Finger´s elektrische Welt

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Das Forum für den durchgeknallten Bastler

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Maschinen und Apparate

Getränke-Automaten II


Weil ich gerne Kaffee trinke. Weil ich gerne frischen Kaffee trinke. Und immer fleissig abpumpen...... Im Büro wird in der Gastronomiemaschine der Kaff vom letzten Freitag immer weiter eingedampft. Jemand erbarmt sich, und kocht eine Kanne frischen. Plötzlich kommen die Ratten aus ihren Löchern und pumpen das Lebenselexier generalstabsmäßig ab. Bis auf den letzten Rest, der dann bis zum nächsten Morgen zu Teer reduziert wird.

Kaffee-Netz

Kennt ihr das ? Ja ? Dann frickelt euch der Finger hier die Lösung zurecht. Nach einigen unerfreulichen Erfahrungen (die unerfreulichen sind übrigens immer die wertvollsten), habe ich mich entschlossen, einen Vollautomaten zu entwickeln.

Ganze Bohnen oben rein, Wasser dazu und den Becher drunter. Den Rest folgt dem Prinzip "Reinstecken und wohlfühlen"

Um die Sache vorweg zu nehmen, es gibt ein kleines Filmchen (MPG, 11MB) zu dem Teil.

Um nicht wie sonst an allen Fronten gleichzeitig zu frickeln, werde ich die Probleme diesmal der Reihe nach anzugehen. Als erstes die Kaffeepulver-Erzeugung.
Ein Mahlwerk wollte ich nicht selbst herstellen, also für 3 Euronen ne´ Handmühle ersteigert. Kommt hoffentlich nächste Woche.
Das Kaffeepulver soll natürlich reproduzierbar dosiert werden können, muß also automatisch abgewogen werden. Nachdem ich mein Hirn etwas verrenkt hatte, kam ich zu dem Schluss, daß eine Federwaage einen guten Kompromiss zwischen Aufwand (obwohl mich der ja noch nie wirklich geschreckt hat) und Genauigkeit ergibt.
Um das mal zu testen, hab´ ich mein Lego wieder hervorgekramt :

Läuft. Meine alte Apothekerwaage (hüstel) leistet mir hier gute Dienste.

Damit des Pulver nach dem wiegen auch weiter verarbeitet werden kann, hat die Waage einen Kippmechanismus :

Das fertige Teil hat auch schon die notwendige Elektronik. Gelagert ist es auf einem Kugellager aus einer Festplatte. Der Pulverbehälter ist eine Pastillendose, der Kippmotor stammt aus einem Videorekoder. Der Wegsensor besteht aus einer Flipperspule mit dem Ferritern einer Mittelwellenantenne. Die ist die Treppe runtergefallen und dabei in genau passende Stücke zerbrochen.

Die Elektronik macht aus dem Gewicht eine proportionale Frequenz zwischen 3-6 kHz und erlaubt damit eine einfache und präzise Messung. Einen Schaltplan findet ihr hier.
Weil die Mühle immer noch nicht da ist, beschäftige ich mich jetzt mal mit dem Brühverfahren. Da die Maschine ohne Filtertüten auskommen soll und sich selbst reinigen muß, hatte ich mir mal diese Kaffeemopeds angesehen :

Ein kleiner Test mit einem Abflussrohr und einem Drahtgitter sollte ein Gefühl für die Sache vermitteln :

Wie bei den Bodum-Dingern auch, bleibt ein feiner Satz zurück. Soweit in Ordnung.

Allerdings dauert der Durchfluss relativ lange. Meine Ungeduld verhalf mir draufhin mal wieder zu ein wenig zusätzlicher Arbeit :

Inzwischen ist die Mühle angekommen und zum größten Teil in den Müll gewandert. Das Mahlwerk ist aus Gusseisen gefertigt und von bemerkenswerter Unpräzision :

In eine Aluplatte eingebaut und mit einer gehörigen Lose versehen, scheint es aber relativ gut zu funktionieren.

Als Antrieb dient ein alter Getriebemotor, dessen ausgeschlagene Rotgusslager kurzerhand durch Festplatten-Kugellager ersetzt wurden. Jetzt schnurrt er wie ein Kätzchen :

Die ersten Mahlproben waren relativ vielversprechend. Hier einige verschiedene Mahlgrade :

Die Bohnenrutsche besteht aus dem Innenleben einer billigen Stahl-Thermoskanne. Hier ist die Anordnung bereits mit der Waage verheiratet.

