Shahada ya Kichambuzi cha infrared ya Roast ya Kahawa: Hatua 13 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Utangulizi

Kahawa ni kinywaji kinachotumiwa ulimwenguni kote kwa mali yake yote ya kihemko na ya utendaji. Ladha ya kahawa, harufu, kafeini na maudhui ya antioxidant ni sifa chache tu ambazo zimefanya tasnia ya kahawa kufanikiwa sana. Wakati asili ya maharagwe ya kijani, ubora, na spishi zote zinaathiri ubora wa bidhaa ya mwisho, kuchoma kahawa ndio sababu inayoathiri zaidi.

Kawaida, wakati wa kuchoma, bwana wa kuchoma (mtu aliyefundishwa sana) hutumia mali ya maharagwe kama joto, muundo, harufu, sauti, na rangi kutathmini na kurekebisha chachu ipasavyo. Baada ya kuchoma, maharagwe ya kahawa hupimwa ili kuhakikisha ubora wa maharagwe. Mchakataji wa Mchakato wa Agtron ni chombo cha kawaida cha tasnia kinachotumiwa kupima kiwango cha maharagwe ya kahawa ya kuchoma kutumia sprophotometri iliyo karibu na infrared. Kiwango cha kuchoma kimsingi ni kipimo cha ubora wa kahawa kulingana na kiwango cha joto kinachohamishwa wakati wa kuchoma na huainisha kahawa kuwa choma nyepesi, kati na giza.

Hivi karibuni kumekuwa na ukuaji wa kampuni ndogo za kukaanga zinazotoa roast za ndani. Kampuni hizi zinatafuta njia mbadala zisizo na gharama kubwa ya kuajiri na kumfundisha bwana wa kuchoma au kutumia Mchanganuo wa gharama kubwa wa Mchakato wa Agtron. Shahada ya Kichambuzi cha infrared ya Roast ya Kahawa, kama ilivyoelezewa katika waraka huu, inamaanisha kuwa njia isiyo na gharama kubwa ya kupima kiwango cha kuchoma maharagwe ya kahawa. Shahada ya Mchanganuzi wa infrared Roast hutumia kijaribu, chombo kinachopatikana kwenye roasters za kahawa zinazotumiwa kupaka kahawa wakati wa kuchoma, kushikilia sampuli ya kahawa. Jaribio linaingizwa kwenye analyzer ambapo sensa ya Spectral ya AS7263 hutumiwa kupima bendi 6 tofauti za infrared (610, 680, 730, 760, 810, na 860nm). Vipimo vya kutafakari hupitishwa kupitia Bluetooth na kisha vinaweza kuunganishwa kwa kiwango cha kuchoma. Mchanganuzi lazima kwanza awekwe kwa kubonyeza kitufe ndani ya sanduku ambalo PVC hutumiwa kama usawa mweupe kwani ina mwonekano tambarare katika safu ya wigo iliyogunduliwa na sensa.

Hatua ya 1: Vifaa

Orodha ya Vifaa

1. Ngao ya SparkFun Qwiic (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. Kiunganishi cha SparkFun Qwiic (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. SparkFun AS7263 Sensor ya Spectral ya NIR (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 x VCC 6150 Taa 5V.06A (Balbu za Incandescent) (https://www.mouser.com/)
5. 2 x Kitufe cha kushinikiza kwa muda mfupi
6. 2 x 10kOhm Resistors
7. DC Pipa Jack Mwanamke (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. Moduli ya Bluetooth ya HC-05 (https://www.amazon.com/)
9. Kubadilisha Nguvu
10. Relay State Solid (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. 1/2 "Sura ya PVC
12. 1/2 "x 1/2" x 3/4 "Tee ya PVC
13. Sanduku la Ufundi (Lobby Hobby)
14. Arduino Uno
15. Jaribu
16. Ugavi wa umeme wa 5V 2A (https://www.adafruit.com/product/276)

