Pörkölt infravörös analizátor foka kávéfőzőkhöz: 13 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Bevezetés

A kávé szenzoros és funkcionális tulajdonságai miatt világszerte fogyasztott ital. A kávé íze, aromája, koffeintartalma és antioxidáns tartalma csak néhány olyan tulajdonság, amely a kávéipart olyan sikeressé tette. Míg a zöldbab származása, minősége és fajtái mind befolyásolják a végtermék minőségét, a kávé pörkölése a legbefolyásosabb tényező.

Általában a pörkölés során a pörkölt mester (magasan képzett személy) a bab olyan tulajdonságait használja fel, mint a hőmérséklet, az állag, a szag, a hang és a szín, hogy ennek megfelelően értékelje és állítsa be a pörköltet. Pörkölés után a kávébabot értékelik, hogy biztosítsa a bab minőségét. Az Agtron Process Analyzer egy ipari szabványos műszer, amelyet pörkölt kávébabok fokának mérésére használnak közel infravörös rövidített spektrofotometria segítségével. A pörkölés mértéke lényegében a kávé minőségének mérése a pörkölés során átadott hő mértéke alapján, és a kávét világos, közepes és sötét pörköltre osztja.

A közelmúltban növekedett a kis pörkölő cégek száma, amelyek egyedi házi sülteket kínálnak. Ezek a vállalatok olcsóbb alternatívákat keresnek egy pörkölt mester felvételére és képzésére, vagy a drága Agtron Process Analyzer használatával. A pörkölt infravörös analizátor fokozata kávéfőzőkhöz, ahogy ezt a dokumentum leírja, olcsó eszköz a kávébab pörkölésének mérésére. A Deastree of Roast Infrared Analyzer egy próbababát, egy olyan eszközt használ, amelyet a kávépörkölőkön találtak, és amelyet a pörkölés során a kávé mintavételére használtak, hogy egy kávémintát tartson. A próbatestet behelyezzük az analizátorba, ahol az AS7263 NIR Spectral érzékelőt 6 különböző infravörös sáv (610, 680, 730, 760, 810 és 860 nm) mérésére használják. A visszaverődési méréseket Bluetooth -on keresztül továbbítják, majd korrelálhatók a pörkölés mértékével. Az analizátort először a doboz belsejében található gomb megnyomásával kell kalibrálni, amelyben a PVC -t fehéregyensúlyként használják, mivel viszonylag lapos fényvisszaverő képességgel rendelkezik az érzékelő által észlelt spektrális tartományban.

1. lépés: Anyagok

Anyagok listája

1. SparkFun Qwiic Shield (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. SparkFun Qwiic csatlakozó (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. SparkFun AS7263 NIR spektrális érzékelő (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 db VCC 6150 lámpa 5V.06A (izzólámpák) (https://www.mouser.com/)
5. 2 x pillanatnyi nyomógomb
6. 2 x 10 kOhm ellenállás
7. DC Barrel Jack Female (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. HC-05 Bluetooth modul (https://www.amazon.com/)
9. Hálózati kapcsoló
10. Szilárdtest relé (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. 1/2 "PVC kupak
12. 1/2 "x 1/2" x 3/4 "PVC póló
13. Kézműves doboz (hobbi lobbi)
14. Arduino Uno
15. Próba
16. 5V 2A tápegység (https://www.adafruit.com/product/276)

17. USB -kábel - szabványos A -B (programozókábel)

Megjegyzések az anyagokhoz

VCC 6150 lámpák - Ezeket az izzólámpákat nagy infravörös teljesítményük miatt választották. Az izzólámpákat az AS7263 modulon található LED -lámpa helyett használják, mert a beépített LED nem bocsátja ki a kávébabról való visszaverődéshez szükséges infravörös kimenetet, amelyet az érzékelő mér. Ezenkívül fontos megjegyezni, hogy ebben a kialakításban az izzólámpákat 5V 2A áramforrásról táplálják, és az Arduino vezérli egy relén keresztül. A SparkFun két fedélzeti forrasztócsapot biztosít az AS7263 modulon egy kiegészítő fényforrás táplálására és vezérlésére, azonban ezeket a csapokat nem használják, mert nem biztosítanak elegendő feszültséget vagy áramot a kiválasztott izzólámpák megfelelő áramellátásához.

SparkFun Qwiic Shield - Ezt az árnyékot azért használják, mert könnyen csatlakoztatható az AS7263 érzékelőhöz Qwicc csatlakozón keresztül. A pajzs 3,3 V -os logikai szintváltást és egy nagy prototípus -területet is biztosít.

Szilárdtest relé - Ezt a fajta relét a gyors és csendes kapcsolási képességei miatt választották, azonban drága és szükségtelen, mivel a szabványos elektromos relé is működik. Ha szabványos elektromos relét használ, előfordulhat, hogy módosítani kell a kódot, hogy lelassítsa a mintavételi és kalibrálási folyamatot.

PVC méret - A PVC méretét a kézben lévő próbatest átmérője miatt választottuk, és meg kell változtatni, ha más méretű próbát használ.

HC-05 Bluetooth modul-Az utasításokat (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Bluetooth-Mod/) használták a baud megváltoztatásához a modul sebessége 9600 és 115200 között, hogy megfeleljen az AS7263 adatátviteli sebességének.

