Shkalla e Analizuesit të Pjekur me Infra të Kuqe për Roastet e Kafesë: 13 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:22

Prezantimi

Kafeja është një pije e konsumuar në të gjithë botën për vetitë e saj shqisore dhe funksionale. Shija, aroma, kafeina dhe përmbajtja antioksiduese e kafesë janë vetëm disa cilësi që e kanë bërë industrinë e kafesë kaq të suksesshme. Ndërsa origjina, cilësia dhe speciet e fasuleve të gjelbra ndikojnë në cilësinë e produktit përfundimtar, pjekja e kafesë është faktori më me ndikim.

Në mënyrë tipike, gjatë pjekjes, mjeshtri i pjekjes (një individ shumë i trajnuar) përdor vetitë e fasuleve të tilla si temperatura, struktura, aroma, tingulli dhe ngjyra për të vlerësuar dhe rregulluar pjekjen në përputhje me rrethanat. Pas pjekjes, kokrrat e kafesë vlerësohen për të siguruar cilësinë e fasuleve. Analizuesi i Procesit Agtron është një instrument standard i industrisë që përdoret për të matur shkallën e kokrrave të kafesë së pjekur duke përdorur spektrofotometri të shkurtuar me rreze infra të kuqe. Shkalla e pjekjes është në thelb një matje e cilësisë së kafesë bazuar në shtrirjen e nxehtësisë së transferuar gjatë pjekjes dhe e kategorizon kafenë në pjekje të lehta, të mesme dhe të errëta.

Kohët e fundit ka pasur një rritje të kompanive të vogla të pjekjes që ofrojnë pjekje me porosi në shtëpi. Këto kompani po kërkojnë alternativa më pak të shtrenjta për të punësuar dhe trajnuar një master rosto ose duke përdorur një Analizues të shtrenjtë të Procesit Agtron. Shkalla e Analizuesit të Pjekur me Infra të Kuqe për Pjekësit e Kafesë, siç përshkruhet në këtë dokument, ka për qëllim të jetë një mjet i lirë për të matur shkallën e pjekjes së kokrrave të kafesë. Diploma e Roast Infrared Analyzer përdor një provë, një mjet i gjetur në pjekësit e kafesë të përdorur për të provuar kafenë gjatë pjekjes, për të mbajtur një mostër kafeje. Përpjekësi futet në analizues ku sensori AS7263 NIR Spectral përdoret për të matur 6 breza të ndryshëm infra të kuqe (610, 680, 730, 760, 810 dhe 860nm). Matjet e reflektimit transmetohen përmes Bluetooth dhe më pas mund të lidhen me shkallën e pjekjes. Analizuesi duhet së pari të kalibrohet duke shtypur një buton në pjesën e brendshme të kutisë në të cilën PVC përdoret si ekuilibër i bardhë pasi ka një reflektim relativisht të sheshtë në gamën spektrale të zbuluar nga sensori.

Hapi 1: Materialet

Lista e materialeve

1. SparkFun Qwiic Shield (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. Lidhës SparkFun Qwiic (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. Sensor spektral SparkFun AS7263 NIR (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 x VCC 6150 Llamba 5V.06A (Llamba inkandeshente) (https://www.mouser.com/)
5. 2 x Butona Momentary Push
6. 2 Rezistenca 10 x 10kOhm
7. DC Barrel Jack Femër (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. Moduli Bluetooth HC-05 (https://www.amazon.com/)
9. Ndërprerës i energjisë
10. Stafetë e gjendjes së ngurtë (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. Kapak PVC 1/2"
12. Tee PVC 1/2 "x 1/2" x 3/4 "PVC
13. Kuti artizanale (Lobi hobi)
14. Arduino Uno
15. Përpjekësi
16. Furnizimi me energji 5V 2A (https://www.adafruit.com/product/276)

17. Kabllo USB - Standard A -B (Kabllo programimi)

Shënime mbi materialet

VCC 6150 Llambat - Këto janë llamba inkandeshente të zgjedhura për shkak të prodhimit të tyre të lartë infra të kuqe. Llambat inkandeshente përdoren në vend të dritës LED të dhënë në modulin AS7263 sepse LED në bord nuk lëshon daljen infra të kuqe të nevojshme për të reflektuar fasulet e kafesë dhe për t'u matur më pas nga sensori. Për më tepër, është e rëndësishme të theksohet se në këtë dizajn llambat inkandeshente mundësohen nga burimi i energjisë 5V 2A dhe kontrollohen nga Arduino përmes një stafetë. SparkFun siguron dy kunja bashkimi në bord në modulin AS7263 me qëllim të fuqizimit dhe kontrollit të një burimi ndihmës të dritës, megjithatë këto kunja nuk përdoren sepse nuk sigurojnë tension ose amperazh të mjaftueshëm për të fuqizuar sa duhet llambat inkandeshente të zgjedhura.

Mburoja SparkFun Qwiic - Kjo mburojë përdoret për shkak të aftësisë së saj për t'u lidhur lehtësisht me sensorin AS7263 përmes një lidhësi Qwicc. Mburoja gjithashtu siguron zhvendosje të nivelit logjik 3.3V dhe një zonë të madhe prototipimi.

Stafetë e gjendjes së ngurtë - Ky lloj stafetë u zgjodh për shkak të aftësive të tij të shpejta dhe të qeta të ndërrimit, megjithatë, është i shtrenjtë dhe i panevojshëm pasi një stafetë elektrike standarde do të funksiononte gjithashtu. Nëse përdorni një stafetë elektrike standarde, kodi mund të ketë nevojë të modifikohet për të ngadalësuar procesin e marrjes së mostrave dhe kalibrimit.

