Profi Cook automatisieren [WIP]

[Julian]

Vorweg: Ich habe keine Ahnung wie hoch das Interesse an diesem Projekt ist und wie technisch und ausführlich ich das ganze gestalten soll. Um Feedback jeglicher Art bin ich also dankbar.

Zu meinem zweiten Sud habe ich mir den Profi Cook PC-EKA 1066 Einkochtopf besorgt. Schönes Gerät. Ich habe jedoch nicht ohne Hintergrund ein Gerät mit digitaler Steuerung gekauft.
Meine Idee ist es, die vorhandene Steuerung zu ersetzten. Im Forum finden sich ja bereits einige Projekte für eine externe Steuerung. D.h. hier wird z.B. via Relais der Strom zum Kochgerät gesteuert.
Ich möchte das ein wenig anders aufziehen. Die Ansteuerelektronik und die Temperatursensoren des Profi Cook Gerätes bleibt erhalten. Am Ende habe ich weiterhin nur den Profi Cook der ans Netz angeschlossen wird, nur eben mit teilweise neuem Innenleben.

Folgende Features habe ich grob für mein Projekt geplant:

• Temperaturregelung und Rührwerkansteuerung
• Dynamisches Laden von Rezepten
• Manueller und automatischer Betrieb
• Konnektivität nach "außen" (irgendwas in Richtung WLAN, Ethernet, Bluetooth oder zur Not RS232)
• Logging inkl. Erstellung eines menschenlesbaren Protokolls

Ich habe erst überlegt einen "größeren" Mikrocontroller auf ARM Cortex-M Basis als Hardwareplattform zu verwenden (z.B. in Verbindung mit FreeRTOS als Basissystem).
Diese Idee habe ich aufgrund des recht hohen Aufwandes verworfen. Ich werde einen RaspberryPi 2 nehmen. Dazu gibts noch ein 3.5" Touchscreen und damit steht das Bedienkonzept auch schon (heutzutage muss doch sowieso alles Touch haben )
Harte Echtzeitanforderungen bestehen glücklicherweise nicht, sonst müsste noch ein Echtzeitfähiger "Co Prozessor" her.

Ich das Projekt mal ganz grob in 4 "Aufgabenbereiche" unterteilt:

1. Reverse Engineering des Profi Cook Gerätes [DONE]
2. Entwurf der nötigen Hardware zur Ansteuerung [WIP]
3. Mechanik/Befestigung der zusätzlichen Platinen im Profi Cook [TODO]
4. Erstellen der Software [WIP]

Hinter Punkt 2) und 4) steckt hier sicherlich der größte Aufwand.

Sollte ich das Projekt irgendwann mal abschließen (ist ja nicht so als ob ich noch 5 andere offene Projekte auf dem Schreibtisch habe ) wird selbstverständlich die dabei entstandene Schaltung und die Software unter einer OSI anerkannten Lizenz veröffentlicht.

Reverse Engineering des Profi Cook Gerätes
Elektronik
Die Elektronik besteht im wesentlichen aus 3 Platinen.
Am Boden mit einem Kühlblech festgeschraubt ist die "Triac/Sicherungs-Platine"

Die Triac Platine im eingebauten Zustand

Hier wird die Heizspirale geschaltet.

In der Front befinden sich die anderen zwei Platinen.

Die Frontplatinen

Die obere Platine ist hier sicherlich die interessanteste.
Hier befindet sich die Triac Ansteuerung mittels MOC3023, ein kleines 5V Netzteil und die Snubber-Schaltung
Was ich hier vermisse ist eine Nulldurchgangserkennung, dazu später mehr.

Auf der Digitalplatine befindet sich ein unbekannter Mikrocontroller (keine Beschriftung) und der LCD Treiber.

Die Digitalplatine

Die Platine habe ich erst gar nicht ausgebaut da sie sowieso ersetzt wird.

Sensorik
Im Metallboden befinden sich zwei NTC-Widerstände die zur Temperaturmessung genutzt werden (dünne schwarze und rote Kabel).