2. lépés: bekötési rajz

S1 - Főkapcsoló

SSR1 - Szilárdtest relé

B1 - Mintavételi gomb

B2 - Kalibráló gomb

R1 - 10 kOhm ellenállás

R2 - 10 kOhm ellenállás

L1, L2, L3, L4 - izzólámpák

3. lépés: Inkazens izzók felszerelése az AS7263 -hoz

Egy 3D nyomtatott rögzítőgyűrűt (STL mellékelve) készítettek a lámpák tartására az érzékelő körül. A lámpákat párhuzamosan kötötték, és forró ragasztót használtak, hogy a lámpák vezetékei ne érjenek egymáshoz. Forró ragasztó helyett folyékony gumi szigetelés használható. Ezután apró huzalokat használtak a rögzítőgyűrű rögzítéséhez az érzékelőhöz úgy, hogy átkötötték a vezetékeket az érzékelőn lévő lyukakon.

4. lépés: Szerelje össze a Tryer Portot

A PVC kupak hátuljába lyukat fúrtak a pillanatnyi nyomógomb elhelyezésére. A PVC póló 3/4 oldalát levágták, és cipzárral rögzítették az érzékelőt a próbaporthoz. Lehet, hogy a póló hosszát módosítani kell, hogy megfeleljen a próbálkozó méretének. a PVC póló oldalát, hogy a próbababban lévő babmintát az érzékelőhöz igazítsa.

5. lépés: A szilárdtest relé és a tápkapcsoló bekötése

A lámpákat sorba kötötték szilárdtest relével és egyenáramú csőcsatlakozóval.

A Qwiic pajzsán lévő Vin egy tápkapcsolón keresztül volt csatlakoztatva a DC hordó aljzathoz.

A Qwiic pajzson lévő földet a DC hordócsatlakozó földjéhez kötötték.

6. lépés: A kalibráló gomb bekötése

A kalibráló gombot ellenállás segítségével csatlakoztatta a tápellátáshoz, a Digital 2 -hez és a földeléshez.

7. lépés: A mintavételi gomb bekötése

A mintavételi gombot ellenállás segítségével csatlakoztatta a tápellátáshoz, a Digital 3 -hoz és a földeléshez.

8. lépés: A BEMENET bekötése a szilárdtest reléhez

A szilárdtest -relé bemeneti oldala a Digital 5 -hez volt kötve és földelve.

9. lépés: A Bluetooth modul bekötése

A Bluetooth modult a mellékelt kapcsolási rajznak megfelelően kötötték be.

VCC - 5V

RXD - Digitális 11

TXD - Digitális 10

GND - GND

10. lépés: Kód

Töltse fel a kódot az Arduino Uno programozókábellel.

Referenciaként a SparkFun indítási útmutatót ad az AS726x készülékhez (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi)

VIGYÁZAT!! A kód tesztelésekor győződjön meg arról, hogy az Arduino nem kap áramot az 5 V -os tápegységből és a programozókábelből sem. Így megsül az Arduino

11. lépés: Az eredmények megjelenítése Bluetooth -on keresztül

A Bluetooth -eredmények megjelenítéséhez töltse le a Bluetooth Electronics -et a keuwlsoft -tól a Google Play Áruházból. Mentse a DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl fájlt a keulsoft mappába a Bluetooth -eszköz belső tárhelyén. Használja a mentés ikont az alkalmazásban a kwl fájl betöltéséhez. Ezután csatlakozzon a HC-05 Bluetooth modulhoz, és futtassa a betöltött fájlt.

12. lépés: Következtetések

Hullámhossz Legenda:

• R - 610 nm
• S - 680 nm
• T - 730 nm
• U - 760 nm
• V - 810 nm
• Szélesség - 860 nm

Az AS7263 NIR érzékelőt használták a kávészemek spektrális visszaverődésének mérésére 6 különböző hullámhosszon pörköletlen kávé, valamint világos, közepes és sötét pörkölés esetén. Az érzékelő eredményei azt mutatják, hogy az infravörös fényvisszaverődés csökken a nagyobb pörköléssel minden vizsgált hullámhosszon. A legnagyobb süllyedési hullámhosszúságú pörkölési hullámhossz 860 nm volt. Ez a rendszer gyors és könnyen használható alapot biztosít a kávébab pörkölésének offline méréséhez. Az ebből az érzékelőből származó adatok a kávéfőzők számára további minőségellenőrzési módszert biztosítanak azáltal, hogy biztosítják az ismétlődő pörköléseket és csökkentik az emberi hibákat. További munkát kell végezni az infravörös adatok iparági szabványoknak való megfelelésében.

13. lépés: Külön köszönet…

• Dr. Timothy Bowser - tanácsadó
• Dr. Ning Wang - a bizottság tagja
• Dr. Paul Weckler - bizottsági tag
• Dan Jolliff - US Roaster Corp.
• Connor Cox - Oklahoma Tudományos és Technológiai Fejlesztési Központ
• Az Oklahoma Állami Egyetem Biosystems és Agrármérnöki Tanszéke, Stillwater, OK
• Az Oklahoma Állami Egyetem Élelmiszer- és Mezőgazdasági Termékközpontja, Stillwater, OK