Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Projekt: PID-Box für Wasserbad, Rückfragen


von burr (Gast)


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Hallo!


Ich hoffe ich bin im richtigen Forum gelandet: Ich plane eine kleine 
PID-Box zu bauen, um die Temperatur eines Wasserbades genau regeln zu 
können.
Vorbild ist zum Beispiel dieses Gerät:

http://www.sousvidecooking.org/freshmealsmagic-sous-vide-bubbler-sousvidemagic-1500d-review/

Dazu habe ich einige Fragen, ich habe die Suchfunktion bemüht und leider 
nicht unmittelbar etwas finden können. Ich habe bereits mehrere PID-Kits 
verbaut allerdings nicht in eine Box, das Gerät wird vor Betriebnahme 
von einem qualifizierten Bekannten abgenommen, der konnte mir aber mit 
folgenden Fragen ebenfalls nicht weiterhelfen.

Basisinfos:
Wasserbad (Bain-Marie): 1200 Watt, Heizspiralen
SSR: Fotek SSR-25 DA
PID: N2006P-612
Sensor: Typ-K Einstechfühler (bspw. conrad.de Best.-Nr.: 120756 - 62)
Grundidee: Das Wasserbad bleibt unverändert, das bestehende ungenaue 
Thermostat wird auf 90° aufgedreht, der Schukostecker das Wasserbades 
wird in eine PID-Box eingesteckert. Ein PID in dieser Box schaltet über 
ein SSR eine Steckdose, in die das Wasserbad eingesteckert ist. Typ-K 
Sensor wird in das Wasserbad gehängt und ist an den PID angeschlossen.


1) Gibt es spezielle Steckdosen für den Einbau in ein Gehäuse? Oder eine 
normale Unterputzsteckdose verbauen und den Ausschnitt entsprechend 
anpassen?
1b) Spricht etwas dagegen die vom SSR-geschaltete Last, also ständiges 
An/Aus über eine Steckdose/Steckerverbindung zu schalten?


2) Die Frage von Kühlung und SSR wurde verschiedentlich diskutiert. 
Dennoch konnte ich mir folgende Frage nicht beantworten:
Ein Fotek SSR-25 DA wird in ein Aluminiumgehäuse verbaut. Der Boden des 
SSR wird auf die Innenseite der Außenwand der Alu-Box verbaut, kann hier 
genug Wärme abgeben werden? Ich habe dieses SSR, der in dem Fall 1100 
Watt Heizung schaltet, in ein Gehäuse verbaut, dass auf 
Betriebstemperatur deutlich wärmer wird (50°), als die geplante PID-Box 
(Raumtemperatur). Es gab keine Probleme.

2b) Wäre folgende Alternative möglich? Plastikgehäuse und im Innern eine 
Montageplatte aus Metall auf der das SSR verschraubt ist --> Reicht die 
vergrößerte Oberfläche der Montageplatte oder staut sich die Wärme dann 
im Plastikgehäuse? Würden in diesem Fall Lüftungsschlitze ausreichen?


3) Die Sicherheit des Projektes ist wichtig, da das Gerät zwar bei 
niedrigen Temperaturen, aber dafür für bis zu 72 Stunden betrieben wird. 
Nach einigen Tests soll das Gerät auch in der Lage sein, sicher Nachts 
oder in einer leeren Wohnung zu laufen. Hauptszenario: Das Wasser ist 
verdunstet, der Sensor hängt in der Luft, die Heizung wird permanent 
abgerufen.
3a) Auf Seiten des Wasserbades habe ich zwei Temperatursicherungen: das 
ursrpüngliche Thermostat und die Überhitzungssicherung.
3b) Fallen euch weitere sinnvolle Sicherungen ein, die man verbauen 
könnte? Vielleicht einfach eine Schutzsteckdose?

4) Oben genannter Typ-K-Fühler soll auch als Bratenthermometer verwendet 
werden. Der Messbereich reicht locker aus, aber macht die Plastikkappe 
die da dran ist auch 230° Umluft und 100% Luftfeuchte mit? Sind die 
Schrauben und der Fühler Rostfrei (Im Dampfbackofen scheint wohl Rost 
sehr heikel zu sein)?

Vielen Dank für jede Hilfe und jeden Hinweis!
burr

von Zacc (Gast)


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Ein PID ist die falsche Wahl. Und ohne Ruehren wird die Messung nichts.

Der PID geht von einem linearen System aus. Ist es aber nicht, da die 
Stellgroesse keinen negativen Wert bringt. Dh bei zu heiss, faengt der 
Integrator an zu laufen, was nichts bringt. Ein Zweipunkt Regler ist 
hier besser.

von burr (Gast)


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Hallo Zacc!

