1. Στάθμη νερού στο δοχείο (lt)
2. Μέτρηση θερμοκρασίας γκρουπ
3. Χρόνος εκχύλισης
4. Συνολικός αριθμός εκχυλίσεων
5. Κιλά καφέ που έχουν καταναλωθεί
Για το πρώτο υπάρχουν αρκετές "λύσεις", αλλά δεν ήθελα να έρχεται σε επαφή ο αισθητήρας με το νερό. Έτσι, πειραματιζόμενος, κατέληξα ότι μια καλή μέθοδος είναι να δημιουργήσεις ένα πυκνωτή με 3 παράλληλες μεταλλικές πλάκες. Κόλλησα 3 κομμάτια από αυτοκόλλητη ταινία αλουμινίου και σύνδεσα μεταξύ τους τα δύο ακριανά. Έτσι αυτά, μαζί με το μεσαίο σχηματίζουν ένα επίπεδο πυκνωτή! Επειδή το ηλεκτρικό πεδίο που σχηματίζεται ανάμεσα στις πλάκες του εκτείνεται και ακτινικά (stray field), υπάρχει πεδίο μέσα στο δοχείο με το νερό. Φυσικά είναι πάρα πολύ αδύναμο, επομένως η συνεισφορά του είναι μικρή, πλην όμως μετρήσημη. Και επειδή η διηλεκτρική σταθερά του νερού είναι πολύ μεγάλη σε σχέση με του αέρα, μπορείς να έχεις μετρήσιμα αποτελέσματα με αρκετά καλή ακρίβεια. Φυσικά όσο παχύτερα τα τοιχώματα του πλαστικού δοχείου τόσο πιο αδύναμη είναι αυτή η συνεισφορά. Σε πλαστικό ποτηράκι λειτουργεί τέλεια! Αλλά στο σχετικά παχύ τοίχωμα του δοχείου νερού δεν είναι και τόσο ευαίσθητο.
Χρησιμοποίησα το Arduino nano για τη μέτρηση χωρητικότητας (της τάξης των pico Farad!) μέσω δύο αναλογικών εισόδων - εξόδων. Στη συνέχεια μετέτρεψα τη χωρητικότητα σε λίτρα, γνωρίζοντας τη μέγιστη και ελάχιστη τιμή της.
Για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του γκρουπ χρησιμοποίησα ένα θερμίστορ κολημένο με αλουμινοταινία στην κάτω άκρη του γκρουπ, αλλά από τη μέσα μεριά για να μη φαίνεται. Κατασκέυασα ένα διαιρέτη τάσης και τροφοδότησα από την έξοδο των 5 volt του Arduino. Στη συνέχεια με κατάλληλο αλγόριθμο (που υπάρχει έτοιμος στο διαδίκτυο) μετέτρεψα την τάση σε βαθμούς κελσίου. Μετράει αρκετά σωστά, αλλά καλύτερα όποιος το επιχειρήσει να αγοράσει ένα LM35 που σου δίνει καλύτερη ακρίβεια και είναι πιο απλό στην υλοποίησή του.
Για τα τρία τελευταία, αρκεί να γνωρίζει κανείς πότε παίρνει μπροστά η αντλία. Δεν ήθελα να μετρήσω τάση στα 220 volt (τροφοδοσία αντλίας) για ασφάλεια, οπότε κατέφυγα σε "πατέντες". Δοκίμασα αρκετά κόλπα, όπως μέτρηση στάθμης ήχου, μέτρηση δονήσεων κτλ, αλλά το καλύτερο και πιο σταθερό ήταν να βάλω έναν αισθητήρα Hall πάνω στον ηλεκτρομαγνήτη της αντλίας! Η τάση που επιστρέφει ο αισθητήρας είναι σταθερή όσο η αντλία δε λειτουργεί και αυξάνεται λιγάκι μόλις δημιουργηθεί μαγνητικό πεδίο λόγω ενεργοποίησης της αντλίας. Φυσικά το πεδίο είναι μεταβαλλόμενο, αλλά με μια άθροιση κάνεις δουλειά... Έτσι, μπορεί κανείς να αιστανθεί πότε η αντλία παίρνει μπρος και πότε σβήνει (δηλαδή πόσο χρόνο είναι σε λειτουργία). Με βάση αυτό κατασκέυασα ένα χρονόμετρο που μετράει το χρόνο εκχύλισης. Αν αυτός ξεπεράσει τα 15 sec τότε ο μετρητής καφέδων αυξάνεται κατά ένα και ο συνολικός αριθμός εκχυλίσεων αποθηκεύεται στη μνήμη EEPROM που δε χάνει τα περιεχόμενά της όταν χαθεί η τάση τροφοδοσίας.
Πίσω από την καφετιέρα έχω τοποθετήσει μια επιπεδη μπαταρία από χαλασμένο tablet και με ένα DC-DC converter ανεβάζω την τάση στα 7 volt και τροφοδοτώ το Arduino. Η μπαταρία έχει και ένα διακόπτη για να το ανάβεις. Κρατάει πάνω από 2 μήνες και μετά την επαναφορτίζω με φορτιστή κινητού! Θα μπορούσε να μπει και ένας μικρός μετασχηματιστής μέσα στην καφετιέρα και να ξεκινά το Arduino μόλις ανάψεις τη μηχανή, αλλά δεν ήθελα να μπλέξω με τάσεις 220 Volt για αρχή...
Το Arduino μπήκε σε ένα πλαστικό κουτάκι που τύπωσα με το 3D printer μου, μέσα στο χώρο της δεξαμενής νερού.
Τα δεδομένα φαίνονται σε μια οθόνη OLED 1.3 ιντσών που μπήκε δίπλα στον pid controller στην πάνω επιφάνεια της μηχανής. Της έφτιαξα ένα κουτάκι στο 3D printer για να είναι πιο όμορφα τοποθετημένη. Πέρασα 4 καλωδιάκια προς το πλαϊ και μέσα στη μηχανή τα οδήγησα στο πίσω μέρος.
Μπορείτε να δείτε την υλοποίηση στο βίντεο που έφτιαξα:
https://www.youtube.com/watch?v=MH8dMXPnL2g
Όλα τα σχόλια ευπρόσδεκτα!
Disclaimer:
Σε καμία περίπτωση αυτά που έφτιαξα δεν είναι η βέλτιστη λύση, ούτε μπορείς να είσαι σίγουρος ότι λειτουργούν 100%, γιατί είναι η πρώτη μου φορά με Arduino. Επίσης, τα υλικά και η κατασκευή/υλοποίηση δεν είναι επαγγελματικού τύπου, αλλά περισσότερο οικιακού χρήστη που πειραματίζεται και μαθαίνει στην πορεία. Λειτουργούν, όμως εδώ και 1-2 μήνες μια χαρά...
