Smarte Espressomaschine

  • Hallo zusammen,


    ich habe mir selbst ein Projekt auferlegt, wovon ich im Alltag stark profitiere, denn:

    Meine Kaffeemaschine (Siebträger-Espressomaschine) hat einen Taster zum Anschalten und geht nach 30min wieder aus (EU-Richtlinie), wodurch ich sie nicht durch eine WLAN-Steckdose betreiben kann. Die Kaffeemaschine soll an die 20min vorheizen und jetzt stellt euch vor, ihr wacht morgens auf und wollte sofort Kaffeetrinken, doch ihr müsst kurz aufstehen, nur um sie anzuschalten um dann zu warten... Nervt!


    Lösungsmöglichkeiten:

    a) Arsch früher rauskriegen

    b) Aufhören Kaffee zu trinken

    c) Taster zu Schalter umbauen

    d) Raspberry Pi dazwischen klemmen


    Ich würde hier gerne ausschließlich über d) sprechen :)


    Ich muss vorne weg sagen, dass ich Maschinenbau-Ingenieur und Hobby-Programmierer bin und das Fach Elektrotechnik in Uni und Beruf gemieden haben. Grundlagen der Elektrotechnik sind mir aber zumindest in der Theorie bekannt. Ich werde mich aber vor Experten hier eher blamieren oder in Widersprüche verwickeln, als dass ich konstruktiv mitdiskutieren kann :D


    Mein grundlegender Plan ist:

    Maschine auf, Pi rein, [Platzhalter für alles, was ich noch nicht weiß], VNC und WebAPI auf dem Pi einrichten, Kaffeemaschine von unterwegs und aus dem Bett heraus über das Smartphone anschalten.


    Ich selbst habe schon viel mit dem Pi gemacht. So steuere ich alle meine Lampen darüber (Hue Emulator). Habe aber noch nie mit den GPIO-Pins gearbeitet.


    Ich habe mir, auf Grund der kompakten Bauweise und WLAN bereits den Pi Zero W (war vorher nur mit dem Pi3 unterwegs) bestellt, so wie ein 1-Kanal 230V Schalt-Relais.

    Ich traue mir zu, das Relais mit dem Pi zu verbinden (Löten oder Stecken), den Pi einzurichten und über ein kleines Python-Script das Relais zu schalten. Ich traue mir des weiteren zu, den Pi über VNC von außerhalb meines Netzwerks anzusprechen und eine Webseite zu erstellen, die den Status des Relais abfragt und das Python-Script zum Schalten des Relais anspricht.

    Ich frage mich aber hier direkt: das Relais hat 5V Eingangsspannung und die GPIO-Pins 3,3V. Ich habe schon gelesen, dass das wohl kein Problem macht, aber sollte ich hier vllt. noch auf etwas Rücksicht nehmen?


    Meine Kernfrage nun erstmal, dann hier hört es bei mir peinlicher Weise schon auf:

    Ich habe den Schaltplan angehängt. Ich möchte hier nun das Relais (man kann es als NC und NO betreiben) an den Taster klemmen.

    Und hier bin ich un am Ende meines Lateins.

  • Also, erstmal wäre es nett, wenn man wüsste, welcher Taster das ist... aber egal.


    Mutmaßlich wird der Taster nur eine kleine Steuerleitung kurzschließen. Wenige Volt und wenige mA... ein Relais ist da etwas überdimensioniert - ich denke, ein Optokoppler wäre da besser angebracht.

    Du willst das Ding übers Web Steuern? OK - dafür würd ich aber keinen (teueren) Pi nehmen, der 2 € Strom im Jahr sinnlos verballert. (Anderereseits: Ne Kaffeemaschine, die 20 Minuten vorheizt... da ist eh Hopfen und Malz verloren, was den Energieverbrauch angeht...) Ein ESP12/ESP8266 reicht völlig aus. Der hat bereits WLAN an Board und lässt sich relativ leicht zu einem Webserver machen, der das Gerät schalten lässt. Einkaufspreis und Stromkosten liegen deutlich unter dem Pi und zuverlässiger ist er auch (kein Betriebssystem, keine Updates, keine SD-Karte, keine Treiber...)


    Alternative: Ne lange Schnur von der Kaffeemaschine zum Bett und zur Garageneinfahrt ;)

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  • Die gute Nachricht: Ein TO dem man nicht URI erklären muss.

