Rancilio Silvia espreso PID modifikacija

Kodėl verta kištis į Silvijos vidų

Rancilio Silvia – tai tikras espreso mašinų pasaulio kultas. Ši itališka mašina jau dešimtmečius gaminasi beveik nepakitusi, o jos savininkai dažnai tampa tikrais fanatikais. Tačiau yra viena didelė problema: temperatūros svyravimai. Silvia naudoja paprastą termostatą, kuris įjungia ir išjungia kaitinimo elementą, kai temperatūra nukrenta žemiau ar pakyla aukščiau nustatytos ribos. Rezultatas? Temperatūra šokinėja kaip pamišusi – kartais 85°C, kartais 105°C. O espreso ruošimui reikia stabilumo.

Čia ir ateina į pagalbą PID reguliatorius. Tai elektroninis prietaisas, kuris stebi temperatūrą daug tiksliau ir reguliuoja šildymą ne tiesiog įjungdamas ir išjungdamas, o moduliuodamas galią. Įdiegus PID, jūsų Silvia gali palaikyti temperatūrą su ±1°C tikslumu. Tai ne tik geresnis espreso skonis, bet ir galimybė eksperimentuoti – vienos pupelės geriau atsiskleidžia 93°C, kitos – 96°C.

Kas tas PID ir kaip jis veikia

PID reiškia Proportional-Integral-Derivative – tai valdymo algoritmas, kuris skamba baisiai sudėtingai, bet iš tikrųjų veikia gana protingai. Įsivaizduokite, kad bandote išlaikyti pastovų automobilio greitį kalnuotame kelyje. Paprastas termostatas būtų kaip vairuotojas, kuris arba spaudžia pedalą iki galo, arba visai atleidžia. PID reguliatorius veikia švelniau.

Proporcinė dalis (P) reaguoja į tai, kiek esama temperatūra skiriasi nuo norimos. Kuo didesnis skirtumas, tuo stipriau šildo. Integralinė dalis (I) stebi, kaip ilgai temperatūra buvo ne tokia, kokios reikia, ir kompensuoja ilgalaikius nukrypimus. Derivatyvinė dalis (D) žiūri, kaip greitai keičiasi temperatūra, ir padeda išvengti „persišovimų”.

Praktiškai Silvijoje tai reiškia, kad PID reguliatorius gauna signalą iš temperatūros jutiklio (termoporos arba termistoriaus), palygina su jūsų nustatyta reikšme ir valdydamas SSR (solid state relay) – kietakūnį relę – moduliuoja kaitinimo elemento galią. Ne tiesiog įjungia-išjungia, o gali duoti, pavyzdžiui, 70% galios, paskui 40%, paskui 85% – priklausomai nuo poreikio.

Reikalingos detalės ir įrankiai

Prieš lįsdami į Silvijos vidų, reikia pasirūpinti komponentais. Pagrindinis dalykas – PID valdiklis su ekranu. Populiariausi variantai: Auber PID (specialiai espreso mašinoms pritaikytas), REX-C100 (pigus kiniškas variantas) arba Inkbird ITC-106VH. Aš rekomenduočiau skirti kiek daugiau ir pirkti geresnės kokybės – Auber arba bent jau Inkbird. REX-C100 veikia, bet programavimas gali varyti į neviltį.

Toliau reikia kietakūnio relės (SSR). Tai elektroninis jungiklis, kuris valdys kaitinimo elementą. Pasirinkite bent 25A variantą, geriau 40A – Silvia traukia apie 13-15A, bet geriau turėti atsargą. Fotek SSR-40 DA yra patikimas pasirinkimas. Svarbu: SSR reikia montuoti ant šilumos radiatoriaus, nes jis įkaista.

Temperatūros jutiklis – čia galite rinktis tarp termoporos (K tipo) ir termistoriaus. Termopora tikslesnė aukštose temperatūrose ir greičiau reaguoja. Jums reikės 6mm skersmens, maždaug 40mm ilgio, su M6 sriegiu, kad tilptų į standartinę Silvijos angą boileryje.

Iš įrankių prireiks: atsuktuvo komplekto (kryžminiai ir plokšti), šešiakampių raktų, multimetro (būtina!), kabelių, termosusitraukiančių vamzdelių, lituoklio su alavimu, galbūt krimptuvų elektros jungčių užspaudimui. Ir svarbiausia – kantrybės bei sveiko proto. Jei niekada nesate dirbę su 220V įtampa, geriau pasikvieskite draugą, kuris išmano.

