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OPAL-RTの煎れるエスプレッソはいかが?
コーヒー・イン・ザ・ループ(CIL)

Coffee-in-the-Loop

本ページはChristian Dufour氏がブログで公開したRT-LABを使ったDIY記事の日本語版です。
シミュレータを活用して、より美味しいコーヒーの抽出にチャレンジ: https://coffee.christiandufour.ca/


Cafe-in-the-Loop

このプロジェクトの目標は、小型でありながら非常によく働く16年間愛用しているサエコ・アロマ・エスプレッソマシンで作った朝のエスプレッソコーヒーを改善することです。

サエコは私が2000年に購入したトヨタ カムリと同じく、16年経ってもまだ完全に使える状態で、修理はまったく必要ありません。
私のコーヒーマシンをOPAL-RT Technologies:OP4200リアルタイムシミュレーターに接続しました。
OP4200をラピッドコントロールプロトタイピング(RCP)モードで使用し、サエコのコントローラーモードを迅速に改善(開発)・テストをしようと思います。
ラピッドコントロールプロトタイピングシステムに接続し スイッチを切り替えることで温度コントロールの方法を変えてみようと思いました。



RCP・コーヒーLAB

切り替え、コネクター, SSR (Solid-State Relay)

考察

真空下で真空ポンプから毎秒7.5ミリリットルの流量がありましたが、密に詰め込まれたコーヒーの量を考えるとすこし少ないように思います。

水の比熱は4.19キロジュール/ kg℃(またはkj /リットル℃)であるため、上記の流量で水を22℃から92℃にするには、2.2kWの給湯器が必要で(0.0075×4.19×70)、これはコーヒーポルタフィルタが空の場合です。

私のサエコの給湯器は約0.85kWであり、この給湯器サイズでは非常に小さすぎて、PID制御下を行っても抽出中に湯温が低下することは間違いありません。
また、給湯器の加熱動作と温度の読み取り値の変化の間にかなりの遅延(5?10秒)があり、制御が複雑になります。

補足ですが、サエコは通常モードで、温度が70℃を下回ると給湯器をアクティブにし、82から-83℃を超えるとオフにします。遅延がある為、通常モードでは最終的な水温は92℃に上昇します(給湯器自体は82℃でオフになります)。


解決方法


上記の標準抽出時とポンプの50%変調時の水温の比較
最終的には、給湯ヒータを100%で動作させながら、ポンプの動作を調整して平均流量を下 げて、抽出中の水流を減らす必要があります。


結論

RCPで上手に煎れられたエスプレッソコーヒーとはいえ、味覚には他にも数多くの要素が影響を与えます。
  • コーヒーの抽出温度(理想的には92~95℃)
  • コーヒーの品質と挽きたてのきめ細かさ
  • 一日のうちで何時飲むか
  • 血液中に含まれるカフェインの割合(コーヒー中毒者向け項目)
  • 一緒に飲む人の雰囲気(誰と飲むか)

テストの結果としては、自分としては改善されたと感じていますが、それを結論付けるにはさらに検証を重ねる必要があります。

今回のテストについて詳しくは以下のビデオをご覧ください。


Ph.D. and Senior Simulation Specialist, Power Systems and Motor Drives,


次は何をしようか

洗濯機が、たった18か月しか使ってないのに、今週壊れました。なんてこった!
調べてみると、使っていないプリンシパルコントローラーカードが原因である可能性が高いと判りました。

次回は、RT-LABを洗濯機に接続して、どこまで白く洗えるかを洗濯機・イン・ザ・ループしてみます。


OP4200について

OP4200はOP4200はOPAL-RTのリアルタイムシミュレータの中でも最も低コストながら、上位機種と同等のI/Oモジュールやパワーエレクトロニクス向けの専用ソルバを搭載した、アカデミック向けの製品です。

Xilinx社のZynq プロセッサを搭載しており、上位機種と同じくeHSソルバを扱う事が可能なため、インバータやコンバータなどのパワーエレクトロニクス関連のリアルタイムシミュレーションに活用頂けます。
OP4200はパワーエレクトロニクスシステムの研究に必要な機能とお求めやすい価格を両方した、画期的な製品です。
OP4200について詳しくは こちらをご参照ください。


お問い合わせ先
株式会社 NEAT
愛知県名古屋市千種区池下1-11-21
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