    Die schlechte Nachricht: Ein GPIO (out), darf nur mit 2 - 4 mA belastet werden. Daran scheitert ein direkter Anschluss einer (3,3 V) Relaisspule, aber auch eines China-Relaismoduls mit Optokoppler und Status-LED.


    Servus !

    RTFM = Read The Factory Manual, oder so

  • Hallo zusammen und danke für die schnellen Antworten.

    URI ist mir ein Begriff, ja :D

    Der Rest ist für mich böhmische Dörfer.


    Das mit dem Pi, der auf Dauerstrom läuft, ist ein Argument, sich gegen den Pi zu entscheiden.

    Den ESP8266 habe ich als WLAN Controller für mein Licht im Zimmer im Einsatz, allerdings habe ich damit absolut gar keine Erfahrung. Das was auf dem Controller läuft ist 100% Copy & Paste. Ich müsste mich da wesentlich länger mit dem Controller an sich auseinander setzen, als mit dem ganzen Schaltplan an sich, da ich gar nicht weiß, wie ich darauf programmiere. Ich kann zwar Modifikationen am fertigen Codes vornehmen ohne die Sprache zu kennen (ich meine, das auf dem ESP8266 war C), allerdings kann ich Python auch eher gar nicht, habe da aber schon fertige Lösungen gefunden.

    Außerdem wüsste ich nicht, wie ich den ESP8266 von außerhalb meines Netzwerkes erreichen kann und wie ich dort eine Webseite zum Laufen bringe, die dann auch etwas schaltet.

    Der Pi an sich ist für mich eher noch ein normaler Linux-Rechner - bei dem wäre ich ohne Pixel auch für manche Aktionen eher aufgeschmissen.


    Und ob das mit dem Oktokoppler passt (ich musste erst mal googeln, was das ist), müsste sich ja auch am besten jetzt noch am Anfang klären, oder?

    Dass das mit dem Relais nicht geht, wegen der Spannung wundert mich, da ich in vielen Videos gesehen habe, wie Leute das nutzen um 230V zu schalte (

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    - diese Relais habe ich übrigens bestellt).


    Zu dem Taster würde ich gerne nähere Infos geben, allerdings.... welche?

    Ich hatte die Maschine noch nicht auf.. Es ist ein Kippschalter, der durch eine Feder (?) wieder zurück in seine Ausgangsposition geht.

    Hier mal ein Bild:

    [Blocked Image: https://www.coffeecircle.com/media/image/c0/77/64/rancilio-silvia-espressomaschine_600x600@2x.jpg]


    BTW: Wer keine Kaffeemaschine kennt, die 20min vorheizt, hat noch nie einen guten Espresso getrunken ;)

  • Na, du kriegst doch auch mit nem ESP ganz simpel nen Webserver hin.

    Dazu gab es Mal ein video von GreatScott (YouTube), danach musst du Mal schauen, der hat alles gut dokumentiert.


    Webserver auf ESP mit Steuermöglichkeit von Pins + Handyapp (Android) das wäre ja genau dein Anwendungsfall, leider hab ich den Link gerade nicht, reiche ich nach, die Tage.

    Wenn's brennt 112 hilft weiter!

  • Naja, wer seinen Motor im Winter nicht 20 Minuten warmlaufen lässt, hat noch keinen ordentlichen Sportwagen gefahren...

    Weisheiten, die ich für überholt halte...

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  • Steuerstrom zum Optokoppler (beim Chinesen 15-20 mA) pro Kanal ist zuviel.


    Servus !

    Woher kennst du den Steuerstrom? Ist das eine Annahme? Bedeutet das, wir sind wieder beim 230V-Relais?


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    Ich habe mal meinen ESP von meiner Lampe genommen und ihn nach dem Lesen einer kurzen Anleitung zu einem Webserver umprogrammiert.

    Hier mein Code:

    Das ist ja fast schon alles, was der Webserver können muss.

    Jetzt muss nur noch die switch_coffee() Funktion mit Leben gefüllt werden, um die GPIO-Pins zu schalten.

    Und jetzt sind wir wieder bei der Kern-Frage: Was brauche ich für eine Hardware und was kommt wo hin?

  • hyle

    Changed the title of the thread from “Smarte Esporessomaschine” to “Smarte Espressomaschine”.
  • Die erforderliche Leistung bleibt immer noch eine ungeklärte Frage. Ich muss mir mal ein Multi-Meter organisieren und es messen. Dann wissen wir mehr.