NTCs und Thermosicherungen im Boden

Daneben befinden sich zwei Elemente (im weisen Gewebe) die auf der Triac Platine als "Fuse" bezeichnet werden und L und N absichern.
Ich tippe hier auf einen Thermoschalter, ausgebaut habe ich die Teile nicht.
Nach einer kleinen Messreihe mit Wasser komme ich auf folgende Konstanten für die NTCs:
B = 4000
T25 = 100k

NTC gemessen und berechnet

ntc_plot.png (9.55 KiB) 9965 mal betrachtet

Ansteuerung
Ich habe bei meinen Untersuchungen keine Nulldurchgangserkennung gefunden. Somit fällt eine Phasenanschnittsteuerung (wäre bei 1,8KW Heizspirale eh keine gute Idee) und eine Halbwellensteuerung weg.
Bleibt also nur noch eine Schwingungspaketsteuerung übrig. Eine kurze Messung bestätigt diese Annahme.

Ansteuerung

Ansteuerung.png (8.27 KiB) 9965 mal betrachtet

Das "Problem" welches ich hier sehe ist, dass der MOC3023 eh schon sehr knapp für 230V Systeme bemessen ist. Dann wird auch noch zu irgend einem Zeitpunkt zugeschaltet. Evtl. werde ich den MOC3023 durch einen MOC3063 ersetzten. Der schaltet nur im Nulldurchgang und ist ein bisschen spannungsfester.

Nun ist euer Feedback gefragt. Passt der Detaillierungsgrad und sind die Bilder aussagekräftig?

[saschabouchon]

Hi,

Klingt spannend was du da vor hast. Mehr Infos wären interessant :-)

Beste Grüße
Sascha

[Julian]

So Ich habe den Startbeitrag mal ein wenig erweitert.
Was noch fehlt sich die Schaltplanausshnitte die ich für mein weiteres Vorhaben weiterverwenden möchte. Die muss ich aber erstmal mit irgend nem ECAD System nachzeichnen.
Mein handschriftliches Geschmier möchte ich niemanden antun

@Sascha: Dein Rührwerk passt übrigens perfekt auf den Profi Cook mit Isolation. Sehr schönes Teil

[Kuchlbraeu]

Hi!
Ich schmeiss hier mal meine seinerzeitigen Messungen zum Silvercrest mit ins Rennen.
http://hobbybrauer.de/modules.php?name= ... &tid=17920

Sind ja ziemlich gleich aufgebaut, auch wenn der Leistungsteil jetzt auf zwei Platinen aufgeteilt ist.

Nulldurchgang sollte eigentlich vom Triac selbst erledigt werden, da sollte man sich auf der Logokseite keine Gedanken zu machen müssen.
Die beiden ummantelten Baiteile im Kesselboden sind Hitzeschmelzsicherungen; einmal ausgelöst müssen sie erneuert werden. (war bei mir so)

LG

[Julian]

Danke für den Link und die Infos mit der Schmelzsicherung. Ist natürlich billiger als ein Thermoschalter (mal wieder zu viel Wunschdenken )
Ich sehe das übrigens genauso wie du. Der Nulldurchgang sollte vom Opto-Triac erkannt und genutzt werden, was hier jedoch sehr offensichtlich nicht der Fall ist:

Triac Zündung

Wie gesagt ein Austausch gegen einen passenden Opto-Triac mit Nulldurgangserkennung ist keine große Sache und bereits geplant.

[Malzwein]

Wie wäre es den Nulldurchgang vom Opto-Triac über die Snubber-Schaltung zum MOC3023 zu führen?

Bei manchen Fachthemen verstehe ich nicht alles, aber ich weiß im wesentlichen worum es geht und erkenne Schlagwörter, aber hier ist für mich Ende im Gelände. Bin ein wenig beeindruckt, auch wenn ich weiß, dass das ja auch jemand können muss.

P.S.: Ich schnubber auch mal ganz gerne, aber ich brauche keine Schaltung dafür.

