte das Problem behoben werden. Im Programmcode "Pumpenansteuerung.py" auf der Basisplatine befand sich eine While-Schleife, welche das Modul dauerhaft ausführte. Dadurch konnte die Basisplatine nicht mehr angesprochen werden. U. a. waren Änderungen der Pumpenleistung nicht möglich. Der Programmcode wurde korrigiert.

Überprüfung der Sensorik von Tanks und Boiler

Bei der Überprüfung der Füllstandsanzeige wurde festgestellt, dass die Min- und Max-Werte der Tankfüllstände verzögert angezeigt werden und der Boiler-Füllstand teilweise gar nicht erfasst wird. Als eventuelle Fehlerquelle wird die Verkabelung der Sensorik am Basisboard vermutet. Allerdings werden die Füllstandssignale logisch richtig in der MATLAB-GUI verarbeitet. Hierzu muss der Schaltplan des MCUBasisboard und Pinzuordnung überprüft werden (Mängelliste: lfd-Nr. 80).

Zusätzlich waren bei den Füllstandssensoren die Signal und Signal-Masse anschlüsse uneinheitlich und gegenüber der Schaltung vertauscht. Die Signalleitung (gelb) der Füllstandssensorik muss immer an den Stab angelegt sein. Signal-Masse muss Kontakt mit dem Wasser des zugehörigen Füllstandssensors haben. Vertauschen dieser beiden Anschlüsse führt zur Störung der gesamten Sensorik inkl. Flowmeter. Nach der Anpassung läuft die Statusanzeige der Füllhöhe nun reibungslos, und es sind drei verschiedene Zustände sichtbar: Min, Ok und Max.

Dichtheitsprüfung der Magnetventile

Bei der Überprüfung der Leitungen wurde festgestellt, dass Luft angesaugt wird, erkennbar an Wasserblasen in der Verrohrung. Zunächst wurde überprüft, ob die Magnetventile korrekt eingebaut wurden, da übliche Magnetventile nur einseitig abdichten (was aber bei den verwendeten AVS-Römer Magnetventilen nicht der Fall zu sein scheint). Festgestellt wurde eine falsche Schalt- und Darstellungslogik in der MATLAB-GUI von Y103. Im Zuge der weiteren Überprüfungen und dem Aufheizversuchs stelle sich zudem dar, dass das Magnetventil Y103 sich weder schalten noch richtig verschließen lies. Das Magnetventil wurde ausgetauscht. Die Ursache des Defekts konnte nicht ermittelt werden. Laut Datenblatt ist das Magnetventil für Medientemperaturen über 100 °C geeignet.

Überprüfung der Verrohrungslogik

Bei der Überprüfung zeigte sich, dass das der Bezug von Teewasser nicht möglich war. Zur Fehleranalyse wurde die Verrohrung mit dem Brühturm überprüft, wobei fehlerhafte Zuordnungen in der Montageanleitung festgestellt wurden, die zu einer falschen Verrohrung führten: BG 18 Teil 1 muss über das Multifunktionsventil mit dem Y107 Ausgang 3 verbunden werden; Y110 Ausgang muss mit „BG-Schmutz“ Winkel mit Rohrstück in den Auslauf verbunden werden. Die genannten Verbindungen werden in der Montageanleitung durch Zuordnung der entsprechend richtigen Magnetventile korrigiert. Zudem waren die Kabel der Magnetventile Y107 und Y109 durch verwechselte Beschriftung der Kabelenden vertauscht. Die Fehler wurden behoben, die Verrohrung stimmt mit Prozessschaubild und Hydraulikplan überein.

Dichtheitsprüfung beim Kaffeebezug

Zur Überprüfung der Systemdichtheit beim Kaffeebezug wurde ein Blindsieb in die Brühgruppe eingespannt und über die Pumpenleistung ein Leitungsdruck aufgebaut. Der Siebträger wurde über die Brühgruppendichtung nicht komplett abgedichtet. Zumindest an den beiden 5 mm ELSA-Verschlüssen des Brühgruppeneinsatzes traten Undichtigkeiten auf. Der Bauraum lässt an dieser Stelle inzwischen auch G 1/8" ELSA Anschlüsse zu. So dass dies zu prüfen ist (Mängelliste: lfd-Nr. 71). Ggf. ist auch der Drucksensor undicht. Dies konnte jedoch nicht zweifelsfrei festgestellt werden.

Aufheizversuch

Der Boiler wurde langsam aufgeheizt, damit der Vorgang nicht zu dynamisch wird. Ebenfalls wird auch nicht bis Nenndruck 1300 mbar Druck aufgebaut, weil die Versteifung vom Boilerdeckel noch nicht verbaut war, es ist allerdings wegen der Undichtigkeit zwischen Überdruckschutz und Unterdrucksicherung im Druckmessstrang nur minimaler Boilerdruck entstanden. Der Versuch wurde bei 85 °C unterbrochen. Es wurde durch Umpumpen entschichtet. U.u. wurde dadurch das Magnetventil Y103 geschädigt.

