Kaffee auf Sprachbefehl - Senseo im WLAN

In meiner noch recht kleinen SmartHome Sektion möchte ich euch heute von einer sehr speziellen aber interessanten Anwendung erzählen. Das folgende wird sicher nicht jeder bei sich nutzen wollen, ich hoffe allerdings, dass dieses spaßige Beispiel einer cleveren Automatisierung im Haushalt euch zeigt, welchen Grad an Möglichkeiten ein smartes Zuhause bieten kann...

Kaffee ist wichtig. Soweit sollten wir uns doch eigentlich alle einig sein. Sicher könnten wir das diskutieren aber ich lasse mir von niemandem meine Sucht verderben. Wenn ich für Blindfuchs einen neuen Artikel tippe mache ich das oft nach der Arbeit, gegen 16:00 Uhr. Die perfekte Zeit für eine Tasse Kaffee. Wie ich mir diesen zubereite hatte ich vor längerem in meinem Artikel zur Philips Senseo berichtet. Die Pad-Maschine ist eine (relativ) kostengünstige und unkomplizierte Lösung für die einzelne Tasse.

Die Bedienung der Senseo Maschine ist denkbar einfach. Einschalten, Tasse darunter, Pad einlegen, Brühung starten. Soweit so gut. In meinem Smart Home reicht das aber nicht. Wo Heizung, Licht und Roboterstaubsauger voll automatisch tun was sie sollen, ist die manuelle Bedienung der Kaffeemaschine doch eigentlich nicht mehr zeitgemäß. Die Senseo muss als zentrales Element meiner Wohnung selbstverständlich auch Teil der Automatisierung und unkomplizierten Bedienung sein.

„Wir bringen die Senseo ins WLAN. Ja es ist sinnlos, du solltest es auch tun!“

Idee

An Heiligabend saß ich mit meiner Familie zusammen und wir spaßten über die Möglichkeiten einer Heimautomatisierung. Im Prinzip ist es immer so, dass sich mit genügend Aufwand, Zeit oder Geldeinsatz so ziemlich jedes Gerät einer Wohnung beobachten und/oder steuern lassen kann. In einem hochgezüchteten Smart Home kann dann durch entsprechende Kombination fast alles automatisiert werden. In meiner Wohnung habe ich unter Einsatz von openHAB bereits ein solches System in Betrieb.

Uns fiel auf, dass selbstverständlich auch die Senseo Kaffeemaschine mit in das Smart Home integriert werden sollte. Leider nicht so einfach. Für Heizkörper gibt es digitale Stellglieder, für die Spracheingabe fertige Systeme wie Amazon Alexa, für die Waschmaschine konnten wir eine einfache Beobachtung über den Stromverbrauch schaffen... doch wie sieht es mit den Möglichkeiten der Senseo aus?

Für eine Fernsteuerung muss der Zustand der Maschine bekannt sein und im richtigen Moment müssen die Tasten der Maschine gedrückt werden. Nichts was mal eben so von außen automatisiert werden kann. Uns ist durchaus bekannt, dass es mittlerweile vernetzte Kaffeemaschinen gibt, meine Senseo habe ich aber mittlerweile lieb gewonnen.

Die Maschine intern so zu modifizieren, dass sie aus der Ferne gesteuert werden kann, würde nicht einfach werden. Doch genau darin liegt vielleicht gerade der Reiz dieses Bastelprojekts.

Elektronische Erweiterung - Der Maschine an die Innereien

Uns war von vorn herein klar, dass wir die innere Elektronik der Senseo Kaffeemaschine kapern müssen um eine Chance zu haben die Maschine aus der Ferne zu überwachen und zu steuern. Der erste Schritt war daher die Maschine auseinander zu bauen und die Verschaltung zu untersuchen.

Im Wesentlichen besteht das Innere der Maschine aus einer Steuerplatine und dem Durchlauferhitzer. Auf der Platine sind für uns besonders interessant die von außen zugänglichen Taster und die sichtbare LED verbaut. Da diese alle wichtigen Nutzerinteraktionen begleiten war klar dass wir diese anzapfen müssen.

Spätestens an dieser Stelle war für mich das Mögliche erreicht. Mein Bruder und Vater hatten schon die ein oder andere elektronische Schaltung entworfen und gebaut und nahmen sich der Herausforderung an. Nach einigen Minuten Probieren, Löten, Messen und einer kleinen Rauchwolke hatten sie die Schaltung der Senseo verstanden und um einen Mikrocontroller samst Verkabelung und nützlicher weiterer Komponenten erweitert. Der erste Aufbau war lediglich zum Test und alles lag quer auf dem Schreibtisch verstreut herum. Mit den nun gewonnenen Erkenntnissen und Ideen gewappnet bestellten wir alle nötigen Komponenten und letztendlich ließen wir sogar eine maßgeschneiderte Platine herstellen.

Einige Wochen später waren alle Komponenten eingetroffen und der (hoffentlich) finale Umbau konnte beginnen. Tatsächlich lief alles reibungslos und die in der Zwischenzeit entwickelte Software für den Mikrocontroller begann ihre Arbeit. Auf den mindestens ebenso wichtigen Software-Teil gehen wir gleich näher ein.