Vielen Dank für deinen Hinweis! Rühren ist eingeplant, ich schwanke 
zwischen einer Aquarien-Luftpumpe oder einen Laugenpume. Die Umwälzung 
sollte ausreichen.

Asymmetrische Stellglieder sind prinzipiell ein Problem für PID-Regler. 
Im  praktischen Betrieb funktioniert das etwa in Espressomaschinen sehr 
gut, die verbauten Zwei-Punkt-Schalter schwingen hingegen ganz 
wunderbar. Messungen mit dem vorhandenen Thermostat, der ja funktioniert 
wie ein zwei-Punktregler, ergaben Schwingungen um +/-3°, das ist für 
meine Anwendung (Kochen) zu viel. Den Integralteil könnte man auch auf 0 
setzen, einen Anti-windup definieren oder einen Dämpfungsfaktor auf den 
I-Teil geben (über letzteres verfügt sogar mein China-PID).

Viele Grüße Burr

von Stefan M. (derwisch)


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Nur mal der Neugier wegen...

wofür ist der Ganze Kram gedacht?
Aus dem link werd ich auch nicht so recht schlau.

Sieht nicht so aus, als wenn in dem Wasser Nudeln gekocht werden 
sollen!?

von B. L. (b8limer)


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Stefan M. schrieb:
> wofür ist der Ganze Kram gedacht?
> Aus dem link werd ich auch nicht so recht schlau.

- Chemiker
- Hobby-Schokolade-und-Pralinenhersteller (Stichwort Wasserbad)

burr schrieb:
> die verbauten Zwei-Punkt-Schalter schwingen hingegen ganz
> wunderbar. Messungen mit dem vorhandenen Thermostat, der ja funktioniert
> wie ein zwei-Punktregler, ergaben Schwingungen um +/-3°, das ist für
> meine Anwendung (Kochen) zu viel.

Dann ist der Zweipunkt-Regler falsch umgesetzt. Neben mir steht besagte 
Anwendungen im Selbstbau mit einem Atmega und einem Zweipunktregler und 
das einzige was da schwankt ist die erste Nachommastelle der Temperatur.

von Michael S. (technicans)


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Das System wird auch zu träge sein das man das sinnvoll präzise
ausregeln könnte.

von burr (Gast)


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Hallo!

Es geht um Sous-Vide-Garen. Dabei wird vakuumiertes Gargut genau auf die 
gewünschte Kerntemperatur gebracht und hinterhet noch mit einer 
Maillardreaktion versehen.
Ein Vorteil neben der perfekten Temperaturkontrolle ist, dass Übergaren 
vermieden wird: wenn ein Steak auf 55° optimale Kerntemperatur gebracht 
werden soll, und die Pfanne 200° hat, sind die Zonen zwischen Kern und 
Rand des Steaks übergart. Dabei hätte man doch lieber ein Steak außen 
geröstet und innen durchgehend 55° warm/zart. Die Lösung ist garen im 
Vakuumbeutel im Wasserbad und dann bräumen mit einer 
Lötlampe/Grillplatte/Salamander.

http://de.wikipedia.org/wiki/Sous-vide
http://www.cookingissues.com/primers/sous-vide/purdy-pictures-the-charts/
http://de.sousvide.wikia.com/wiki/Sous_vide_ausprobieren_ohne_teure_Investitionen

Das ganze geht auch in teuren Dampfbacköfen, die sind aber entweder 
Industriestandard und zu teuer oder fürchterlich ungenau. Sogar mein 
HB36D hat mich da ziemlich entsetzt.


Bezüglich des Regelungsverhaltens einer Zweipunkt-Regelung bei trägem 
assymetrischen Stellglied verstehe ich nicht ganz was du mit "Dann ist 
der Zweipunkt-Regler falsch umgesetzt". Wie ist es richtig umgesetzt? 
Besagte Anwendung? Eine Espressomaschine? Gaggia? Da kann ich mir das 
mit Aluboiler und 1400 Watt auf 100ml vorstellen. Aber bei einer Miss 
Silvia??

Vielleicht wirds am Ende auch einfach ein PD oder P, der China-PID war 
jetzt auch einfach eine preiswerte Einstellbare Plattform für 
Temperaturaufgaben.


Beste Grüße
burr

von ... (Gast)


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Michael S. schrieb:
> Das System wird auch zu träge sein das man das sinnvoll präzise
> ausregeln könnte.
Willst du damit jetzt sagen, dass eine Temperaturregelung prinzipiell 
nicht sinnvoll funktionieren kann?

von Michael S. (technicans)


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... schrieb:
> Willst du damit jetzt sagen, dass eine Temperaturregelung prinzipiell
> nicht sinnvoll funktionieren kann?