    Von der Fertiglösung will ich Abstand nehmen, weil ich es ja selbst machen will um dabei auch etwas dazu zu lernen. Macht ja Spaß. Und ohne genaueres über die Realisierung zu wissen, gehe ich davon aus, dass das ein Kinderspiel ist. Hoffentlich :)

  • Hat das Teil denn kein Typenschild? Wenn Du unbedingt alles selber bauen willst und Du dir bei der Schaltung nicht sicher bist, kannst Du ja mal ESP8266 / ESP32 und Relais in eine Suchmaschine ( am besten mit Bildersuche ) deiner Wahl eingeben, dort sollten sich genug funkt. Beispiele finden lassen. Auch wenn das ESP Relaismodul schon fertig aufgebaut ist, so bleibt immer noch genug zum selber machen. Du brauchst ja noch eine belastbare 5V SV für deine Schaltung und die Sicherheit soll ja auch nicht vernachlässigt werden.


    Edit: Hab überlesen, das Du "nur" die Steuerung beeinflussen und nicht die gesamte Last der Maschine schalten willst. Dann bist Du wahrscheinlich mir einem Optokoppler besser dran, dafür müsste man allerdings wissen, wie die Steuerung des Maschine aufgebaut ist.

  • Woher kennst du den Steuerstrom? Ist das eine Annahme? Bedeutet das, wir sind wieder beim 230V-Relais?

    Aus den Angaben der Internetverkäufer für ein typisches (fernöstliches) Relaismodul "für Arduino umd Raspberrypi".

    Und ja, die Relais sind für AC 230 V (max. 10 A), bzw DC 30 V (max. 10 A) ausgelegt.


    Aber ich denke, Du wurdest schon von einer anderen Möglichkeit überzeugt.



    Servus !

    RTFM = Read The Factory Manual, oder so

  • Steuerstrom zum Optokoppler (beim Chinesen 15-20 mA) pro Kanal ist zuviel.


    Servus !

    RTFM spricht vom Steuerstron, der zur Schaltung des Relais eines üblichen Relaismoduls mit Optokoppler nötig ist.

    Und: NEIN, es sind keine 15-20 mA, sondern ca. 2 mA (bei 5 V). Das Problem ist eher, dass die 3,3 Volt des Pi zu wenig sind, um mit der Steuerleitung aus 1K-Widerstand, Optokoppler und Status-LED das Relais sauber zu schalten. Mit den 3,3 V des Pi fließen dort nämlich nur noch knapp 0,5 mA. Mit dem CTR des Optokopplers und dem CTR des nachgeschalteten Transistors wird dann der Spulenstrom etwas mager (ca. 55 mA statt der nominalen 70 mA). Oft klappt es aber trotzdem (weil das am unteren Limit des zulässigen Spulenstroms liegt). (Und es gibt auch Module, die von Aufbau her am Pi problemlos betrieben werden können - z. B. von RobotDyn.)


    Für deine Zwecke müsste aber ein Optokoppler genügen. Ein Relais ist hier eher nicht angebracht. Du müsstest Spannung und Strom an dem Taster mal messen.

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  • Und: NEIN, es sind keine 15-20 mA, sondern ca. 2 mA (bei 5 V).

    Ohne Worte z.B. https://www.bastelgarage.ch/2-kanal-relais-modul-5v

    Servus !

    RTFM = Read The Factory Manual, oder so

  • Ganz grundsätzlich bin ich bis jetzt nur von der Verwendung des ESP8266 überzeugt. Bin ich dann jetzt noch im richtigen Forum? :D


    Ein Relais kannte ich ja schon. Strom drauf, Spule erzeugt Magnetfeld, Schaltwippe wird angezogen und Stromkreis geschlossen oder geöffnet. Relais schaltet. Soweit so gut.

    Optokoppler habe ich heute das erste mal gehört, aber auch schon recherchiert. Der wesentliche Unterschied ist die galvanische Trennung, die durch eine Lichtquelle und eine Lichtaufnahme erreicht wird, da Licht keinen Strom übertragen kann. Somit werden auch keine Stromschwankungen übertragen. Soweit richtig?

    Meine Interpretation: Ich kann so also zwei verschiedene Netze schalten. Ich muss nur darauf achten, dass der Optokoppler beide Netze abkann?

    Sprich für den ESP ein 5V-Netz und für die Maschine das Netz, das ich noch messen muss. Soweit korrekt?


    Die ganze Rechnung von Gnom kann ich jetzt leider nicht ganz nachvollziehen/verstehen.

