Mess-System

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

• Projektarbeit von Sebastian Czernin, Jonas Pytlik, Michael Zanzinger
• Projektarbeit von Patricia Viebke, Tamiem Sediq, Andreas Turbansich
• 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

	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

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