Kommt darauf an ob der Regelkreis so aufgebaut ist, das Hystereseeffekte
und Zonenbildung möglichts vermieden werden. Meiner Meinung kann man
das nur im Durchflussverfahren und nicht im Tankverfahren lösen.
Unmöglich ist es nicht, aber auch nicht so leicht.
Ob etwas Sinnvoll ist, ist Definitionssache und bei einem Steak müsste
ich auch passen. Evtl. wäre eine Mikrowelle mit Ofen eine Lösung, aber
ein richtiger Koch benutzt die fürs Gourmè-Kochen, glaube ich, gar 
nicht.

von MWS (Gast)


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Hallo,

vielleicht schaust Du mal hier...

http://www.nerdkits.com/videos/sous-vide/

Schönes WE

von Vincent H. (vinci)


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Zacc schrieb:
> Ein PID ist die falsche Wahl. Und ohne Ruehren wird die Messung nichts.
>
> Der PID geht von einem linearen System aus. Ist es aber nicht, da die
> Stellgroesse keinen negativen Wert bringt. Dh bei zu heiss, faengt der
> Integrator an zu laufen, was nichts bringt. Ein Zweipunkt Regler ist
> hier besser.


Wie verhindert der Zweipunkt Regler einen Überlauf?
Ich hab mal eine Temperaturregelung für eine Herdplatte gebaut, die 
vorerst als Zweipunkt Regler konzipiert war, mit der ich aber auf Grund 
der Trägheit des Systems immer weit übers Ziel hinausgeschossen bin.

Erst ein PID hat hier Abhilfe geschaffen.

von burr (Gast)


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Hallo!

@MWS: Danke für den Link! Das sieht ja heiß aus ;-). Mal sehen ob ich 
das etwas formschöner und auch sicherer hinbekomme. Für bestimmte 
Rezepte braucht man 72 Stunden um das komplette Kollagen bei niedriegen 
Temperaturen aufzuschmelzen. Deshalb war es mir wichtig ein zusätzlich 
gesichertes Warmwasserbad zu verwenden.

Wichtig: Das Wasserbad wird intensiv umgewälzt. Wie gesagt entweder 
durch eine Laugenpumpe oder eine Aquarienluftpumpe. Ich probiere erstmal 
eine Eheim 400, der Vorteil ist, dass die Pumpe nicht die 
Wassertemperatur aushalten muss. Außerdem sind diese Pumpen auf 
Dauerbetrieb ausgelegt und dimmbar. Wichtig ist eine vertikale 
Verwirbelung, weil die Heizelemente im Boden das Wasserbads sind.


@Michael: Ich teile Vincis Position, denn ist das System träge lässt 
sich eine Hysterese bei 2-Zustands-Reglern nicht vermeiden, das Zuheizen 
mit 100% Leistung auf den Sollwert führt immer zu einem Überschießen. 
Ich nehme an, dass der Messpunkt im Wasser des Wasserbades weniger träge 
reagiert, als der Messpunkt auf einem Boiler für eine Espressomaschine, 
aber auch hier glaube ich nicht, dass An-/Aus von 100% Leistung bei 
erreichen Sollwerts funktioniert. Aber ich werde berichten, welche 
PID-Parameter oder auch Schwierigkeiten mit solchen sich ergeben haben.


Viele Grüße
burr

von Keiner (Gast)


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Wie wird vermieden, dabei Bakterien zu züchten (->Botox?)?

von burr (Gast)


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Hallo!

In den Vakuumbeuteln? Ja, Lebensmittelsicherheit ist ein großes Thema 
für Sous-Vide-Garen.
Praktisch werden die Kochbeutel für 1 Sekunde in 80° heißes Wasser 
getaucht, das reicht für eine 6,5D Reduktion der Baktierenbelastung.

Hier gibt es ein paar Hinweise:
http://www.cookingissues.com/wp-content/uploads/2010/02/bacteria_time_temperature2.jpg

Ich empfehle den ersten Band von Modernist Cuisine, da ist sehr 
ausführlich erklärt, was man beachten muss. Ganz richtig ist, dass 
anaerobe Bakterien wie Clostridium botulinum auch im Vakuumbeutel eine 
Gefahr darstellen. Dennoch sind die uns vertrauten Verfahren (100° und 
ab dafür 20 Minuten bis Geflügel und Schwein zäh und trocken sind) nicht 
notwendig, zum einen sitzen Erreger meist auf der Muskeloberfläche, so 
dass die Kerntemperatur nicht so hoch sein muss und zum anderen muss 
nicht eine bestimmte Temperatur überschritten werden, es können auch 
niedrigere Temperaturen, die über einen längeren Zeitraum wirken, für 
eine ausreichende Sterilisation sorgen.
Die Frage ist damit noch nicht so ganz beantwortet, aber vielleicht 
gehört das eher in ein Kochforum ;-)...