[Julian]

Generell lässt sich der Nulldurchgang problemlos über eine Zusatzschaltung detektieren. Jedoch müsste ich den dann ja auch auswerten und darauf reagieren.
Der Raspberry PI ist zumindest mit Linux als Basis kein gutes System für harte Echtzeit, eine Halbwellensteuerung kommt deshalb sowieso nicht in Frage.
Der Tausch des MOC3023 gegen einen MOC3063 ist hier wesentlich einfacher, da beide Bauteile pinkompatibel sind. Es müssen nur noch zusätzlich zwei Widerstände getauscht werden (Gesamtkosten ca 40ct)
Ich schau dass ich demnächst die Schaltpläne digitalisiert dann wirds evtl etwas klarer.
Generell funktioniert die aktuelle Schaltung des Herstellers ja aber wenn ich schon mal drüber bin...

[gertstensaft]

Hallo Julian,

im alten Silvercrest war da ein MOC 3042 verbaut, und der macht -meines Erachtens nach- eine Nulldurchgangserkennung.
Ich habe meinen alten Silvercrest auch gepimpt uns steuere ihn extern. Ich habe das mit einem Klinkenstecker realisiert.
Allerdings messe ich mit zusätzlichen DS18x20 nicht mit dem Onboard NTC.
hier im alten Forum steht was dazu.

Ach ja, -Trägheit RasPi- wir schalten hier eine Heizung, da sollte die Trägheit der Heizung ein paar Zehnerpotenzen über der Reaktionsgeschwindigkeit jeder Steuerung liegen.
klingt spannend, Dein Projekt. ABOniert

Gruß
Gert

[Julian]

Ja wie gesagt einen Opto-Triac der nur im Nulldurchgang feuert habe ich auch erwartet und war eben ein wenig erstaunt, dass keiner eingesetzt wurde. Den werde ich wohl nachrüsten

Beim RPi ging es in Post von oben nicht um die Trägheit, sondern um die harten Echtzeitanforderungen sollte ich eine Halbwellensteuerung anstreben (was ich nicht tue). Hier müsste der Triac innerhalb weniger ms (oder weniger, je nach Schaltung) gefeuert werden. Das könnte durchaus problematisch werden.
Natürlich werde ich wie die Originalsteuerung auch einfach eine Schwingungspaketsteuerung realisieren. Mit Periodendauern im Sekundenbereich ist das Linux System hier absolut unproblematisch. Die Heizung ist so träge, dass das absolut kein Problem darstellt. Der Hersteller machts ja auch so

[jenses]

Hallo Julian,
hast du zufälligerweise notiert, welcher Triac (Typenbezeichnung ?) auf der "Triac/Sicherungs-Platine" verbaut ist?

[Julian]

Leider nein. Hierzu müsste die gefühlten 500gr Wärmeleitpaste entfernt und der Triac ausgelötet werden.
Die Sauerei wollte ich mir nicht antun.

[dvizard]

Spannender Thread, werde ich verfolgen :) Nur so als Frage, warum der Bedarf für so eine "grosse" Steuerung wie den Raspberry Pi? Was willst du denn einbauen, das sich nicht schon mit einem Arduino Mega realisieren liesse?

[Julian]

Spannender Thread, werde ich verfolgen :) Nur so als Frage, warum der Bedarf für so eine "grosse" Steuerung wie den Raspberry Pi? Was willst du denn einbauen, das sich nicht schon mit einem Arduino Mega realisieren liesse?

Ich habe im Startpost ja schon mal so grob erwähnt was ich vorhabe. Ein AVR ATMega wie er auf nem Arduino Mega verbaut ist wäre wahrscheinlich spätestens beim Display (3,5" 480*320px) überfordert.
Einen größeren µC auf Arm Cortex-M Basis hatte ich erst überlegt, aber der Software-Aufwand ist einfach viel größer. Beim RPi mit Linux habe ich bereits u.A. einen TCP/IP Stack, FS Treiber, LCD Treiber und einen Kernel mit Preemption ohne auch nur eine Zeile Code schreiben zu müssen.
Zudem habe bei einem vollwertigem Linux System einfach viel mehr Flexibilität.

