Temperaturregelung – PID, Pressostat oder Thermostat

PIDs, Pressostate oder Thermostate schalten die Heizung(en) der Maschine und regeln dadurch die Kesseltemperatur. Alle machen dies, in dem sie die Heizung für eine bestimmte Zeit ein- und wieder ausschalten.

Thermostate

Thermostate sind einfache Bimetallschalter, die beim Erreichen einer bestimmten Temperatur den Stromfluss unterbrechen. Die Heizung wird abgeschaltet, und bedingt durch die Abwärme des Kessels sinkt die Wassertemperatur. Bei Erreichen einer unteren Temperaturschwelle wird der Stromkreis wieder geschlossen und die Heizung arbeitet wieder. Die Qualität eines Thermostates lässt sich durch den Abstand zwischen der oberen Abschalttemperatur und der unteren Einschalttemperatur, der sog. Hysterese, bestimmen. Je kleiner die Hyterese, umso genauer kann die Kesseltemperatur gehalten werden. Leider sind sehr genaue Thermostate auch recht teuer, so dass diese immer mehr durch PID-Regler ersetzt werden.

Neben Thermostaten mit fixen Temperaturwerten findet man auch Maschinen, bei denen sich die Thermostate einstellen lassen und somit eine aktive Temperaturregelung möglich machen (so z.B. bei der La Spaziale MiniVivaldi und Vivaldi).

Pressostate

Pressostate funktionieren ähnlich wie Thermostate, nur dass hier nicht die Temperatur gemessen wird, sondern der Druck. Daher sind Pressostate direkt mit dem Dampfbereich des Kessels verbunden. Der Dampf drückt auf eine Membran, die bei entsprechender Ausbeulung einen Mikroschalter auslöst. Sinkt der Dampfdruck durch die abnehmende Temperatur im Kessel, so geht die Membran wieder zurück und lässt den Schalter wieder frei. Die Membran wird durch eine Feder gespannt, die Federvorspannung ist einstellbar, so kann auch leicht der Auslösedruck und dadurch die Temperatur im Kessel verändert werden.

Früher gab es auch Pressostate, die den Stromfluss über mit Quecksilbertropfen gefüllte bewegliche Glasröhrchen hergestellt haben. Diese schönen und geräuschlosen Regler dürfen heute nicht mehr vertrieben werden.

PID-Regler

PID-Systeme bestehen aus einer Temperatursonde und dem eigentlichen Regler. Die Sonde gibt entsprechend der anliegenden Temperatur einen elektrischen Wert an den Regler, woraus dieser die Temperatur ableiten und die Heizung schalten kann. Im Gegensatz zu Thermostaten und Presstaten, die als Zweipunktsteuerung agieren, regelt die PID-Steuerung die benötigte Heizleistung durch eine Intervallsteuerung der Heizung. D.h. je näher die Ist-Temperatur der gewünschten Zieltemperatur kommt, um so länger wird die Pause zwischen zwei kurzen Heizzyklen. „PID“ steht dabei für das proportionale, integrale und differentiale Verhalten. Da mit diesen Werten das Heizverhalten massiv beeinflusst werden kann, raten alle Hersteller von einem Spielen mit diesen Parametern ab.

Bei Thermostaten und Pressostaten entstehen bei der Temperatursteuerung durch die Trägheit des Systems sogenannte Über- und Unterschwinger. Die Heizung wird zwar bei Erreichen der Zieltemperatur abgeschaltet, es ist aber noch Energie in der Heizung, die ans Wasser abgegeben wird (Überschwinger). Ebenso entsteht beim Wiederanschalten der Heizung bedingt durch die Zeit zwischen dem Schaltsignal und dem Anliegen der vollen Heizleistung eine kurze Lücke, in der die Wassertemperatur weiter absinken kann (Unterschwinger).

Da PID-Systeme die Heizenergie dosiert anhand der Differenz aus Ist- und Solltemperatur regeln und bereits lange vor dem Erreichen der Limits eingreifen, soll ein Über- und Unterschwingen vermieden und eine exakte Temperaturregelung erreicht werden. Eine solch genaue Regelung wird allerdings meist nur im Bereich des Espressobezugs benötigt.

Ein weiterer Vorteil der PID-Steuerung ist die weitgehende Geräuschlosigkeit und die leicht einstellbare Solltemperatur.

Die Regeler können als Komplettbauteil bereits fertig mit Display und Steuertasten bezogen werden. Allerdings werden insbesondere bei den professionellen Maschinen die entsprechenden Algorithmen bereits in die Hauptsteuerung integriert

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