Kommen wir jetzt zum Thema Wasser. Aus einem 2-Zoll-Wasserrohr und einem Stückchen VA-Blech habe ich eine Heizpatrone gelötet :

Der Billigtauchsieder der Marke "Rommelsbacher TRS2003" aus dem Supermarkt hat eine Manschette aus Aluminium bekommen, die genau in das Rohr passt.

Unten dran sitzt ein selbst entworfenes Magnetventil, damit das heiße Wasser abgelassen werden kann. Die Temperaturmessung erfolgt über einen gewöhnlichen LM35, der über eine hohlgebohrte Schraube eingelassen ist (rotes Kabel).

So langsam muß ich mich dann wieder dem schwierigsten Problem zuwenden : das Brühen. Aus den Resten der Mühle und einem Stück VA-Drahtgitter hab´ ich dann einen Dauerfilter gebaut :

Leider hat der erste Test gezeigt, das zwischen dem ersten Versuch mit dem Abflussrohr (siehe oben) und dem Wasserbereiter ein Problem aufgetaucht ist.

Zum einen haftet der Kaffeesatz in dieser Konstruktion hervorragend, und zum anderen läuft das heisse Wasser in einem dünnen Strahl langsam heraus, so daß der Wasserstrahl den Filter an einer Stelle freihält und so das Wasser nicht ausreichend lange Kontakt zum Kaffeepulver hat.
Das Ergebniss ist eine superdünne Brühe, die höchstes für Blähungen sorgt (sogenannter Schattenkaffee : der Schatten einer Bohne ist auf das Wasser gefallen). Bei dem Experiment mit dem Ablussrohr hatte der Staudruck der Wassersäule das Kaffeepulver gleichmäßig auf den Filter gedrückt und diesen so verschlossen, so daß das Wasser langsam durchlaufen konnte.
Also musste ich mich kräftig am Kopf kratzen und hatte einen weiteren Filtertyp konstruiert, der mit einer Klappe verschlossen werden sollte, bis das Wasser komplett hineingegloddert ist. Leider an allen Ecken und Kanten derartig undicht, das die Suppe sogar an der Seite rausgelaufen ist :

Also muß wohl auch hier ein Ventil dran. Damit die Andruckfläche möglichst klein wird, und damit die Herstellung einfacher, habe ich aus VA-Blech einen Trichter gelötet :

Für alle angehenden Löter : Der Trichter selbst ist mit Messinglot gefertigt und später mit Silberlot am Blech befestigt. Da das Silberlot einen niedrigeren Schmelzpunkt hat, wird die Messingnaht nicht beeinträchtigt.

Viele Experimente mit Dichtungsmaterialien und VA-Drahtgitter später ist der Brühbehälter mit einer Moosgummidichtung fertig und hat ein Magnetventil aus einem Hubmagneten eines Münzprüfers erhalten :

Hier ist der Brühbehälter schwenkbar gelagert und über eine Federkupplung mit einem Getriebemotor versehen. Damit soll der Kaffeesatz später ausgeklopft werden können. Über die Federkupplung kann das ganze Teil auch wunderbar in Pendelschwingungen versetzt werden. Schätze, ich muß die Schrauben festkleben.....

Der erste Test erbrachte dann die Erkenntniss : perfekter Springbrunnen. Das Ventil verteilte den Kaffee perfekt ausserhalb der Tasse, das Innere blieb vollständig trocken. Also mußte um den Auslass noch ein "Kaffee-Abweiser" montiert werden :

Und jetzt die nächste spannende Frage : Wie kommt der Kaffee von der Waage in den Brühbehälter ? Per Schwerkraft ? Dann wird das Teil so hoch wie ein Kühlschrank. Vielleicht per Druckluft ? Die erste Kaffeemaschine mit Druckluftanschluss ? Oder per Lift ? Die "Was passiert dann-Kaffeemaschine".

Derweil mache ich mir noch ein paar Gedanken über den Wasserbehälter. Er sollte offen liegen und natürlich einem gewissen gestalterischem Anspruch genügen. Zwei Deckel aus Edelstahl, welche genau aufeinander passen wollte ich aneinander löten. Leider ist die Naht immer wieder gerissen :

Also muß ich mich wohl mal erstmal weiter umsehen. Inzwischen bin ich der Lösung des Kaffeetransportes ein Stück näher gekommen. Ein Linearantrieb aus einem Drucker und ein Schwenkmotor werden eine Schütte bewegen, die das Kaffeepulver nach oben bewegen wird :

Die Schütte wird aus Alublech hartgelötet. Entsprechendes Lot habe ich schon bei Tony Clark aufgetrieben. Die ersten Tests waren sehr erfolgversprechend.