Ich habe die Woche ein bisschen Schaltungen entworfen. Wenn ich am Wochenende dazu komme werde ich das noch mal prüfen und dann ein bisschen was bei Reichelt bestellen.
Morgen wird erstmal normal gebraut

[sebiG]

Hallo Julian

Du hast mich motiviert, meine Steuerung basierend auf dem RaspberryPi hier vorzustellen: viewtopic.php?f=21&t=3935
Hast Du mit Deinem RaspberryPi-Software-Teilprojekt schon begonnen und wie stellst Du Dir das vor?

Grüsse
Sebastian

[Julian]

Begonnen ja, aber viel Funktionalität gibts noch nicht.

Die Software werde ich zwei teilen:
Zum einen einen Demon (geschrieben in C++) der die "Hauptarbeit" verrichtet. Also GPIOs ansteuern, Rezept laden, Maischen etc..
Zur Bedienung gibts ein Frontend. Dieses wird in Python geschrieben und nutzt Pygame und PGU für die Darstellung der GUI via Framebuffer auf dem 3,5" Touch-TFT.

Ich erhoffe mir hierdurch die Möglichkeit, das "TFT Frontend" später zu erweitern (oder ein zweiten "Frontend" z.B. als Websever hinzuzufügen) ohne dass der "kritische Code" in irgend einer Weise beeinflusst wird.
Wie gesagt mein Ziel ist das System vollständig in den bestehenden Einkochtop einzubauen und auch von dort bedienen zu können. Netzwerk und Smartphone/Notebook Bedienung sind vorerst optional.

Ich denke das Backend wird kein Problem werden (wenn die Hardware steht), ich entwickle beruflich Bare-Metall Software (uC Firmware).
Python skripten kann ich ein bisschen und es war wohl die einfachste/schnellste Möglichkeit eine GUI auf einem FB Device ohne X-Server laufen zu lassen.

Deine Software sieht interessant aus. Planst du den Quellcode zu veröffentlichen?

Gruß
Julian

[sebiG]

OK, ich sehe, Du bist etwas mehr "lowlevel" unterwegs. Du nutzt die beschränkten Ressourcen etwas effizienter wie ich in Java mit den vielen dazugeklebten Bibliotheken.

Ich muss mal schauen, wie viel Platz ich noch im Topf habe, ob ich das noch hineinbekomme. Das wäre auch meine Idealvorstellung. Die Wärme könnte problematisch sein. Andererseits hat das SSR eine Betriebstemperatur bis 100°C, das heisst, ich könnte gegen den Topfboden kühlen, bzw. damit zuheizen.

Bevor ich meinen Quellcode rausgebe, möchte ich noch mindestens zwei Sachen lösen, die aktuell etwas hässlich sind. Ich weiss nicht, ob es sich lohnt, das z.B. auf GitHub hochzuladen.

[Julian]

Kleines Update.
Das Projekt ist natürlich (noch) nicht eingeschlafen. Ich habe an diesem verregneten Sonntag mal KiCad installiert und einen vorläufigen Schaltplan zusammengeklick.

[Hansi137]

Hallo,

ich will meinen Proficook so umbauen, dass er durch mein Raspberry angesteuert wird, die Relais habe ich schon, ich frage mich jetzt allerdings wie ich den Proficook am besten umbaue. Am schönsten wäre es, wenn er beim einschalten gleich losheizt, aber die Anzeige trotzdem weiterhin die Temperatur anzeigt. Hat jemand seinen Proficook schon auf dauerheizen umgebaut? Ich trau mich da gerade irgendwie nicht an die Elektronik, habe angst mir den Topf zu zerschießen, deshalb frage ich ob jemand eine Lösung hat die wirklich funktioniert und möglichst einfach ist, ich habe keine Lust noch tausend Sachen in den Top einzubauen^^

Habe im Netz noch das hier gefunden: https://zwieselbrau.files.wordpress.com ... uerung.pdf

kann jemand was dazu sagen?
Wenn das wirklich so einfach wäre, dann wäre das ja eine recht simple Lösung.

