Dieser Beitrag ist vor dem PCB Board entstanden und beinhaltet auch den alten Sensor. Bitte die neue Bestellliste beachten.  20.12.18

Dies ist ein Gastbeitrag zu der Erstellung eines PID Reglers auf  Basis des Nodemcu Controllers. Markus war so freundlich mir einen Zugang zu seiner Webseite zu geben, um meine Erfahrungen zu teilen. Ich habe den Quellcode soweit angepasst, da ich nur einen PID Regler ohne weitere Funktionen haben wollte. Vorweg ein wichtiger Hinweis:

Das Arbeiten mit 230 V kann t√∂dlich sein! Diese Anleitung soll euch einen Eindruck geben, wie Ihr selbst einen PID Regler in eine Rancilio Silvia einbauen k√∂nnt. Bei Arbeiten mit 230 V immer den Netzstecker ziehen. Ihr handelt dabei auf eigene Gefahr.

Vorbereitung

Vor der eigentlichen Arbeit sollte Ihr den Schaltplan der Rancilio Siliva, den Ihr auf vielen Webseiten im Netz finden k√∂nnt, genau analysieren. Ein Abgleich mit einem Bild aus dem Inneren der Maschine zeigt euch, welche Kabel die stromf√ľhrende sind und welche zum Leiter oder Schutzleiter geh√∂ren. 

Innenleben der Rancilio
Schaltplan der Rancilio

Das Thermostat mit dem roten Punkt ist das Br√ľhthermostat, welches sp√§ter durch ein Relais ersetzt werden soll. Der SSR wird sp√§ter das Thermostat f√ľr das Br√ľhen ersetzen. 

Bestellliste

Neben der vollständigen Bestellliste, beschreibe ich kurz den wesentliche Bauteile: Den Nodemcu, den SSR und den Temperatursensor und das Netzteil.

Nodemcu

Ich habe mich f√ľr einen Nodemcu entschieden, der nicht mehr gel√∂tet werden muss. Sp√§ter habe ich mir dazu ein passendes Board bestellt, um diesen sicher zu montieren. Bei mir kommt folgendes Modell zum Einsatz: NodeMCU Lua Amica Modul V2 ESP8266 ESP-12E Wifi Wifi Development Board mit CP2102  Link

Das Board ist folgendes: Lua NodeMcu ESP8266 CP2102 Development Board &L293D ESP-12E Wifi Motor Drive Link .

Als Randnotiz kann hier erw√§hnt werden, dass ein anderes bestelltes Board nicht gepasst hat. Der Grund ist, dass es nebem dem CP1202 auch noch andere Varianten gibt und auch beim CP2102 abge√§nderte Bauweisen. Leider ist es teilweise sehr undurchsichtig, welche Board wof√ľr geeignet sind.

Temperatursensor

Vor dem eigentlichen Einbau habe ich viel Zeit mit dem Nodemcu und dem Temperatursensor DS18B20 verbringen d√ľrfen. Hierf√ľr hatte ich flexible Steckbr√ľcken und ein Breadboard verwendet. Der Sensor hat auf dem Board schon den notwendigen Widerstand. Es wird kein weiterer Widerstand ben√∂tigt. Bei den ersten Versuchen hat es nicht auf Anhieb geklappt mit Onewire eine Verbindung zu bekommen. Typische Fehlerquellen, die ich erlebt habe:

  1. Falscher Pin im Quellcode: Die Bezeichnung z.B. D6 entspricht nicht Gipo 6 im Quellcode. Es gibt Layouts, wo die √úbersetzung von Pin zur Beschriftung aufgef√ľhrt sind.
  2. Falscher Pin f√ľr den Sensor: Es gibt Pins, die nicht genutzt werden k√∂nnen. Es gehen u.a. D1, D2, D6, D5
  3. Kaputtes Kabel / Kein richtiger Kontakt: Am Anfang habe ich ohne Breadboard und ohne angelöteten Pins am Nodemcu versucht zu experimentieren: Es war keine gute Idee. Kostet nur Zeit

SSR

Als SSR habe ich den RA 2425-D06 von CARLO GAVAZZI ausgew√§hlt. Dieser schaltet bei 3 Volt diesen ein. Da der Nodemcu 3,3 Volt liefert reicht das f√ľr den Schaltvorgang. Wichtig ist hierbei der Widerstand vom SSR: Wenn dieser zu klein ist, dann flie√üt nach U=R*I ein zu gro√üer Strom. Der Nodemcu h√§lt nicht mehr als 12 mA aus. Bei 3,3 Volt und 1500 Ohm (laut Datenblatt SSR) sind dies rund 2mA. Bei der Wahl eines anderen SSR sollte dies beachtet werden. Ferner sollte auch je nach Position ber√ľcksichtig werden, da je nach Strom/Dauerbetrieb nicht der maximale Strom von 25A vom SSR genutzt werden darf oder/und ein K√ľhlk√∂rper ben√∂tigt wird. Die W√§rme im Geh√§use sollte nicht untersch√§tzt werden.