  • @pharmonie Dein letzter Post enthält eigentlich viel zu viele Fragezeichen, ich vermute mal das Du das Ganze ein wenig unterschätzt.
    Ohne die Schaltung deiner Kaffeemaschine zu kennen sind alle Tipps viel zu allgemein. Es ist durchaus möglich, dass in deinem Gerät nicht einmal ein richtiges AC/DC Netzteil mit galvanischer Trennung eingebaut ist. Falls dir die daraus resultierenden Gefahren nicht bewusst sind, kann ich Dir nur raten, die Finger von einem Umbau zu lassen oder einen Fachmann mit entsprechendem Wissen zu deinem Vorhaben zu befragen.


  • Tja, RTFM, man kann fucking manuals lesen und alles glauben, was auf irgendwelchen Webseiten steht. Man kann aber auch nachdenken, nachrechenen und nachmessen... Ohne Worte ist eher, dass du hier im Brustton der Überzeugung Dinge verbreitest, die nicht den Tatsachen entsprechen.


    Ich habe zufällig ein Relaismodul des von dir verlinkten Typs hier. Auf diesen Standardboards ist gewöhnlich ein 1K-Widerstand in Reihe mit dem Optokoppler und oft noch mit einer Satus-LED (wie auch auf dem von dir abgebildeten). Das ergibt bei Betrieb mit 5 V rechnerisch (5 V - 1,2 V - 2 V) / 1000 Ohm = ca. 1,8 mA.


    Und hier der Messwert: tataaaa! 1,81 mA



    Man kann das Ding auch mit 15-20 mA betreiben, dazu müsste man aber eine Steuerspannung von ca. 18 - 24 Volt benutzen.
    Bei einer Steuerspannung von 3,3 Volt (Pi) wird es allerdings ziemlich eng. Es fließen dann im Steuerkreis nur noch 0,45 mA (gemessen!).

    Auf meinem Modul ist ein 817C Optokoppler und ein J3Y Transistor. Der Optokoppler hat einen CTR von ca. 1,0, der Transistor kommt auf etwa 130. In der Summe dürfte der Spulenstrom (getrennt vom Steuerstrom an 5 V) damit bei knapp 60 mA liegen. Tatsächlich liegt er bei 62 mA (gemessen!) Die nominale Spulenspannung ist 5 V, die Schaltfunktion wird bei maximal 75% der Nominalspannung angegeben, also 3,75 Volt. Bei 70 Ohm Spulenspannung sind das 53,5 mA. Da liegen wir mit 62 mA drüber, also ist die Funktion noch innerhalb der Spezifikation.


    Das vom TO verlinkte Relaismodul hat keinen Optokoppler, kann also Steuerkreis und Spule nicht trennen. Trotzdem ist dieses mit dem Pi steuerbar, da der Eingang über einen NPN-Transistor (J3Y - auf den Bild erkennbar) erfolgt. Die Spule wird an 5 V angeschlossen und der Transistor mit 3,3 V active high geschaltet (1K-Widerstand nicht vergessen). Leider hab ich dieses Modul nicht hier, sonst hätte ich es auch mal gemessen.


    Es gibt ähnliche 5-V-Module auch mit PNP-Transistoren (Bezeichnung oft 2TY). Die lassen sich (ohne weiteren Aufwand) nicht mit dem Pi schalten, weil die Spannung an der Basis ca. 4.3 Volt ist und die GPIOs für Überspannung empfindlich sind.


    Es gibt auch Module mit 3 Volt Spulenspannung - das bringt aber wenig, weil die Spulen mehr Strom brauchen, als der Pi bei 3,3 V liefern kann. Da man selten ein zusätzliches 3-Volt-Netzteil einsetzen wird, ist der Anschluss der Spulen an 5 V naheliegender.

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  • Fliegenhals ich habe den Schaltplan der Maschine angehängt, oder was meinst du mit Schaltung nicht kennen? Der Taster schaltet übrigens 12V und keine 230V - habe das in einem Beitrag zu der Maschine nachlesen können.

    Für mich sieht es so aus, das die 230V an Pin 1 & 2 des CPU Boards angeschlossen sind, damit wären die Taster je nachdem wie der Netzstecker steckt, mit 230V verbunden. Nach deiner Aussage müsste dann die gesamte Kaffeemaschine nur mit 12V laufen, was aber keinen Sinn macht da das Schaltbild etwas anderes darstellt.