Kur montuoti temperatūros jutiklį

Tai vienas svarbiausių klausimų, ir apie jį ginčijamasi forumuose iki šiol. Yra kelios vietos, kur galima įsukti jutiklį:

Boilerio viršus – standartinė vieta, kur senovėje buvo termostatas. Čia jutiklis matuoja vandens temperatūrą boileryje. Privalumas: matote tikrą vandens temperatūrą. Trūkumas: boileris turi didelę šiluminę inerciją, todėl temperatūra grupėje (kur iš tikrųjų vyksta ekstrakcija) gali skirtis.

Boilerio šonas – kai kurie modifikuoja patį boilerį, gręždami naują skylę šone, arčiau grupės. Tai duoda greitesnį atsaką, bet reikia gręžti nerūdijantį plieną, o tai ne kiekvienam po jėgą.

Grupės korpusas – pats tiksliausias metodas, nes matuojate temperatūrą būtent ten, kur vyksta ekstrakcija. Tačiau tai sudėtingiausia modifikacija – reikia nuimti grupę, gręžti, sriegti. Daugelis bijo sugadinti.

Pradedantiesiems rekomenduoju boilerio viršų – ten jau yra skylė (iš kur išėmėte termostatą), nereikia nieko gręžti. Vėliau, jei užsinorės tobulybės, galėsite persikonfigūruoti.

Elektros schemos ir saugumas

Dabar rimtai: Silvia viduje yra 220V įtampa, kuri gali jus užmušti. Nesijuokauju. Prieš bet ką darydami, ištraukite kištuką iš lizdo. Ir ne tik ištraukite – patikrinkite multimetru, kad tikrai nėra įtampos. Kondensatoriai gali išlaikyti krūvį net ir atjungus mašiną.

Standartinė Silvijos schema yra gana paprasta: įtampa eina per jungiklį, paskui šakojasi į pompą, kaitinimo elementą (per termostatą) ir indikatorines lemputes. PID modifikacija keičia šią schemą: termostatas pašalinamas, o jo vietoje įterpiamas SSR, kurį valdo PID reguliatorius.

Štai kaip tai atrodo: 220V fazė eina į SSR įėjimą, SSR išėjimas eina į kaitinimo elementą. PID reguliatorius gauna maitinimą (paprastai 220V, bet kai kurie modeliai – 12V DC, tada reikia papildomo maitinimo šaltinio), skaito temperatūros jutiklį ir siunčia valdymo signalą (3-32V DC) į SSR valdymo įėjimą.

Svarbu teisingai izoliuoti visus junginius. Naudokite termosusitraukiančius vamzdelius, o geriau – tinkamas elektros jungtis su izoliacija. SSR būtinai pritvirtinkite prie metalinio radiatoriaus ir patį radiatorių pritvirtinkite taip, kad jis neliestų kitų komponentų. Aš savo Silvijoje SSR pritvirtinau prie šoninio metalo skydo, kur yra geras oro judėjimas.

Montavimo procesas žingsnis po žingsnio

Gerai, dabar praktika. Pirmiausia išjunkite ir atjunkite mašiną. Ištuštinkite vandens rezervuarą ir palaukite, kol viskas atvės – bent valandą po paskutinio naudojimo.

1 žingsnis: Nuimkite viršutinį dangtį. Paprastai tai 4 varžtai iš galo. Dabar matote Silvijos vidų – boilerį, pompą, laidus. Padarykite nuotrauką telefonu – pravers vėliau.

2 žingsnis: Raskite termostatą. Tai apvalus metalinis dalykas boilerio viršuje, su dviem laidais. Atjunkite laidus (užsirašykite arba nufotografuokite, kuris kur buvo) ir išsukite termostatą. Jums reikės šešiakampio rakto.

3 žingsnis: Įsukite temperatūros jutiklį į tą pačią vietą. Jei naudojate termosistorių, gali prireikti šiek tiek teflono juostos, kad sandariai įsisukų. Termopora paprastai turi guminį sandariklį. Jutiklio laidai turėtų būti nutiesti taip, kad neliestų karštų paviršių.