17. Cable ya USB - A-B ya kawaida (Cable ya Programu)

Vidokezo juu ya Vifaa

Taa za VCC 6150 - Hizi ni balbu za incandescent zilizochaguliwa kwa sababu ya pato lao kubwa la infrared. Balbu za incandescent hutumiwa badala ya taa ya LED iliyotolewa kwenye moduli ya AS7263 kwa sababu taa ya ndani haitoi pato la infrared linalohitajika kutafakari maharagwe ya kahawa na kupimwa baadaye na sensorer. Kwa kuongeza, ni muhimu kutambua kwamba katika muundo huu balbu za incandescent zinaendeshwa kutoka kwa chanzo cha nguvu cha 5V 2A na kudhibitiwa na Arduino kupitia relay. SparkFun hutoa pini mbili za kutengenezea ndani ya moduli ya AS7263 kwa kusudi la kuwezesha na kudhibiti chanzo cha nuru msaidizi, hata hivyo pini hizi hazitumiwi kwa sababu hazitoi voltage ya kutosha au uwezo wa kutosha kutoa balbu zilizochaguliwa za incandescent.

Ngao ya SparkFun Qwiic - Ngao hii hutumiwa kwa sababu ya uwezo wake wa kuungana kwa urahisi na sensa ya AS7263 kupitia kiunganishi cha Qwicc. Ngao pia hutoa kuhama kwa kiwango cha mantiki 3.3V na eneo kubwa la prototyping.

Relay State Solid - Aina hii ya relay ilichaguliwa kwa sababu ya uwezo wake wa kubadili haraka na kwa utulivu, hata hivyo, ni ghali na sio lazima kwani relay ya kawaida ya umeme ingefanya kazi pia. Ikiwa unatumia relay ya kawaida ya umeme, nambari inaweza kuhitaji kurekebishwa ili kupunguza kasi ya mchakato wa sampuli na usawazishaji.

Ukubwa wa PVC - Ukubwa wa PVC ulichaguliwa kwa sababu ya kipenyo cha jaribu mkononi na inapaswa kubadilishwa ikiwa unatumia kijaribu ukubwa tofauti.

Moduli ya Bluetooth ya HC-05 - Mafundisho (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Bluetooth-Mod/) ilitumika kubadilisha baud kiwango cha moduli kutoka 9600 hadi 115200 ili kulinganisha kiwango cha baud cha AS7263.

Hatua ya 2: Mchoro wa Wiring

S1 - Kubadilisha Nguvu

SSR1 - Relay State Solid

B1 - Kifungo cha Sampuli

B2 - Kitufe cha Upimaji

R1 - 10kOhm Mpingaji

R2 - 10kOhm Resistor

L1, L2, L3, L4 - Balbu za incandescent

Hatua ya 3: Kuweka Balbu za Incadesent kwa AS7263

Pete ya kuchapisha ya 3D (STL iliyotolewa) ilitengenezwa kushikilia taa karibu na sensa. Taa hizo zilikuwa zimetiwa waya sawa na gundi moto ilitumika kuzuia viongozo vya taa hizo zisigusana. Ufungaji wa mpira wa kioevu unaweza kutumika badala ya gundi ya moto. Ifuatayo, waya ndogo zilitumiwa kupata pete inayopanda kwa sensor kwa kufunga waya kupitia mashimo yaliyotolewa kwenye sensa.

Hatua ya 4: Kusanya bandari ya kujaribu

Shimo lilichimbwa nyuma ya kofia ya PVC ili kubeba kitufe cha kushinikiza cha kitambo. Upande wa 3/4 wa tee ya PVC ulikatwa na vifungo vya zip vilitumika kupata kihisi kwa bandari ya kujaribu. Urefu wa tee inaweza kuhitaji kurekebishwa ili kutoshea saizi ya yule anayejaribu. Boti iliwekwa ndani upande wa bandari ya tee ya PVC ili kupangilia sampuli ya maharagwe kwenye jaribu na kitambuzi.

Hatua ya 5: Wiring Relay State Solid na Power switch

Taa kutoka kwa waya zilifungwa kwa safu na relay ya hali ngumu na jack ya pipa ya DC.

