Mạch máy pha cà phê IoT MEI ECO được phát triển dựa trên kiến trúc dual-core embedded system, gồm một MCU công nghiệp phụ trách điều khiển toàn bộ quy trình pha chế và một module ESP8266 đảm nhiệm kết nối Internet, truyền dữ liệu và cập nhật cấu hình từ xa. Kiến trúc này tách biệt hoàn toàn điều khiển thời gian thực và truyền thông IoT, đảm bảo máy hoạt động tuyệt đối ổn định ngay cả khi mất mạng.

1️⃣ MCU ĐIỀU KHIỂN CHÍNH (Main Controller)

MCU có thể là STM32F103, STM32F030, STM8S hoặc ATmega tùy phân khúc giá.
MCU đảm nhiệm toàn bộ logic vận hành:

Các nhiệm vụ chính của MCU:

• Điều khiển heater giữ nhiệt độ nước ổn định trong khoảng 85–95°C.

• Điều khiển bơm nước áp suất cao (pump) dùng cho chiết xuất espresso.

• Điều khiển van điện từ:

  • Van cấp nước vào boiler

  • Van xả nước

  • Van đánh sữa (steam valve)

• Điều khiển động cơ mô tơ:

  • Mô tơ nén cà phê (tamping)

  • Mô tơ đánh sữa

• Đọc cảm biến:

  • Nhiệt độ NTC/PT1000

  • Áp suất (pressure) để giám sát force extraction

  • Mức nước (water level sensor hoặc điện cực)

  • Lưu lượng (flow meter) để đo shot volume

• Bảo vệ phần cứng:

  • Chống quá nhiệt (overheat > 130°C)

  • Chống thiếu nước

  • Chống nghẹt bơm

  • Chống cháy heater khi cạn nước

• Quản lý quy trình chiết xuất tự động:

  • Pre-infusion

  • Shot timing

  • Volumetric brewing

  • Steaming profile

MCU chạy độc lập — máy vẫn pha cà phê bình thường dù WiFi mất.

2️⃣ MODULE ESP8266 (WiFi IoT Communication Core)

ESP8266 không điều khiển phần cứng → chỉ chuyên trách IoT:

Chức năng chính:

• Kết nối WiFi 2.4GHz

• Gửi dữ liệu lên MEI ECO Cloud qua:

  • MQTT

  • MQTTS TLS 1.2

  • HTTPS POST/GET

• Nhận lệnh điều khiển:

  • Start/Stop pha cà phê

  • Thay đổi nhiệt độ chiết xuất

  • Chọn chế độ pha (Espresso, Latte, Americano…)

  • Cập nhật thời gian chiết xuất, lượng nước, steam time

• Hỗ trợ OTA firmware cho ESP8266

• Lưu thông tin WiFi vào Flash

• Tự reconnect + watchdog đảm bảo không treo

ESP8266 đóng vai trò “bộ não IoT” – MCU là “bộ não điều khiển”.

3️⃣ GIAO TIẾP GIỮA MCU VÀ ESP8266

Sử dụng UART (3.3V) với tốc độ 9600–115200 baud.

MCU → ESP8266 gửi:

• Nhiệt độ thực tế

• Áp suất line chiết xuất

• Mức nước còn lại

• Trạng thái heater (ON/OFF/PID Output)

• Tốc độ bơm

• Số shot đã pha

• Thời gian pha

• Mã lỗi (E01: thiếu nước, E02: quá nhiệt, E03: nghẹt bơm…)

ESP8266 → MCU gửi:

• Start Brewing

• Stop Brewing

• Set nhiệt độ chiết xuất

• Set lượng nước (shot volume)

• Điều chỉnh PID

• Chọn mode pha

Gói tin sử dụng:

• Header: 0xAA 0x55

• Length

• Payload

• CRC16 cuối gói

Dữ liệu IoT luôn độ tin cậy cao, không sai lệch.

4️⃣ KHỐI NGUỒN + ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT

Mạch sử dụng nguồn cách ly AC → 5V, có thể là:

• Mornsun IRM-05

• Meanwell HDR

• Hoặc module cách ly 220VAC → 5V (được bảo vệ EMI)

Công suất điều khiển gồm:

• Triac + Opto MOC3063 → điều khiển heater

• Relay / MOSFET → điều khiển bơm

• Driver ULN2003/2803 → mô tơ phụ

• SSR nếu yêu cầu độ bền cao

Tất cả đều cách ly hoàn toàn so với ESP8266.

5️⃣ TÍNH NĂNG IOT CỦA MEI ECO

Thiết bị kết nối Cloud và cho phép:

• Giám sát thời gian thực

• Nhiệt độ nước

• Áp suất chiết xuất

• Số shot đang pha

• Lượng nước đã tiêu thụ

• Trạng thái heater/bơm/van

• Cảnh báo lỗi theo thời gian thực

• Điều khiển từ xa

• Pha 1 ly Espresso từ app/web

• Điều chỉnh nhiệt độ, thời gian, lượng nước

• Kích hoạt chế độ vệ sinh máy

• Bật/tắt chế độ Steam

• Quản lý và phân tích

• Lịch sử pha cà phê theo ngày/tháng

• Thống kê số shot trung bình

• Thống kê điện năng tiêu thụ

• Dự đoán bảo trì (Predictive Maintenance)

6️⃣ TÍNH NĂNG AN TOÀN

• Bảo vệ quá nhiệt

• Tự động ngắt heater khi cạn nước

• Ngăn “dry heating”

• Overpressure cutoff

• Cơ chế Fail-safe khi MCU hoặc ESP8266 lỗi

7️⃣ ƯU ĐIỂM CỦA KIẾN TRÚC MCU + ESP8266

• Độ ổn định cao

• IoT tách biệt khỏi điều khiển thời gian thực

• Khả năng mở rộng dễ dàng

• Hoạt động tốt trong môi trường quán cà phê (nhiệt, hơi nước)

• An toàn điện tốt hơn

• Vẫn hoạt động khi mất WiFi/Internet