4 žingsnis: Sumontuokite SSR. Aš pritvirtinau prie šoninio skydo su varžtais, įdėjęs tarp SSR ir radiatoriaus šilumą laidžią pastą (tokią, kokia naudojama kompiuterių procesoriams). Patikrinkite, kad radiatorius neliečia jokių kitų metalinių dalių.

5 žingsnis: Perdarykite kaitinimo elemento laidus. Vienas laidas (fazė) turi eiti ne tiesiai į elementą, o per SSR. Standartinė schema: fazė → SSR įėjimas (AC), SSR išėjimas (AC) → kaitinimo elementas → neutralus laidas. Naudokite tinkamo pjūvio laidus (bent 1.5mm², geriau 2.5mm²).

6 žingsnis: Prijunkite PID reguliatorių. Jam reikia maitinimo (220V arba 12V DC, priklausomai nuo modelio), temperatūros jutiklio laidų ir valdymo išėjimo į SSR. Dauguma PID turi aiškiai pažymėtas jungtis. Auber variantai paprastai ateina su instrukcija, pritaikyta būtent Silvijai.

7 žingsnis: PID reguliatorių galite montuoti keliais būdais. Kai kurie gręžia skylę priekiniame skydelyje šalia jungiklių. Aš palikau savo viršuje, po dangčiu – mažiau estetiška, bet nereikia gadinti korpuso. Yra ir trečias variantas – išorinė dėžutė, bet tai atrodo keistai.

Programavimas ir kalibravimas

Dabar įdomiausia dalis. Prijunkite mašiną (atsargiai!) ir įjunkite. PID turėtų užsidegti ir parodyti dabartinę temperatūrą. Jei rodo kažką nesamonės (pvz., -999 arba 500°C), tikėtina, kad temperatūros jutiklis prijungtas neteisingai arba PID nesukonfigūruotas tam jutiklio tipui.

Pirmiausia nustatykite jutiklio tipą PID meniu. Jei naudojate K tipo termoporą, pasirinkite „K”. Jei termistorių – atitinkamai. Tai paprastai daroma per konfigūracijos meniu (instrukcijoje turėtų būti aprašyta, kaip patekti – dažniausiai ilgai laikant SET mygtuką).

Toliau nustatykite tikslinę temperatūrą. Pradėkite nuo 100°C – tai saugi reikšmė, kuri tikrai nesudegins kavos. Vėliau galėsite eksperimentuoti. Daugumai kavų tinka 93-95°C, bet tai priklauso nuo skrudinimo laipsnio ir jūsų skonio.

Dabar pats svarbiausias dalykas – PID parametrų nustatymas (tuning). Yra du būdai: automatinis ir rankinis. Jei jūsų PID turi auto-tuning funkciją (daugelis turi), naudokite ją. Mašina keliskart įkaitins ir atvėsins boilerį, stebėdama, kaip greitai keičiasi temperatūra, ir automatiškai apskaičiuos optimalius P, I ir D parametrus.

Jei auto-tuning nėra arba rezultatai jus netenkina, teks derinti rankiniu būdu. Pradėkite nuo šių reikšmių Silvijai:
– P (proporcinė): 25-35
– I (integralinė): 150-250
– D (derivatyvinė): 50-100

Stebėkite, kaip mašina pasiekia tikslinę temperatūrą. Jei „persišauna” (pakyla aukščiau ir paskui svyruoja), mažinkite P. Jei lėtai pasiekia tikslą ir lieka šiek tiek žemiau, didinkite I. Jei greitai svyruoja, koreguokite D. Tai gali užtrukti kelias valandas eksperimentų.

Kaip visa tai keičia espreso gaminimą

Po sėkmingos modifikacijos jūsų Silvia tampa visai kita mašina. Pirmiausia pajusite stabilumą – temperatūra nebešokinėja. Galite stebėti PID ekrane, kad ji išlieka 94°C (arba kiek nustatėte) su minimaliais svyravimais.

Praktiškai tai reiškia, kad nebereikia „temperature surfing” – to keisto ritualo, kai bandote pagauti tinkamą momentą ekstrakcijos pradžiai. Anksčiau Silvijos savininkai turėjo įsiminti: įjungti, palaukti, kol užsidega indikatorė, paskui dar 20 sekundžių, paskui greitai daryti shot’ą… Dabar tiesiog laukiate, kol PID parodo 94°C, ir viskas.