Achja: ich habe im übrigen passende Steckdosen gefunden:
MASCHINEN-SCHUTZKONTAKT-STECKDOSE unter dem Titel müsste man passende 
finden.

Grüße
burr

von B. L. (b8limer)


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Ich muss mich leider korrigieren. Beim Wasserkocher-Projekt war es ein 
reiner P-Regler. Sorry for that. War ein DS18S20 von Dallas mit OneWire 
und hält wie gesagt die Temperatur auf +/- 1 Digit (0,1°C) konstant. 
Absoluter Temperaturwert ist natürlich fraglich. Wellenpaketsteuerung 
mit Solid State Relais.

von Stefan M. (derwisch)


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Burr schrieb:

>Für bestimmte
>Rezepte braucht man 72 Stunden um das komplette Kollagen bei niedriegen
>Temperaturen aufzuschmelzen.

Da wär ich schon verhungert...:-)

Mal ehrlich, ich hab ja verstanden was "sous-vide" Zubereitung ist, aber 
reisst es das wirklich geschmacklich so sehr raus, dass es den Aufwand 
wert ist?

Das Verhältniss zwischen Aufwand und Geschmackserlebniss muss ja 
offenbar phänomenal sein, damit sich so ein Aufriss lohnt.

Kopfschüttel... Pfanne benutz....

von B. L. (b8limer)


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Stefan M. schrieb:
> Mal ehrlich, ich hab ja verstanden was "sous-vide" Zubereitung ist, aber
> reisst es das wirklich geschmacklich so sehr raus, dass es den Aufwand
> wert ist?
>
> Das Verhältniss zwischen Aufwand und Geschmackserlebniss muss ja
> offenbar phänomenal sein, damit sich so ein Aufriss lohnt.
>
> Kopfschüttel... Pfanne benutz....

So kann man an die Sache nicht rangehen. Das ist eine "Philosphie". 
Manche Leute kaufen sich auch Audiokabel für 1500€ / m weil sie glauben, 
dass sie damit das letzte Bisschen aus ihrer audiophilen Stereoanlage 
rausholen. Auch wenn unser Gehör nicht so fein ausgeprägt ist und man 
bei Feldversuchen keinen unterschied zwischen Mediamarktkabel und 
High-End-Kabel hört.

von Stefan M. (derwisch)


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@ B. Limer,

ja, sowas habe ich mir schon fast gedacht.

Als Techniker kann man über die audiophilen "Spezialisten" abendfüllende 
Kopfschüttelorgien abhalten und als Pfannenbenutzer dann wohl über diese 
"Sondergartechnik"...
Wem´s gefällt...

von burr (Gast)


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Hallo!

Ich will euch nicht so richtig widersprechen, ich würde ja doch nur 
klingen, wie ein Audiophiler-Kabelfreak. ;-)

Allerdings gibt es auch ein paar gute Argumente: Es ist vergleichbar mit 
Niedergarfleisch (Truthahn, Ente oder sowas) aus dem Ofen. Sehr saftig, 
sehr zart. Das mit den 72 Stunden ist sicherlich extrem, aber dann 
handelt es sich um "problematische" Fleischstücke (Haut, kollagenreiche 
Teile), die besonders zubereitet werden sollen.

Was vielleicht der größte Anreiz ist: Der Unterschied zwischen einem 
Rumpsteak und einem Filet ist geschmacklich nicht so groß, aber die 
Zartheit und Saftigkeit unterscheidet sich deutlich. Das liegt daran, 
dass Filet noch weniger Kollagen (Bindegewebe) enthält, weil es im 
Lebensverlauf des Rinds kaum bewegt wird. Filet ist einfach nochmal eine 
Ecke teurer als Rumpsteak, weil es super saftig und zart aus Pfanne 
kommt.
Wenn man nun das Rumpsteak aber bei genauer Temperaturkontrolle gart und 
anschließend mit einem Bunsenbrenner o.ä. bräunt, schließt es zum Filet 
deutlich auf.

Aber klar, das ganze ist reiner Spieltrieb beim Kochen. Was man mir aber 
zu Gute halten muss: wäre ich ein audiophiler Freak würde ich mir einen 
C-Vap  für ein paar 10.000€ kaufen und berichten, dass die Röstnoten 
jetzt einfach etwas seidiger auf der Zunge rüberkommen ;-)

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