Präzisions-Temperatur-gesteuerter Holzkohle-Smoker Bausatz – Baue dein eigenes BBQ-Meisterwerk

Komponenten und Zubehör

Komponente	Menge
Arduino MKR1000	1
5V Brushless Blower (Gebläse)	1
MOSFET IRF520N Treibermodul	1
100 kΩ NTC-Thermistoren	1
Steckbrett (generic)	1
Steckbrücken (generic)	1
3,7 V LiPo-Akku ≥ 700 mAh	1

Apps und Online-Dienste

• Arduino IDE
• Microsoft Visual Studio 2015 (für Windows Universal App)

Projektbeschreibung

Hintergrund

Echte BBQ-Enthusiasten schwören auf Holzkohle für den besten Geschmack. Gas- und Elektro-Smoker bieten zwar bessere Temperaturkontrolle, verlieren aber das Holzkohle-Aroma. Holzkohle erfordert ständiges Überwachen, Lüftungsregulierung und Nachjustieren. Ziel: Smoker autonom regeln lassen, während man entspannt auf der Couch sitzt.

Das Projekt

Ein Controller überwacht die Smoker-Temperatur per Thermistor und regelt die Luftzufuhr zum Holzkohlefeuer über ein Gebläse, um die Zieltemperatur zu halten. Zusätzlich können Smoker- und Fleischtemperaturen per Windows 10 App (Universal Windows App) remote überwacht werden. Basiert auf Arduino MKR1000 mit integriertem WiFi und LiPo-Lademöglichkeit.

Hardware

Temperaturmessung: 100 kΩ NTC-Thermistor in Spannungsteiler an Analogeingang A0 (kürzere Sonde auf dem Rost). Weitere Analogpins für Fleischfühler nutzbar. Vorwiderstand 10 kΩ (passend zu Thermistor-Widerstand bei ca. 225 °F / 107 °C). Messbereich ca. 10–150 °C mit guter Auflösung.

Luftregelung: Kleines Gebläse am Smoker-Luftschacht. Ein Edelstahlnapf (Hundefutternapf) deckt den Schacht ab, Gebläse bläst von unten hinein → thermische Isolation zum Smoker. Ansteuerung über N-Kanal MOSFET (IRF520N Modul). Gate an digitalen Pin des MKR1000.

Aufbau

Erster Prototyp auf Steckbrett. Thermistor-Spannungsteiler: 10 kΩ von VCC (3,3 V) zu Thermistor, anderer Anschluss an GND, Mitte an Analogpin. Sonde: Thermistor in dünnes Edelstahlrohr (¼″), ein Ende verpresst, andere Ende mit Schrumpfschlauch gesichert.

Gebläse-Seite: Motoranschlüsse an MOSFET-Ausgang (Polung beachten), LiPo-Akku (10.000 mAh für lange Laufzeit) an MOSFET-Eingang, JST-Stecker in MKR1000 Ladebuchse. Drei Jumper (VCC, GND, Steuerleitung) vom MOSFET-Modul zum MKR1000.

Zusätzlich auf Steckbrett: 10 kΩ Potentiometer zum Testen (Simulieren von Thermistor-Spannungen), LED mit 330 Ω an Pin 0 als Gebläse-Statusanzeige.

Software

Zwei Teile: Arduino-Sketch (Webserver) und Windows Universal App.

Sketch: Basiert auf WiFi-Server-Beispiel aus Simon Monks Buch „Programming Arduino Next Steps“. Festes IP-Setup. Loop: Client-Verbindungen prüfen, Webseite ausliefern (Temperaturen + Zieltemperatur-Eingabe). Zieltemperatur per URL-Parameter setzen. Temperaturmessung via Thermistor-Beta-Gleichung (Steinhart-Hart approximiert). Gebläse EIN wenn Ist < Soll, AUS wenn Ist > Soll.

Temperaturberechnung: Aus Analogwert → Spannung am Thermistor → Strom über Festwiderstand (Ohmsches Gesetz) → Thermistor-Widerstand → Beta-Gleichung: 1/T = 1/T0 + (1/Beta)*ln(R/R0). Temperaturen in Kelvin, Ausgabe in °F.

Webseite: Einfaches HTML mit Tabelle der Temperaturen (Smoker + bis zu 6 Fühler), Formular für Zieltemperatur.

Windows Universal App

Lädt periodisch die Webseite vom Smoker, parst Temperaturen, zeigt sie an, erlaubt Zieltemperatur-Einstellung. Screenshots im Projekt. Code für Sketch und App auf GitHub.