Zwischendurch ist mir eine kleine Animation (ShockWave, Rechtsklich -> Abspielen) über die Funktion eineer Kaffeemaschine über den Weg gelaufen.

Inzwischen ist die Schütte fertig gelötet. Federnd gelagert kann das Ding vom Motor in Pendelbewegungen versetzt werden, um das Ausklopfen zu erleichtern :

Jetzt muß ich nur noch die Frage klären, wie das Kaffeemehl von der Waage in die Schütte gelangen soll....

Einige Zeit später hab´ ich dann einige Jukebox-Mechaniken in die Finger bekommen, und kurzerhand als Kaffeetransporter verwendet :

Ausgerüstet mit ein paar Endschaltern und neu verkabelt funktioniert das Ding wunderbar :

Den Schüttungstrichter der Waage mußte ich neu Konstruieren (links neu, rechts alt), da an den Schrauben zuviel Kaffeepulver hängen geblieben ist. Der neue Trichter hat jetzt steilere Wände und keine Vorsprünge mehr :

Für wenig Geld konnte ich bei Ebay jetzt eine Espressomaschine erstehen, die dann gleich zu Forschungszwecken ausgeweidet wurde :

Die Technik in solchen Dingern ist wirklich erstaunlich primitiv :-) Aber dazu später mehr.... Derweil kamen mir Bedenken, ob die Brühtechnik aus Aluminium wirklich eine gute Idee war.

Aus dem Grunde mache ich gerade einen kleinen Korrosionstest :

Ds Ergebniss war gut, das Rohr hat keinerlei Schäden erlitten. Deshalb hab´ ich jetzt eine Pressstempelmechanik wie von Saeco entworfen und gebaut :

Und so sieht das Ganze aus, wenn man nach dem hartlöten den Boden sauberdrehen will und einem der Kram aus dem Futter hüpft :

Und der Finger schreit : SCHEISSE !

Das passiert, wenn man ein Rohr einspannt ohne einen Klemmring einzulegen..... Also alles nochmal von vorne.....

Die Presstempelmechanik wird geführt von einem Teflon-Abstandshalter :

Der Antrieb des Pressstempels wird über eine Gewindestange geführt, um genügend Kraft aufbringen zu können :

Ein Gummipuffer gleicht die mangelnde Präzision aus. Die Gleitstange wird über einen O-Ring im Boden des Behälters abgedichtet. Über die hohlgebohrte Schraube wird später das heisse Wasser eingeleitet :

Der Deckel passt mit seiner Dichtung genau in den konisch aufgeweiteten Pressstempelbehälter :

Die ganze Einheit muß natürlich schwenkbar sein und wird von einem Scheibenwischermotor gedreht :

Die Positionsmeldung für den Stempel übernehmen die beiden orangen Näherungssensoren. Noch ganz und garnicht klar bin ich mir im Moment darüber, wie das Ding den Pressgrad für den Kaffee ermitteln soll.....

Zwischenzeitlich könnt ihr euch hier schon man mit einigen schönen neuen Kaffeesorten ausstatten :

Kaffee-Rezepte - Kaffee, Rezepte, Espresso, Kaffeemaschinen, die Seite für Kaffeeliebhaber

Der Boiler aus der geschlachteten Espressomaschine eigent sich für meine Zwecke recht gut, weil er genau die Wassermenge für einen Becher fasst :

Mit ein paar kleinen Modifikationen (Schnellverschlüsse für die Verschlauchung und ein paar neuen Dichtungen) und ein wenig Temperatursensorik ausgestattet kann er seinen Dienst wieder aufnehmen :

Zusammen mit der primitiven und unglaublich lauten Pumpe findet der Kram seinen Platz an der Rückseite der Brüh-O-Matik :

Irgendwie bin ich platzmäßig mal wieder dermaßen über das Ziel hinausgeschossen, daß ich jetzt so langsam darüber nachdenke, alle Hemmungen fallen zu lassen und eine Glasvitrine drumherum zu bauen.....

Ich bin mal sehr gespannt, ob die ganze Sache dicht ist. Jetzt gibt es erstmal wieder ein bischen Hard- und Software für das Dingen.

Von hinten sieht es jetzt so aus :

Jetzt muß es nur noch mit der Mühle verheiratet werden.

Schaltpläne für die Mühle und die Brühgruppe sind natürlich jetzt schon verfügbar.