End Bulliqi, 07.01.2025

Da die Magnetventile zuvor demontiert werden mussten, ist eine Überprüfung ihrer Funktion notwendig. Hierfür muss die Elektronik der Kaffeemaschine vollständig montiert sein, um die korrekte Ansteuerung der Ventile zu gewährleisten. Über die MATLAB-GUI werden die Ventile gezielt angesteuert, und die Funktionsprüfung erfolgt durch den Abgleich der physikalischen Reaktion, wie etwa einem akustischen Ton oder Bewegung des Ventils. Nach Überprüfung konnte die vollständige Funktionstüchtigkeit der Ventile im Unterbau bestätigt werden. Allerdings wurden Fehler in den Schaltplänen der elektrischen Verkabelung festgestellt, welche die Funktionalität der Füllstandssensorik beeinflussen. Näheres hierzu unter dem Eintrag vom 07.01.2025 im Arbeitspaket Elektronik, Netzteil, NOT-Aus.

End Bulliqi, 04.11.2024

Aufgrund der Erneuerung der Boiler-Einheit, müssen folgende Funktionstests erneut durchgeführt werden:

• Magnetventil Dichtheitstest
• Test Teewasserbezug
• Test Dampfbezug

Gegen Ende des Projekts wird der Aufheizversuch des Borosilikat-Glasboiler- Espressomaschine durchgeführt, dabei soll der Boiler ein, wie in der Zielvereinbarung festgehalten, Druckwert von 1500 mbar standhalten.

Ferdinand Harbauer, 01.07.2024

Zuordnung Magnetventile (und Co) zu MCU-Pin dokumentieren

Dieser Punkt kann und wird durchgeführt werden um, wie im Arbeitspaket „Elektronik“ genannt, die Funktionalität der Platine zu gewährleisten.

Die eindeutige Zuordnung der MCU-Pins zu den Magnetventilen, Schrittmotorsteuerungen und Multiplexer-Adresse ist für den Betrieb der Maschine existenziell. Es wird eine Zuordnungstabelle erstellt.

Die Schaltpläne sind verfügbar unter „Link“, werden aber auch der Maschine beigelegt.

Aufheizversuch

Dieser Punkt kann durchgeführt werden, sobald die Dichtigkeit des Boilers, zumindest im unteren Bereich, gewährleistet werden kann.

Näheres dazu im Arbeitspunkt: „Dichtigkeitsprüfung“.

Der Aufheizversuch erfordert die abgeschlossene und überprüfte elektrische Verkabelung.

Softwareseitig wurde passend zur elektrischen Verkabelung die Pin-zuordnung im Code aktualisiert. Es werden funktionale Füllstandsregelungen benötigt.

Es müssen alle weiteren ToDos aus dem Arbeitspunkt „Elektronik“ abgearbeitet werden, um die einwandfreie Funktionalität der Platine gewährleisten zu können.

An diesem Punkt kann die Funktionalität der Sensoren bzw. Korrektheit der ankommenden Signale auf der Platine (Temperaturen + Füllstände) überprüft werden.

Ziel ist, dass dann der Glasboiler mit Wasser befüllt und erhitzt werden kann, während die Sensorik plausible Werte ausgibt.

Test Dampfbezug

Dieser Punkt kann behelfsmäßig durchgeführt werden, da die Lanzen nicht montiert werden können, da der Aufnahmemechanismus zu diesem Zeitpunkt noch nicht bestellt ist, aber das Magnetventil manuell über die Software angesteuert werden kann.

Ein Bezug, wie im Punkt „Test manueller Kaffeebezug“ ist über eine freiverlegte Dampfleitung möglich.

Test Dichtigkeit Magnetventile Unterbau

Es muss die Dichtigkeit der Magnetventile im Unterbau überprüft werden.

Die Magnetventile sind nur in einer Richtung auf vollständige Dichtigkeit ausgelegt. Alle Magnetventile des momentanen Aufbaus können durch die 12 bar Druck der Pumpe und das manuelle Versperren der Ventile mit einem Druckgefälle beaufschlagt werden und so auf Dichtigkeit getestet werden.

Sollte ein Leck auftreten, so ist zu klären, ob ein Einbau des jeweiligen Magnetventils in die andere Richtung diese Leckage abdichtet.

Unter „Unterbau Verrohrung“ wurde festgestellt, dass bereits eine Stelle bekannt ist, an der das Druckgefälle nicht direkt ersichtlich ist, sodass hier eine mögliche Leckage auftreten könnte.

Armin Rohnen, 19.07.2023 - Erforderlicher Funktionstest zum Nachweis der erfolgreichen Inbetriebnahme

• Zuordnung Magnetventil zu MCU-Pin dokumentieren
• Aufheizversuch
• Temperaturverlust zwischen Mischer und Brühgruppe
• Testen des Mechanismus zur Zentrierung und Fixierung der Abtropfschale
• Füllstandstest Abtropfschale
• Test manueller Kaffeebezug
• Test automatisierter Kaffeebezug
• Test Teewasserbezug
• Test Dampfbezug
• Test Reinigungsprogramm