Code

Smoker Controller Sketch

// sketch_12_04_server_wifi
#include 
#include 

char ssid[] = "BeeBar2";
char pass[] = "9254582716";
WiFiServer server(80);
WiFiClient client;

const int numPins = 10;
int pins[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
int pinState[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
char line1[100];
char buffer[100];
IPAddress server_IP(192,168,123,90);
float targetTemperature = 225;
float smokerTemperature = 225;
float v0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial) {};
  for (int i = 0; i < numPins; i++) {
    pinMode(pins[i], OUTPUT);
  }
  analogReadResolution(12);
  if (WiFi.begin(ssid, pass)) {
    WiFi.config(server_IP);
    printWifiStatus();
  } else {
    Serial.println("Could not connect to network");
  }
  server.begin();
}

void loop() {
  client = server.available();
  if (client) {
    if (client.connected()) {
      Serial.print("Request Received: ");
      Serial.println(line1);
      readHeader();
      if (!pageNameIs("/")) {
        Serial.print("Invalid Page Requested: ");
        Serial.println(line1);
        client.stop();
        return;
      }
      readTargetTempParam();
      client.println("HTTP/1.1 200 OK\nContent-Type: text/html\n");
      sendBody();
      delay(1);
      client.stop();
    } else {
      Serial.println("No Client connected ");
    }
  }
  int reading = analogRead(0);
  v0 = (float)reading / 1241.0;
  smokerTemperature = ThermisterTemp(v0, 100000, 10000, 3950, 25);
  digitalWrite(0, smokerTemperature < targetTemperature);
}

void sendBody() {
  client.println("");
  sendAnalogReadings();
  client.println("
");
  client.print("\n
Target Temperature:
 
");
  client.println("\n
\n");
}

void sendAnalogReadings() {
  client.println("
Temperatures
\n");
  Serial.print("Pin(");Serial.print(0);Serial.print("): V=");Serial.print(v0);Serial.print(" Temperature="); Serial.println(smokerTemperature);
  client.print("");
  for (int i = 1; i < 7; i++) {
    int reading = analogRead(i);
    if (reading > 0) {
      float v = (float)reading / 1241.0;
      float T = ThermisterTemp(v, 100000, 10000, 3950, 25);
      Serial.print("Pin(");Serial.print(i);Serial.print("): ");Serial.print(reading);Serial.print("V=");Serial.print(v);Serial.print(" Temperature="); Serial.println(T);
      client.print("");
    }
  }
  client.println("
Smoker ");
  client.print("
");
  client.print(smokerTemperature);
  client.println(" F
Probe ");
      client.print(i);
      client.print("
");
      client.print(T);
      client.println(" F
");
}

void readHeader() {
  readRequestLine(line1);
  while (readRequestLine(buffer) > 1 && buffer[0] != '\n') {}
}

int readRequestLine(char *line) {
  char ch;
  int i = 0;
  while (ch != '\n' && i < 100 && client.available()) {
    if (client.available()) {
      ch = client.read();
      line[i] = ch;
      i++;
    }
  }
  line[i] = '\0';
  return i;
}

boolean pageNameIs(char* name) {
  int i = 4;
  char ch = line1[i];
  while (ch != ' ' && ch != '\n' && ch != '?') {
    if (name[i - 4] != line1[i]) { return false; }
    i++; ch = line1[i];
  }
  return true;
}

float readTargetTempParam() {
  Serial.println(line1);
  int len = strlen(line1);
  for (int i = 0; i < len; i++) {
    if (line1[i] == 't' && line1[i + 1] == '=') {
      float val = 0;
      for (int j = i + 2; j < len; j++) {
        if (isDigit(line1[j])) {
          val *= 10;
          val += (int)line1[j] - '0';
        } else { break; }
      }
      targetTemperature = val;
      Serial.println(val);
      return val;
    }
  }
  return -1;
}

void printWifiStatus() {
  Serial.print("SSID: "); Serial.println(WiFi.SSID());
  IPAddress ip = WiFi.localIP();
  Serial.print("IP Address: "); Serial.println(ip);
  long rssi = WiFi.RSSI();
  Serial.print("signal strength (RSSI):"); Serial.print(rssi); Serial.println(" dBm");
}

float ThermisterTemp(float Vtherm, int R0therm, int Rfixed, int Beta, int T0) {
  double I = (3.3 - Vtherm) / Rfixed;
  double Rtherm = Vtherm / I;
  T0 += 273.15;
  double T = 1.0 / ( (1.0 / ((double)Beta)) * log((Rtherm) / ((double)R0therm)) + (1.0 / ((double)T0)) );
  return (float) ((9 * (T - 273.15)) / 5) + 32;
}

GitHub Repository (Sketch & Universal App): SmokerController

Schaltplan

Fritzing-Datei (Smoker.fzz) – MKR1000 durch Arduino Nano ersetzt (Fritzing hatte kein MKR1000-Teil). Schaltplanbild im Projekt enthalten.