[Hansi137]

So,

habe nun selbst die Lösung gefunden.

Auf dem Bild ist leider nicht ganz zu erkennen, dass man das Weiße Kabel rechts (8) mit auf den Pin 7 (Überhitzungsschutz) stecken muss, also zwei Kabel auf einen Pin. ich habe den Kabelschuh etwas aufgepopelt und beide Schuhe ineinandergesteckt und dann auf den Überhitzungsschutz-Pin gesteckt. Diese Variante ist die einfachste, hat allerdings den Nachteil, dass der Topf nun nur noch so funktioniert. Also sobald man den Netzstecker in die Steckdose steckt, heizt der Topf sofort los. Gut für die Brausteuerung per Steckdose, schlecht für die originale Verwendung des Topfes
Da ich den Topf aber auch noch für andere Dinge nutzen wollte, habe ich mir einfach einen 3-Pol. Umschalter zwischen den Pin 8., Pin 7. und das Weiße Kabel gebaut und diesen unter dem Topf angebracht. Jetzt kann ich entweder auf Stufe 1 des Kippschalters die Originalverkabelung nutzen, oder auf der zweiten Schalterstellung die Überbrückung.




Vielleicht hilft es ja dem einen oder anderen weiter, der einen Proficook umbauen möchte.

[bullitt168]

Genau nach so einer Anleitung für den einen Kocher hatte ich gesucht. Vielen Dank!

[gingerbreadium]

Hallo miteinander,

ich habe eine Frage an die Elektroniker unter euch.

Ich habe einen Profi Cook und möchte ihne mit der [url=http://www.fangobräu.de/fangopcb.shtml.de]Fango Steuerung[/url] verbinden.
Die benutzten Relais sind diese hier.

Jetzt bin ich mir unsicher, ob ich einfach, wie oben beschrieben die Kabel verbinde, und per Relais immer unterbreche bze. verbinde. Geht das überhaupt? Oder ich baue auch ein 3-Pol Schalter ein, und schalte dann irgendwo anders?

ODER

Ich benutze die hier angesprochene Verkabelung. Ist auf der Steuerungsplatine, aber sieht ja eigentlich ideal aus, oder?

Oder ist das alles irgendwie egal, weil es das gleiche macht und ich mache mir zuviele Gedanken?

Danke im Voraus!

[dubbel]

Lieber Julian und andere Tüftler,

tolle Arbeit, Respekt, genau wonach ich gesucht habe. Ich überlege kurzfristig nur den NTC zu überlisten um besser zu kochen und später auch aufzurüsten mit DS 18S20, SSR und Arduino micro+BTooth.
Daher habe ich noch einige Fragen: Julian, (1) Deine Kennlinie für den NTC, hast Du die für beide gemessen, oder nur für den einen, der in den Topf ragt.
Die sehen von der Bauform bei mir nämlich relativ unterschiedlich aus.
(2) Das Bild der Paketansteuerung sieht nach ca 70% duty cycle aus, das wären ca 1400W, bei welcher Temperatur hast Du das gemessen, beim Kochen?
(3) Ich nehme an, dass der zweite NTC am Topfboden nur dazu da ist zu prüfen ob Wasser im Topf ist, wenn nicht sollte der Topfboden NTC viel heisser sein (da näher an der Heizspirale) als der, der in den Topf ragt. Meint ihr das stimmt?

Meine Idee ist nun um am Sonntag gut kochen zu können einfach einen 1-2KOhm Poti in Reihe mit dem NTC schalten, der in den Topf ragt, beim Maischen ist er auf Durchgang (dh. ich kann die interne Temperaturregelung benutzen), beim Kochen dreht man ihn auf ca 1kOhm, dann gauckelt man dem Mikrocontroller eine zu niedrige Tmperatur vor (bei 100°C eben nur ca 95°C) und er sollte fleißig weiter heizen...Macht das Sinn?

Grüße Christian