Wie ich meine Kaffeemühle automatisierte
Kaffeezubereitung und seine Einflussfaktoren
Es geht eigentlich nix über einen guten Espresso zum Start in den Morgen... Bevor ich mich jetzt aber hier in den Ausführungen zu Kaffee (oder Espresso) und seiner Zubereitung verliere, und dem was ich in den vergangenen fünf Jahren darüber gelernt habe, kürze ich das etwas ab.
Kaffee ist komplex! Viele Faktoren entscheiden ob eine Tasse gut und geschmackvoll wird oder ob am Ende dunkles, heißes Wasser mit bitterem Geschmack rauskommt. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass man möglichst viele Einflussfaktoren konstant halten will. Nur dann kann man gezielt an einzelnen Stellschrauben drehen und prüfen, ob die das Ergebnis zum Besseren oder Schlechteren verändern. Das ist die Grundlage wissenschaftlichen Arbeitens aber auch für die Kaffeezubereitung nicht verkehrt.
Ein wichtiger Punkt ist das Kaffeepulver. Auch hier gibt es wieder etliche Faktoren die es zu beachten gilt, wie zum Beispiel den Mahlgrad aber auch die Menge oder den Druck mit dem man das Kaffeepulver im Siebträger (sofern man einen solchen nutzt) verdichtet etc. pp. Zusammengefasst wollen wir also immer den gleichen Mahlgrad für die Bohnen und immer die gleiche Menge Kaffeepulver für die Zubereitung haben.
Kaffeemühlen im Allgemeinen...
Der Mahlgrad ist das kleinere Probleme. Er wird an der Mühle meistens fest eingestellt und ist ggf. nur beim Wechsel der Bohnen anzupassen. Die Menge ist etwas abhängig von der Zubereitungsart und lässt sich am einfachsten durch Wiegen ermitteln. Dabei kann ich entweder die gewünschte Menge an Bohnen abwiegen, einfüllen, komplett mahlen bis nix mehr kommt und das dann nutzen oder erstmal mahlen, dann wiegen und ggf. nochmal mahlen oder etwas vom Kaffeepulver wieder wegnehmen...
So genannte „Automatikmühlen“ kürzen diesen Prozess etwas ab. Sie mahlen immer „portionsweise“, in aller Regel basierend auf einem festen Zeitintervall. Das lässt natürlich etwas Spielraum für die Menge, in der Praxis ist das aber zu vernachlässigen. Mir ist eine einzige Mühle bekannt, die das Kaffeepulver tatsächlich über eine integrierte Waage wiegt, alle anderen Automatikmühlen nutzen Zeitintervalle.
Nun habe ich selbst schon seit längerer Zeit eine kleine elektrische Kaffeemühle, genauer eine Lelit PL043 MMI. Die leistet angesichts ihres niedrigen Preises, im Kaffeebereich ist alles Gute gerne mal richtig teuer, erstaunlich gute Arbeit. Leider ist das keine Automatikmühle, so dass man hier rechtzeitig den Siebträger „vom Knopf nehmen“ oder nachwiegen muss.
Ich bin Morgenmuffel und das ewige nachwiegen nervte mich, also muss hier eine Automatisierung her, die kleine Lelit muss eine Automatikmühle werden.
Bestandsaufnahme
Ich habe vor dem Öffnen des Gehäuses schon vermutet, dass das Innenleben dieser Mühle nicht besonders komplex ist. Ein Schalter an der Seite, um die Mühle ein- und auszuschalten und der Taster, der den Motor laufen lässt, um Bohnen zu mahlen. Beides natürlich verbunden mit der Netzspannung, um so bei zwei geschlossenen Schaltern den Stromkreis zu schließen. Als Schaltplan sieht das Ganze in etwa wie folgt aus.
Trotz der übersichtlichen Menge an mechanisch-elektronischen Komponenten ist der Platz im Gehäuse der Mühle ziemlich knapp. Das Metallgehäuse umschließt den Motor relativ eng, so dass kaum Platz für die kommende Modifikation ist.