Um mir die spätere Arbeit zu erleichtern, ist das Ganze jetzt auf eine gerade Spanplatte gewandert :

Diese trägt auch gleich den Netzanschluss und den Hauptschalter. Als nächstes habe ich mir Gedanken über den Einwurftrichter gemacht (das Kaffeemehl muß ja irgendwie in den Brühbehälter) :

Das Blechmodell hat zwar die Form der Wurfdose, aber letzendlich war der Hals einer Sodastream-Flasche (hatte ja gerade ein solches Moped geschlachtet) ideal geeignet. Als ich ihn mit Heissluft in eine noch bessere Form bringen wollte, hat er sich leider zwischen meinen Fingern verflüssigt. Aber zum Glück sind ja immer zwei Flaschen dabei :

Da das Mahlwerk immer in der Mitte der Dose einen Haufen macht, landet auch (fast) alles an der richtigen Stelle :

Als nächstes habe ich mich an die feuchte Seite dieses Projektes gewagt. Vorab sei schon mal gesagt, dass das ein paar Handtücher erforderte.

Der Kaffeeauslauf erfordert es, den Becher an der Seite der Maschine unterzubringen. Unten kann man auch schon den Auffangbehälter für den Kaffeesatz sehen :

Was ich überhaupt nicht bedacht hatte war, das natürlich Wasser im schräg gestellten Brühbehälter stehen bleibt. Der Deckel öffnet sich wieder, und ein Schall Wasser ergiesst sich genau in den Netzanschluss. PUFF, und ich stand im Dunkeln !

Nicht das mich sowas wirklich aus der Ruhe bringen würde. Den undichten Behälterdeckel konnte ich sogar noch per Software mit erhöhtem Motorstrom zur Dichtigkeit bewegen. Und den Schwall Wasser konnte ich mit einem Reduzierstück von der Dachrinne in friedlichere Bahnen umlenken. Das Gelbe Ding ist ein Tropfenfänger aus einem Spülschwamm und der Netzanschluss hat für alle Fälle ein Dach bekommen :

Pragmatischerweise besteht der Wassertank jetzt aus einer gewöhnlichen Glasflasche :

Einr Rahmen aus Dachlatten wird später mal die Gehäusekonstruktion tragen :

Irgendwie sieht das Ding bald aus wie ein Baustellenkompressor.... Na ja.... Inzwischen habe ich meinen ersten Kaffee auf dem Moped gebraut. Schmeckte beschissen. Nach einigen Optimierungen an der Software schmeckte die zweite Tasse schon besser, aber noch nicht so, wie ich mir das dachte.
Eine Erhöhung des Pumpendrucks hatte zur Folge, das mir der Schlauch vom Kessel geplatzt ist, und ich plötzlich in einer weissen Wolke stand. GRMPF !
Größtes Problem ist derzeit die Auslauftemperatur. Das ganze Alu-Geraffel und der Kupferauslauf brauchen mehr Wärme, als ich durch Vorwärmen mit heissem Wasser kompensieren kann. Also noch ein paar Heizwiderstände drangeklatscht :

Der Becherhalter hat auch noch einen Tassenwärmer für die warmen Füße bekommen :

Dat Ganze ran an 230V, und schon kommt heißer Kaffee hinten raus. Der Wasserverbrauch gestaltet sich auch höher als ich dachte, vor allem weil ich mit warmem Wasser vorheizen muß, und zum anderen benötigt der anschliessende Spülvorgang auch noch einen kräftigen Schluck. Dafür löst dich der Kaffeepfropf aber erstaunlich gut aus dem Brühzylinder.

Die Software für Brüher und Mühle ist jetzt auch soweit fertig. Geschrieben in C lässt sie sich mit dem Demo vom PICC-18-Compiler zusammenbauen.

Derweil habe ich mit einer Gehäuseverkleidung begonnen. Die obere Abdeckung besteht aus der Rückwand eines SPD-Wahlplakates und einer Resopal-Kühlschrankverkleidung aus den frühen 70ern :

Für die Innenbeleuchtung habe ich kurzerhand einen Weihnachtsstern geschlachtet, der eigentlich mal die Hutablage meines Autos zieren sollte :

Die Front hat 3 Sichtfenster, durch die man die wichtigsten Teile der Mechanik werkeln sehen kann :

Um Kaffee nachzufüllen und den Dreck rauszuholen kann die Front zur Seite geschwenkt werden. Dir Rückwand kann auf die gleiche Weise geöffnet werden um Wasser auffüllen zu können.

Damit wäre der Platzbedarf dann endlich maximal und das Teil passt nirgendwo mehr rein....... Mal sehen, was ich damit mache. Damit ihr euch ein Bild von der Geschichte machen könnt, gibt es noch einen kurzen Film (MPG, 11MB) dazu. Das wars dann erstmal von der Seite. Nach nunmehr über einem Jahr Gefriddel muss ich mal wieder was anderes machen.

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