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 - Bestimmung zukünftiger Messelektronik - Bestellen der Messelektronik - Platine erstellen (für NI und MCC)

- Leiterplatine löten und anschließen - Sensoren an MCC anschließen - Konfiguration der MCC - Messelektronik in die GUI integrieren - Probemessung Durchführen

70 2 Datenerfassung Datenerfassung der Durchflussmessung - Messdaten aufnehmen für Signalanalyse Pumpe - Signalanalyse für Durchflussraten Berechnung

90 3 Datenerfassung Datenerfassung bei nicht E61 Brühgruppen

- Konstruktionen überprüfen - Kunststoffadapter / zweite BG - Integration der Sensoren vorbereiten (Kleben/Adapter) - Verbindung bzw. Adaption - Probemessung durchführen

70

4 	 Elektronik 	Mess Elektronik

- Signalkonditionierung NTC-Sensoren inkl. Tiefpassfilterung - Signalkonditionierung Drucksensoren inkl. Tiefpassfilterung - Signalkonditionierung IR-Sensor inkl. Tiefpassfilterung - SIgnalkonditionierung Flowmeter 10 5 NTC Kalibrierung der NTC-Sensoren

10 6 Infrarot Kalibrierung des Infrarot Sensors

10 7 Druck Kalibrierung der Drucksensoren

10 8 Betriebsfähigkeit Mess-System Erprobung des Mess-Systems

- Probemessung durchführen - Lelit Mara X - Aufheizverhalten - SHOT Messung - Aufheizverhalten nicht E61 Maschine - SHOT Messung nicht E61 Maschine

30 9 Wägetechnik Patentrecherche Wägetechnik 100 10 Wägetechnik Neukonstruktion der Wägetechnik

- höhere Steifigkeit - Intergration Signalaufbereitung 90

11 Wägetechnik Numerische Überprüfung der Wägetechnik 70

12 Wägetechnik Übertragungsfaktor der Wägetechnik 10 13 Wägetechnik Messwertdrift der Wägetechnik 10 14 Wägetechnik Statische Genauigkeit der Wägetechnik 10 15 Wägetechnik Kalibrierung der Waage 10 16 Wägetechnik Erprobung der Waage 10