Projektarbeit Mess-System 2021

Aus Technische Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee
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Mess-System zur Ermittlung der Betriebsparameter von Espressomaschinen

Verfasser

Sebastian Czernin
Jonas Pytlik
Michael Zanzinger

Einleitung

Dieses Projekt befasst sich mit der Erfassung der Betriebsparameter von im Handel befindlichen Siebträger-Espressomaschinen. Es wird ein Messsystem entwickelt, das alle notwendigen Messdaten erfasst, um diese anschließend auf einer frei parametrisierbaren labortechnischen Espressomaschine abbilden zu können [vgl. Labortechnische Espressomaschine, 2016]. Da die Vielfalt an Espressomaschinen sehr groß ist, beschränkt sich die Betrachtung zunächst auf wenige mit typischen Komponenten ausgestattete Maschinen. In deren Kreislauf werden Druck-, Durchfluss- und Temperatursensoren, sowie eine Wägezelle integriert, um insgesamt sieben Parameter zu ermitteln. Durchfluss, Temperatur vor der Brühgruppe, Temperatur der Brühgruppe, Temperatur vor dem Kaffeepuck, Temperatur am Siebträgerauslauf, Druck vor dem Kaffeepuck und die Fördermenge. Die zu erreichende Ziele bestehen aus der korrekten und vollständigen Auswahl aller benötigten Komponenten, der Konstruktion benötigter Teile und deren fertigungsgerechten Zeichnungen. Außerdem soll eine Beschreibung des Mess-Prozesses (Bedienungsanleitung) verfasst werden.

Unterscheidung E61 und nicht E61-Espressomaschinen: Beim Messen des Drucks und der Temperatur vor dem Kaffeepuck muss bezüglich der unterschiedlichen Anbindungsmöglichkeiten zwischen Espressomaschinen mit und ohne E61-Brühgruppen unterschieden werden. Dabei liegt der Unterschied neben der einzigartigen Technik der E61-Brühgruppe vor allem bei der Einbaulage. Die Brühgruppe gilt als Designelement und sitzt im Gegensatz zu herkömmlichen Espressomaschinen offen an der Vorderseite der Maschine. Außerdem besitzen die E61-Brühgruppen eine einheitliche, außenliegende Bohrung, welche direkt mit dem Wasserkanal verbunden ist (siehe 4.5.1). In diesem Wasserkanal wird das Brühwasser von der Brühkammer zur Dusche weitergeleitet und bietet somit die optimale Anbindung des Druck- und Temperatursensors. Bei nicht E61-Brühgruppen ist diese Bohrung nicht vorhanden, weshalb hier ein anderes Messkonzept Anwendung findet.

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
2 Überblick Mess-System
3 Sensorik
3.1 Fördermenge am Wasserzulauf
3.1.1 Digmesa Nano
3.1.2 Digmesa Nano Brass
3.1.3 Anforderung an die Messelektronik (Schaltungsprinzip)
3.1.4 Physikalischer Messbereich
3.1.5 Elektrischer Messbereich
3.2 Temperaturmessung
3.2.1 AVS Römer ITS PPSU
3.2.2 Micro-BetaChip
3.2.3 Anforderung an die Messelektronik (Schaltungsprinzip)
3.2.4 Physikalischer Messbereich
3.2.5 Elektrischer Messbereich und erforderlicher Verstärkungsfaktor
3.3 Druckmessung
3.3.1 Anforderung an die Messelektronik (Schaltungsprinzip)
3.3.2 Physikalischer Messbereich
3.3.3 Elektrischer Messbereich und erforderlicher Verstärkungsfaktor
3.4 Fördermenge nach dem Siebträgerauslauf - Zemic FAB-47-300g
3.4.1 Anforderung an die Messelektronik (Schaltungsprinzip)
3.4.2 Physikalischer Messbereich
3.4.3 Elektrischer Messbereich und erforderlicher Verstärkungsfaktor
4 Adaption der Sensoren
4.1 Durchflusssensor
4.2 Temperatursensor vor der Brühgruppe
4.3 Temperatursensor an der Brühgruppe
4.4 Temperatursensor am Siebträgerauslauf
4.5 Druck und Temperatur vor dem Kaffeepuck
4.5.1 Druck vor dem Kaffeepuck bei E61 Brühgruppen
4.5.1.1 Festigkeitsnachweis
4.5.2 Temperatur vor dem Kaffeepuck bei E61-Brühgruppen
4.5.3 Druck- und Temperaturermittlung ohne E61-Brühgruppe
4.5.3.1 Kunststoffeinsatz
4.5.3.2 Zweite Brühgruppe
4.5.3.3 Festigkeitsnachweis
4.6 Fördermenge nach dem Siebträgerauslauf
4.6.1 Konzept
4.6.2 Konstruktion
4.6.2.1 Das Gehäuse
4.6.2.2 Die Wägeplatte
4.6.2.3 Der Auffangbehälter
4.6.2.4 Gesamtbaugruppe
4.6.3 Berechnung der nötigen Breite des Ausgleich-Gewichts
4.6.4 Berechnung der Anschlagschraube
4.6.5 Zusammenbau Wägesystem
4.6.6 Kalibrierung Wägesystem
5 Messablauf
5.1 Espressomaschinen mit E61-Brühgruppe:
5.2 Espressomaschinen ohne E61 Brühgruppe:
6 Zusammenfassung und Ausblick
7 Literaturverzeichnis
8 Abbildungsverzeichnis
9 Tabellenverzeichnis

Dateien

Datei:20210225 Mess-System Abschlussdokument.pdf
Datei:20210225 Mess-System Berechnungen.pdf