Der fertige Senseo-Umbau, unser SenseoWifi genanntes Projekt, bietet:

• Einen Mikrocontroller mit WLAN Schnittstelle zur generellen Interaktion mit der Maschine und einem externen Steuersystem (siehe weiter unten: openHAB)
• Einen kleinen Lautsprecher für zusätzliche Tonsignale, eine Kleinigkeit deren Nützlichkeit ich als blinder Anwender total unterschätzt hatte
• Eine Infrarot-Lichtschranke zur Tassenerkennung, um den Brühvorgang besser kontrollieren zu können

Dank der von uns speziell entworfenen Platine und der richtigen Auswahl und Platzierung der elektrischen Komponenten war es möglich die Erweiterung in freien Bereichen des Senseo Innenraums zu verbauen. Tatsächlich ist die fertige Modifikation bis auf den kleinen eingefrästen Lichtschlitz für die Tassenerkennung von außen nicht erkennbar. Sogar die Stromversorgung des Mikrocontrollers ist intern gelöst. Ein kleiner Reset-Taster, welcher auf der Unterseite der Maschine in einer Vertiefung versteckt ist, ist ein weiterer unauffälliger Hinweis auf die Veränderung.

Firmware - Die Verbindung zur Außenwelt

Bisher habe ich von den Erweiterungen der Hardware gesprochen. Natürlich ist dies nur die halbe Miete. Wo ein Mikrocontroller verbaut wird und mit der Außenwelt kommunizieren soll, ist die Entwicklung einer Software (Firmware) nötig. Die innerhalb einiger Stunden entstandene Firmware ist nicht trivial und bietet mittlerweile so einiges an Funktion. Dank der nun vorhandenen Kombination aus Hardware und Software sind folgende Dinge möglich:

• Auslesen des aktuellen Zustands der Maschine über WLAN
• Befehlen der Maschine (einschalten oder brühen) über WLAN
• Erkennung des Wasserstandes
• Ton-Benachrichtigung bei bestimmten Ereignissen
• Erkennen einer aufgestellten Tasse
• Sammeln und Übertragen von Nutzungsstatistiken (wenn gewollt)

Die Steuerung über WLAN funktioniert übrigens über das Netzwerkkommunikationsprotokoll MQTT. Was das genau ist sei jetzt mal nicht so wichtig, entscheidend ist, dass es die einfache und flexible Vernetzung von Systemen aller Art ermöglicht. Mit wenigen Klicks konnte ich bereits jetzt am PC oder Smartphone mit der SenseoWifi interagieren. Für erste Tests ist das praktisch aber deutlich spannender ist natürlich die Verknüpfung mit meiner Heimautomatisierung in openHAB.

Wer bis hier hin beim Lesen Interesse bekommen hat oder Einblicke in technische Details wünsch, erhält in diesem GitHub Projekt alle Infos zur elektronischen Schaltung und der Firmware. Wenn ihr weitere Fragen habt kontaktiert mich gern.

openHAB - Frischer Kaffee auf Sprachbefehl

Der letzte und entscheidende Schritt. Nach vielen Stunden Basteln, Löten und Programmieren kann die SenseoWifi Maschine über WLAN bedient werden. Die Integration in die Heimautomatisierungslösung openHAB war nun denkbar einfach. Dazu haben wir circa ein Dutzend openHAB Items definiert. Items sind Datenpunkte, welche durch äußere Systeme wie auch innerhalb von openHAB geschrieben und gelesen werden können. So definierten wir beispielsweise einen "Power" Datenpunkt, welches den aktuellen Einschaltzustand anzeigt, welcher zugleich aber auch mit einem Schaltbefehl gesteuert werden kann.

Das Konzept der Items ist eines der Besonderheiten von openHAB. Sind sie erst einmal korrekt konfiguriert können sie wie alle anderen verwendet werden. Dass hinter ihnen ein komplexes System mit verschiedenen Aspekten steht ist egal.

Innerhalb von openHAB konnte ich die Items nun frei verwenden. Ich definierte mir eine einfache Bedienoberfläche zur Kontrolle und Steuerung der Kaffeemaschine. Es ist mir nun auch möglich die Maschine über Sprachbefehle zu bedienen. In meinem Fall klingt das dann so:

„Alexa, schalte die Kaffebrühung ein.“

Ausgelöst durch diesen Befehl schaltet sich die SenseoWifi automatisch ein und prüft auf ausreichend Wasser und eine untergestellte Tasse. Nach der Aufheizphase wird die Brühung automatisch gestartet. Der Vorgang endet in einem Piep-Ton und dem Ausschalten der Senseo.

Fazit

Ihr mögt gemerkt haben, dass wir einigen Aufwand in den Hack der Senseo Kaffeemaschine gesteckt haben. Sinnvoll oder nötig war dies sicher nicht, dafür hat uns dieses Familienprojekt jede Menge Freude bereitet. Das Ergebnis kann sich dennoch sehen lassen! Jedes dem Smart Home neu hinzugefügte Gerät vergrößert die Möglichkeiten im eigenen Heim und die Kaffeemaschine ist dabei sicher eine der schöneren.