Skonio atžvilgiu skirtumas yra akivaizdus, ypač su šviesesnio skrudinimo kava. Tokia kava labai jautri temperatūrai – kelių laipsnių skirtumas gali reikšti skirtumus tarp rūgštaus, subalansuoto ir kartaus espreso. Su PID galite tiksliai nustatyti, kokia temperatūra konkrečioms pupelėms tinka geriausiai.

Dar vienas privalumas – galite eksperimentuoti su temperatūros profiliuojumu. Kai kurie entuziastai programuoja PID taip, kad ekstrakcijos pradžioje temperatūra būtų viena, o pabaigoje – kita. Tai pažengęs lygis, bet įmanoma su programuojamais PID reguliatoriais.

Kas gali nepavykti ir kaip taisyti

Ne viskas visada eina sklandžiai. Štai dažniausios problemos:

PID rodo neteisingą temperatūrą. Patikrinkite jutiklio tipus nustatymuose. Jei naudojate K tipo termoporą, o PID nustatytas termistoriui, rodmenys bus visiškai neteisingi. Taip pat įsitikinkite, kad jutiklis gerai įsuktas ir kontaktuoja su vandeniu/metalu.

Temperatūra svyruoja per daug. Tikėtina, kad PID parametrai netinkami. Bandykite auto-tuning dar kartą arba rankiniu būdu derinkite. Taip pat patikrinkite, ar SSR gerai pritvirtintas prie radiatoriaus – jei perkais, gali veikti nestabiliai.

Mašina iš viso nekaitina. Patikrinkite SSR jungtis. Multimetru išmatuokite, ar ateina įtampa į SSR įėjimą, kai mašina įjungta. Paskui patikrinkite, ar SSR gauna valdymo signalą iš PID (turėtų būti 3-12V DC tarp valdymo kontaktų). Jei signalas yra, bet SSR neperjungia, galbūt SSR sugedęs.

Kaitina nuolat, neišsijungia. Pavojinga situacija! Greičiausiai SSR „užsilipęs” – tai gali atsitikti, jei jis perkais arba prastos kokybės. Nedelsiant išjunkite mašiną ir pakeiskite SSR.

PID rodo ERROR arba panašų pranešimą. Paprastai tai reiškia, kad jutiklis atjungtas arba sugedęs. Patikrinkite jungtis ir jutiklio laidus.

Dar vienas patarimas: prieš surinkdami viską atgal, padarykite testą. Prijunkite mašiną (atsargiai, niekas neturi būti uždaryta dangčiu), įjunkite ir stebėkite, kaip kyla temperatūra. Turėtumėte matyti PID ekrane, kaip skaičiai didėja. Kai pasiekia tikslinę temperatūrą, kaitinimo elementas turėtų įsijungti ir išsijungti periodiškai, palaikydamas stabilią temperatūrą. Jei viskas veikia gerai 10-15 minučių, galite surinkti.

Kai PID tampa gyvenimo būdu

Įdiegus PID, daugelis Silvijos savininkų nebesustoja. Tai tik pradžia. Kitas žingsnis paprastai būna slėgio matuoklis (manometras), kad matytumėte tikslų ekstrakcijos slėgį. Paskui galbūt geresnės grotelės, tikslesnės svarstyklės, temperatūros stabilizatorius grupei…

Bet net ir su paprasta PID modifikacija jūsų Silvia pakyla į kitą lygį. Tai nebėra temperamentinga italė, kuri kartais pagamina puikų espreso, o kartais – ne. Tai tampa patikima, valdoma mašina, kuri daro tai, ko jūs iš jos norite.

Ar verta? Jei esate tas žmogus, kuriam svarbu ne tik gerti kavą, bet ir suprasti, kaip ji gaminama, eksperimentuoti, tobulėti – tikrai taip. PID modifikacija kainuoja 50-100 eurų (priklausomai nuo komponentų kokybės) ir kelias valandas darbo. Už tai gaunate mašiną, kuri prilygsta modeliams už 1000+ eurų temperatūros stabilumo atžvilgiu.

Be to, tai tiesiog smagu. Yra kažkas pasitenkinimo keliančio, kai atidari prietaisą, supranti, kaip jis veikia, ir padarai jį geresnį. Kiekvieną kartą, kai padarote espreso shot’ą ir PID ekrane matote stabilią 94°C, žinote, kad tai jūsų darbas. Tai jūs padarėte šią mašiną tokią, kokia ji dabar yra. Ir kava tikrai skanu.