Vin kwenye ngao ya Qwiic iliunganishwa na jack ya pipa ya DC kupitia swichi ya nguvu.

Ardhi kwenye ngao ya Qwiic iliunganishwa na ardhi ya pipa la DC.

Hatua ya 6: Wiring Kitufe cha Upimaji

Kitufe cha usawazishaji kiliunganishwa na nguvu, Digital 2, na ardhi kwa kutumia kontena.

Hatua ya 7: Wiring Kitufe cha Sampuli

Kitufe cha sampuli kiliunganishwa na nguvu, Digital 3, na ardhi kwa kutumia kontena.

Hatua ya 8: Wiring INPUT kwa Relay State Solid

Upande wa pembejeo wa relay ya hali ngumu ilikuwa imeunganishwa kwa Dijiti 5 na ardhini.

Hatua ya 9: Wiring Moduli ya Bluetooth

Moduli ya Bluetooth ilikuwa imeunganishwa kwa waya kulingana na mchoro wa wiring uliotolewa.

VCC - 5V

RXD - Dijiti 11

TXD - Dijitali 10

GND - GND

Hatua ya 10: Kanuni

Pakia nambari iliyotolewa kwa Arduino Uno ukitumia kebo ya programu.

Kama kumbukumbu, SparkFun hutoa mwongozo wa kuanza kwa AS726x (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi)

Tahadhari !! Wakati wa kujaribu nambari hakikisha Arduino haipokei nguvu kutoka kwa umeme wa 5V NA kebo ya programu. Hii itakaanga Arduino

Hatua ya 11: Kuonyesha Matokeo Kupitia Bluetooth

Ili kuonyesha matokeo ya Bluetooth, pakua Bluetooth Electronics na keuwlsoft kutoka Duka la Google Play. Hifadhi faili ya DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl kwenye folda ya keulsoft katika uhifadhi wa ndani wa kifaa cha Bluetooth. Tumia ikoni ya kuokoa katika programu kupakia faili ya kwl. Ifuatayo, unganisha kwa Moduli ya Bluetooth ya HC-05 na uendeshe faili iliyobeba.

Hatua ya 12: Hitimisho

Hadithi ya Wavelength:

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

Sensorer ya AS7263 NIR ilitumika kupima mwangaza wa maharagwe ya kahawa kwa urefu wa mawimbi 6 tofauti kwa kahawa isiyokaushwa na pia kaanga nyepesi, za kati na nyeusi. Matokeo kutoka kwa sensorer yanaonyesha kuwa kutafakari kwa infrared hupungua na digrii za juu za kuchoma kwa urefu wote wa mawimbi yaliyopimwa. Urefu wa wimbi na tofauti kubwa zaidi kulingana na kiwango cha kuchoma iligundulika kuwa 860nm. Mfumo huu hutoa msingi wa haraka na rahisi kutumia kwa kipimo cha nje ya mkondo cha kiwango cha kuchoma maharagwe ya kahawa. Takwimu kutoka kwa sensa hii itawapa roasters za kahawa njia ya ziada ya kudhibiti ubora kwa kuhakikisha roast zinazoweza kurudiwa na kupunguza makosa ya wanadamu. Kazi zaidi inahitaji kufanywa ili kuunganisha data ya infrared na viwango vya tasnia.

Hatua ya 13: Shukrani Maalum Kwa…

• Dk Timothy Bowser - Mshauri
• Dk Ning Wang - Mjumbe wa Kamati
• Dk Paul Weckler - Mjumbe wa Kamati
• Dan Jolliff - Marekani Roaster Corp.
• Connor Cox - Kituo cha Oklahoma cha Maendeleo ya Sayansi na Teknolojia
• Idara ya Mifumo ya Biolojia na Uhandisi wa Kilimo katika Chuo Kikuu cha Jimbo la Oklahoma, Stillwater, OK
• Kituo cha Bidhaa za Kilimo na Kilimo katika Chuo Kikuu cha Jimbo la Oklahoma, Stillwater, OK