Umbau zur Automatikmühle
Die Mühle wird um einen Microcontroller aus dem Arduino-Ökosystem ergänzt. Der bereits verbaute Taster im Gehäuse startet damit künftig ein „Mahlprogramm“, der Arduino hält den Stromkreis des Motors über ein Relais solange geschlossen.
Über einen Taster lassen sich dann drei verschiedene Modi (die Mahlprogramme: Einzelbezug - doppelter Bezug - manuell) durchwechseln, zwei LED zeigen jeweils den gewählten Modus an.
Einzel- und Doppelbezug sind dabei zeitgesteuert, der manuelle Modus im weiteren Sinne auch, hier läuft die Mühle immer eine Viertelsekunde, was bei gerücktem Taster zu manuellem Dauerbetrieb führt.
Für die Stromversorgung des Mikrocontrollers und des Relais wird ein kleines Schaltnetzteil eingesetzt, dass aufgrund des sehr geringen Platzes in der Mühle „huckepack“ an die Maschine kommt.
Die Bodenplatte der Mühle wird um zwei Taster ergänzt, mit denen sich die Zeitintervalle verlängern oder verkürzen lassen. Die jeweils eingestellten Werte werden im EEPROM des Arduino gespeichert und beim Start der Mühle geladen, so dass sofort wieder die zuvor verwendete Dauer gemahlen werden kann.
Als Schaltplan sieht das dann in etwa wie folgt aus, der Übersicht zuliebe wurden diverse Pulldown-Widerstände weggelassen.
Anbei noch ein paar Bilder von der Umbauaktion.
Erste Tests der Beschaltung auf einem Breadboard.
Wie schon erwähnt: Wenig Platz im Gehäuse. Kabelmanagement wurde aber nochmal vebessert.
Taster zum Verstellen der Laufzeit der Mühle im Fuß.
Kleines Schaltnetzteil zur Versorgung des Arduino etc. „huckepack“ auf der Rückseite der Maschine montiert.
Endergebnis: LED zur Anzeige des Betriebsmodus und Taster zum Wechsel der Modi.
Ergebnis
Der Umbau funktioniert sehr gut. Ich hatte Sorge, dass meine Zeitsteuerung vielleicht zu ungenau sein könnte und damit die Menge an Kaffeepulver zu sehr variiert. In der Praxis habe ich Abweichungen von +/- 0,3 Gramm pro Mahlvorgang wiegen können, was für mich absolut okay ist.
Optisch ist die Modifikation auch relativ unauffällig. Der Metalltaster und die durch einen entsprechenden Vorwiderstand leicht gedimmten LEDs an der Seite sehen schon fast serienmäßig aus. Einzig das Netzteil kann die Optik etwas stören, meine Mühle steht aber relativ dicht an der Wand, so dass man das nicht besonders gut sieht.
In Anbetracht dessen, dass ich lediglich das Schaltznetzteil kaufen musste und den Rest der Teile von anderen Bastelprojekten schon daheim hatte, ist die Modifikation mit etwa 8 Euro auch relativ kostengünstig gewesen.
Den Quellcode habe ich hier auf Gitlab hochgeladen, falls jemand das Ganze nachbauen möchte oder anderweitig Teile davon verwenden will.
Und: Wer keine Lust auf Gebastel hat: Lelit hat auch eine ähnliche Mühle mit Automatikfunktion. Nennt sich dann Lelit PL044 MMT. Und ansonsten gibt es natürlich auch ganz viele andere großartige Automatikmühlen fertig zu kaufen.
Über mich
Ich bin gelernter Mediengestalter, studierter Druck- und Medientechniker und leidenschaftlicher Tüftler und Bastler.
Beruflich beschäftige ich mich mit der digitalen Transformation von Unternehmen, sowie der Automatisierung von Unternehmensprozessen, in der Druck- und Medienbranche. Mehr dazu findet sich im Lebenslauf.
Privat interessieren mich Kaffee(maschinen), Themen rund um Webentwicklung, das Internet im Allgemeinen und Speziellen und vieles, vieles mehr.
Ich freue mich auf Feedback per E-Mail unter kontakt@flomei.de, einen Euro für die Kaffeekasse oder etwas von meiner Amazon Wunschliste.