Ein PID-Regler (Proportional-Integral-Derivative) ist ein Regelungsalgorithmus, der kontinuierlich die Differenz zwischen Soll- und Istwert misst und ein Stellsignal ausgibt.
Drei Buchstaben. Drei Wochen. Drei Retouren. Ein Notizbuch um halb zwei morgens.
P steht für Proportional. I für Integral. D für Derivative. Zusammen sind sie ein Regelungsalgorithmus. Man misst, was ist. Man vergleicht es mit dem, was sein soll. Und dann berechnet man, was sich ändern muss. Dreimal pro Sekunde. Automatisch.
Klingt einfach. Klingt nach einem Nachmittag Arbeit. Klingt nach etwas, das ein AI-Architekt in der Mittagspause löst.
Warum scheiterten drei mechanische Mischventile?
Drei Ventile hatte ich zurückgeschickt. Drei mechanische Mischventile, die alle am selben Problem gescheitert sind: Zu wenig Delta-T. Zu wenig Temperaturunterschied zwischen heiß und kalt, als dass ein Wachselement präzise regeln konnte. Die Physik hatte gewonnen.
Also: elektronisch. Ein ESP32-Mikrocontroller für acht Euro. Zwei Proportionalventile aus Edelstahl. Drei Temperatursensoren. Und ein Algorithmus mit drei Zahlen: Kp, Ki, Kd. Diese drei Zahlen bestimmen, ob die Dusche 38 Grad liefert oder 44 oder 29. Zu viel Kp: das System überschießt. Zu wenig Ki: es pendelt sich nie ein. Zu viel Kd: es zittert.
Um halb zwei morgens habe ich in einem Notizbuch die Ziegler-Nichols-Methode nachvollzogen. Man dreht den Proportionalanteil hoch, bis das System dauerhaft schwingt, und leitet aus der Schwingung die optimalen Werte ab. Ähnlich wie Stimmgabel und Geige. Nur mit Wasser.
Du hast mich angeschaut. Um halb zwei. Nicht müde. Nicht vorwurfsvoll. Einfach da.
Häufig gestellte Fragen
Was macht ein PID-Regler im Wohnmobil?
Ein PID-Regler misst kontinuierlich die Differenz zwischen Soll- und Ist-Temperatur und steuert Ventile so an, dass die Wassertemperatur stabil bei zum Beispiel 38 Grad bleibt. Im Projekt Arche ersetzt er mechanische Mischventile, die bei geringem Delta-T versagen.
Was kostet eine PID-Regelung mit ESP32?
Die Hardwarekosten liegen unter 50 Euro: ein ESP32-Mikrocontroller für etwa 8 Euro, zwei Proportionalventile aus Edelstahl, drei DS18B20-Temperatursensoren und Solid-State-Relais. Die eigentliche Arbeit steckt in der Software und dem Tuning der Parameter.
Was bedeuten Kp, Ki und Kd?
Kp (Proportionalanteil) reagiert auf die aktuelle Abweichung, Ki (Integralanteil) korrigiert dauerhafte Restabweichungen, und Kd (Differenzialanteil) dämpft Überschwinger. Die drei Werte müssen auf die jeweilige Regelstrecke abgestimmt werden - zu viel oder zu wenig führt zu Pendeln, Überschießen oder Trägheit.
Wie stellt man einen PID-Regler ein?
Eine bewährte Methode ist die Ziegler-Nichols-Methode: Man erhöht den Proportionalanteil, bis das System dauerhaft schwingt, und leitet aus Schwingungsdauer und -amplitude die optimalen Werte für Kp, Ki und Kd ab. Alternativ bieten Plattformen wie ESPHome eine Auto-Tune-Funktion.
Warum nicht einfach ein thermostatisches Mischventil verwenden?
Thermostatische Mischventile arbeiten mit einem Wachselement, das bei zu geringem Temperaturunterschied zwischen Heiß- und Kaltwasser nicht präzise genug regelt. Im Wohnmobil mit kompaktem Boiler liegt das Delta-T oft bei nur 20 bis 30 Grad - zu wenig für zuverlässige mechanische Regelung.