Netzteil

Die g√ľnstige Variante w√§re ein regul√§res Netzteil f√ľr ein USB Ger√§t gewesen. Da ich neben der Programmierung direkt an der Maschine den Nodemcu weiter mit Strom versorgen m√∂chte, habe ich mir f√ľr ein 5 Volt Netzteil entschieden. Dieser wir √ľber Vin mit dem Nodemcu verbunden. Neben dem gew√§hlten Netzteil von Mean Well (SNT RS 15 5) gibt sich auch Hutschienennetzteile. Diese sind aber deutlich gr√∂√üer.

Bestellliste f√ľr den Einbau

BezeichnungArtikelnr. Menge
Schaltlitze H07V-K, 1,5 mm, 10 m, blauH07VK 1,5-10BL1
Flachsteckh√ľlsen mit Schrumpfschlauch – 1,5 ‚Ķ 2,5 mm¬≤, blauWE F602638HS4
Flachsteckh√ľlsen mit Abzweig – 1,5 ‚Ķ 2,5 mm¬≤, transp., vollisoliWE F606638.1N4
Kupferlitze isoliert, 10M, 1×0,14mm¬≤, braunLITZE BR1
Kupferlitze isoliert, 10M, 1×0,14mm¬≤, blauLITZE BL1
Kupferlitze isoliert, 10M, 1×0,14mm¬≤, orangeLITZE OR1
Crimpzange, 240 mm, isolierte Kabelschuhe + Kabelverbinder
KN 97 22 2401
Schaltlitze H07V-K, 1,5 mm, 10 m, schwarzH07VK 1,5-10SW1
Flachstecker mit Schrumpfschlauch Р1,5 … 2,5 mm², blauWE F616638HS4

Zusätzlich habe ich weitere Dinge nachträglich bei anderen Anbietern gekauft:

  • W√§rmeleitkleber (nichtleitend): Link (Silverbead W√§rmeleitkleber)
  • Dupont Stecker Kit: Link (Dupont Stecker Kit)

Bilder vom Einbau

Die eigentliche Idee war es, den Nodemcu in eine Kiste zu packen. Da in der Protoypenphase noch viel gepr√ľft werden musste, habe ich mich entschieden den Nodemcu auf einen der bestellten Geh√§usedeckel zu stellen. Das Netzteil f√ľr den Nodemcu ist rechts in der Ecke neben den Schaltern.

Die Flachsteckerabzweige habe ich genutzt, um an den Schalter die Spannungsversorgung f√ľr das Netzteil abzuzweigen. Ich habe dabei mich entschieden den Strom vor dem Schalter abzuweigen, sodass der Nodemcu auch bei ge√∂ffneten Schalter mit Strom versorgt wird. Mit einem weiteren Flachstecker ist der Schutzleiter vom Ventil mit dem des Netzteils verbunden.

Den SSR habe ich hinten neben der Pumpe platziert. Die Dupontstifte habe ich verwendet, um den SSR mit dem Board zu verbinden. 

Den Temperatursensor habe ich mit W√§rmeleitkleber verklebt, dieser muss l√§ngere Zeit aush√§rten (1-2 h), dann sitzt der Sensor sicher auf dem Kessel. Der Sensor ist hier ung√ľnstig eingebaut, da das Risiko besteht, dass bei fehlenden Kontakt mit dem Geh√§use erhebliche Messfehler passieren. Viel W√§rmeleitkleber am Sensor oder eine umgedrehte Einbauposition kann hier helfen.

Vorgehensweise

Meine bisherigen Meilensteine im Projekt

  1. Nodemcu mit DS18B20 verbinden und testen. 
  2. DS18B20 in der Rancilio sicher verbauen
  3. Stromversorgung f√ľr den Nodemcu einbauen. 
  4. Mit der bestehenden Steuerung und den Temperaturwerten ein Gef√ľhl f√ľr die Rancilio entwickeln
  5. SSR in der Rancilio verbauen
  6. SSR einmalig manuell schalten √ľber den Gipo
  7. Den Quellcode anpassen
  8. SSR mit PID Regelung in Betrieb nehmen
  9. Eigenen lokalen Blynk Server in Betrieb nehmen
  10. PID Parameter bestimmen
  11. Nodemcu besser im Gehäuse der Maschine verbauen РEigene Platine erstellen lassen