Archiv pro štítek: PID regulace

productbanner_shotbrewer3

LM Shot Brewer

Tento přístroj je určen především pro kávové puristy a laboratoře. Sice ještě nemá UL ani NSF certifikaci, ale na americkém trhu je již v nabídce, jelikož se vyrábí pouze pro napětí sítě 110V a zprávy z fabriky nejsou příliš optimistické, netroufnu si tvrdit, zda bude k mání i na trhu evropském.

productbanner_shotbrewer

 

Obsluha Shot Breweru je nekompromisní – PID kontrolér s přesností 0,1°C , MP – mechanický paddle známý z ostatních typů LaMarzocco dovolující manuální profilaci tlaku, konstrukčně si vystačí pouze s jedním 1,5litrovým kávovým boilerem.

productbanner_shotbrewer2

productbanner_shotbrewer3

coffeetech banner

PID regulace teploty pražení

Izraelská společnost Coffee-tech vyrábí již pár let praktické automatické pražírny bez nutnosti zásahu člověka do procesu pražení. Jak to vlastně funguje? Zapnete pražírnu,nasypete zelenou kávu a těsně před spálením Vám zahlásí,abyste kávu vysypali? Nebo musíte u pražírny stát a kontrolovat pražící cyklus i přes to, že je řízená automaticky,tudíž pražíte vlastně Vy a všechny výhody tohoto stroje vyjdou vniveč?

Problém je samozřejmě trochu složitejší, pojďme se tedy trochu blíže seznámit s problematikou PID regulace nejen pražícího procesu,ale v podstatě čehokoliv od čeho očekáváme změnu procesu v čase.

Představte si, že jste regulátor a máte za úkol napustit vanu akorát po okraj. Takže přijdete do koupelny a vidíte, že vana je prázdná. Pustíte tedy vodu. A naplno, ať je to co nejdřív. Voda ve vaně přibývá a vy vidíte, že už bude plná. Kohoutek trochu přibrzdíte, protože máte strach, aby voda nepřetekla. Jenže zapomněli jste dát do vany špunt, takže hladina začne klesat. Takže zase přidáte. (Ten špunt tam nedáte, protože jste regulátor, který to neumí). A už ta vana bude plná. Uberete jen malinko. Voda začíná přetékat. Tak uberete víc. Hladina pomaloučku klesá, tak už jen malinko přidáte.Výsledek je ten, že vana je pořád plná, i když není zašpuntovaná, a stále do ní přitéká voda. Průtok vody je však nastaven tak, aby hladina nestoupala ani neklesala. Jako regulátor tedy fungujete velice dobře.

Druhý příklad, již trochu technicky, ať pochopíme, co to vlastně je PID. Regulátor má za úkol regulovat teplotu v pražícím bubnu. Regulátor bude dodávat výkon (v podobě elektrické energie do odporových spirál v pražírně) a aby věděl, jak velký výkon má dodávat, bude měřit teplotu. Ještě jednu důležitou věc regulátor musí vědět, to je teplota, na jakou má pražírnu roztopit. To bude tedy požadovaná teplota. Tuto teplotu si všichni uživatelé „dochytávají“ sami dle lokálních podmínek jako je vnější teplota okolí,tlak vzduchu, míra odtahu tepla z pražírny (v závislosti na výšce a průměru komína), ale samozřejmě také vlhkost  a hustota zrna. Všechny tyto parametry jsou zcela zásadní pro pražící proces a jejich změna má za následek velkou změnu ve výsledku pražení,ovšem automatické dorovnávání PID regulace zajišťuje při neměnnosti vstupních parametrů stále stejnou (nastavenou) kvalitu pražení.

Proporcionální složka regulátoru

To je to první písmenko v názvu PID regulátoru.Regulátor odečte změřenou teplotu od požadované a rozdíl – budeme mu říkat odchylka – vynásobí konstantou. Výsledek je výkon, jakým bude pražírna topit(třeba v procentech). Takže pokud bude změřená teplota o hodně nižší než požadovaná, bude výkon velký. Čím víc se bude změřená teplota blížit k požadované, tím bude výkon nižší, pokud bude změřená teplota stejná jako požadovaná, výkon bude nulový. Proporcionální složka je tedy vysvětlená.Pohrajme si nyní s nastavením proporcionální složky regulátoru. Bylo zmíněno,že odchylku regulátor vynásobí konstantou. Pokud má konstanta proporcionální složky hodnotu nula, nebude tato složka fungovat. Výkon bude nulový, ať jeodchylka velká, jak chce. Nastavíme konstantu na hodnotu 1. Když bude rozdílteplot třeba 10 stupňů, výkon bude 10 procent. Nastavíme konstantu na hodnotu100. Teď z toho máme termostat. Když je změřená teplota o jeden stupeň nižší, bude topit na 100 procent, když bude odchylka nulová, nebude topit.

Integrační složka regulátoru

Je to druhé písmenko v názvu PID regulátoru. Integrační regulátor vezmeodchylku, vynásobí ji konstantou a přičte si ji ke své složce. Znamená to, žepokud bude změřená hodnota nižší než požadovaná, integrační složka se budezvyšovat. Pokud změřená teplota bude vyšší než požadovaná, bude se integrační složka snižovat. Čím bude odchylka vyšší, tím rychleji se integrační složkabude měnit. Pokud bude regulátor pouze integrační, bude topit nejdříve málo,výkon se bude zvyšovat a po dosažení požadované teploty a jejím překročení sebude výkon snižovat. Po ustálení teploty na požadované hodnotě bude integrační složka nastavená na výkon, který je třeba pro udržení ustálené teploty (dodáváme stejný výkon, jakým se pražírna ochlazuje).
Nastavení konstanty pro integrační složku. Pokud bude konstanta nulová, neprojeví se integrační složka v regulátoru vůbec. Pokud bude moc velká, výkon po dosažení požadované teploty bude velký a teplota příliš překročí požadovanou hodnotu. Pokud bude nastavená optimálně, překročí teplotu, ale překmit bude jen jeden.

Derivační složka regulátoru

Je to třetí písmenko v názvu PID regulátoru. Derivační regulátor vezme rychlost změny odchylky a vynásobí ji konstantou. Když tedy teplota klesá, derivační složka zvyšuje výkon. Čím rychleji teplota klesá, tím vyšším výkonem bude derivační regulátor topit. Pokud bude teplota stoupat, derivační regulátor bude výkon snižovat. To se projeví velmi dobře právě v okamžiku,když začneme s rozehřátou pražírnou topit. Teplota se najednou začne snižovat a derivační složka na to může okamžitě reagovat zvýšením výkonu. Na druhou stranu, když teplota začne růst příliš rychle, výkon bude snižovat. Pokud bude konstanta pro derivační složku moc velká, bude se teplota dostávat na požadovanou hodnotu celkem pomalu, zato reakce na změnu se projeví velmi prudce na výkonu. Pokud bude konstanta pro derivační složku nízká, bude regulátor pomaleji reagovat na změny teploty.

To je zevrubný náhled, jak funguje pražírna Coffee-tech k dosažení ustálených výsledků pražení.PID funguje už od 70.let minulého století v automatizační technice od tepelné regulace po regulaci procesní. Jeho nasazení v pražících technologiích považuji za velký přínos pro pohodlí obsluhy na barech a v kavárnách,k diskusi ovšem zůstává jeho přínos emoční – uvaří lépe jídlo bezchybný kuchař robot nebo silná osobnost plná chyb,rozporů a nálad? Toto posouzení ponechám již na chuťových buňkách hostů a jejich aktuálního rozpoložení.