Madhësia e PVC - Madhësia e PVC është zgjedhur për shkak të diametrit të provës në dorë dhe duhet të ndryshohet nëse përdorni një provë me madhësi të ndryshme.

Moduli HC-05 Bluetooth-Një udhëzues (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Bluetooth-Mod/) u përdor për të ndryshuar baudin norma e modulit nga 9600 në 115200 që të përputhet me normën e baudit të AS7263.

Hapi 2: Diagrami i telave

S1 - Ndërprerës i energjisë

SSR1 - Stafetë e gjendjes së ngurtë

B1 - Butoni i marrjes së mostrës

B2 - Butoni i kalibrimit

R1 - Rezistencë 10kOhm

R2 - Rezistencë 10kOhm

L1, L2, L3, L4 - Llamba inkandeshente

Hapi 3: Montimi i llambave inkazente në AS7263

Një unazë montimi e printuar 3D (sigurohet STL) është bërë për të mbajtur llambat rreth sensorit. Llambat u lidhën paralelisht dhe zam i nxehtë u përdor për të mbajtur që prizat e llambave të mos preknin njëra -tjetrën. Izolimi i gomës së lëngët mund të përdoret në vend të zamit të nxehtë. Tjetra, telat e vegjël u përdorën për të siguruar unazën e montimit në sensor duke i lidhur telat përmes vrimave të dhëna në sensor.

Hapi 4: Mblidhni Portën e Provuesit

Një vrimë u shpua në pjesën e pasme të kapakut të PVC për të akomoduar butonin e shtypjes së çastit. Ana 3/4 e çajit PVC u ndërpre dhe lidhjet me zinxhir u përdorën për të siguruar sensorin në portën e provës. Gjatësia e gishtit mund të duhet të rregullohet për të përshtatur madhësinë e provuesit. Një nivel u vendos në ana porte e çelësit PVC për të lidhur mostrën e fasuleve në provë me sensorin.

Hapi 5: Instalimi i stafetës së gjendjes së ngurtë dhe ndërprerësit të energjisë

Dritat nga u lidhën në seri me stafetë të gjendjes së ngurtë dhe prizën e fuçisë DC.

Vin në mburojën Qwiic u lidh me prizën e fuçisë DC përmes një ndërprerës të energjisë.

Ground në mburojën Qwiic ishte e lidhur me tokën e prizës së fuçisë DC.

Hapi 6: Instalimi i butonit të kalibrimit

Butoni i kalibrimit ishte i lidhur me energjinë, Digital 2 dhe tokëzimin duke përdorur një rezistencë.

Hapi 7: Instalimi i butonit të marrjes së mostrës

Butoni i marrjes së mostrës u lidh me fuqinë, Digital 3 dhe tokëzimin duke përdorur një rezistencë.

Hapi 8: Instalimi i hyrjes në stafetën e gjendjes së ngurtë

Ana hyrëse e stafetës së gjendjes së ngurtë ishte e lidhur me Digital 5 dhe toka.

Hapi 9: Instalimi i modulit Bluetooth

Moduli Bluetooth u lidh në përputhje me diagramin e instalimeve të dhëna.

VCC - 5V

RXD - Digital 11

TXD - Digital 10

GND - GND

Hapi 10: Kodi

Ngarko kodin e dhënë në Arduino Uno duke përdorur kabllon e programimit.

Si referencë, SparkFun siguron një udhëzues fillestar për AS726x (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi)

KUJDES !! Kur testoni kodin, sigurohuni që Arduino të mos marrë energji nga burimi i energjisë 5V dhe kablloja e programimit. Kjo do të skuqet Arduino

Hapi 11: Shfaqja e rezultateve përmes Bluetooth

Për të shfaqur rezultatet e Bluetooth, shkarkoni Bluetooth Electronics nga keuwlsoft nga Dyqani i Google Play. Ruani skedarin DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl në dosjen keulsoft në ruajtjen e brendshme të pajisjes Bluetooth. Përdorni ikonën e ruajtjes në aplikacion për të ngarkuar skedarin kwl. Tjetra, lidheni me modulin Bluetooth HC-05 dhe ekzekutoni skedarin e ngarkuar.

Hapi 12: Përfundime

Legjenda e gjatësisë së valës:

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

Sensori AS7263 NIR u përdor për të matur reflektimin spektral të kokrrave të kafesë në 6 gjatësi vale të ndryshme për kafen e pjekur, si dhe pjekjet e lehta, të mesme dhe të errëta. Rezultatet nga sensori tregojnë se reflektimi infra të kuqe zvogëlohet me shkallë më të larta të pjekjes në të gjitha gjatësitë e valës të testuara. Gjatësia e valës me ndryshimin më të madh në përputhje me shkallën e pjekjes u zbulua se ishte 860nm. Ky sistem siguron një bazë të shpejtë dhe të lehtë për t’u përdorur për matjen offline të shkallës së pjekjes së kokrrave të kafesë. Të dhënat nga ky sensor do t'i sigurojnë pjekësve të kafesë një metodë shtesë të kontrollit të cilësisë duke siguruar pjekje të përsëritshme dhe duke zvogëluar gabimin njerëzor. Puna e mëtejshme duhet të bëhet për të lidhur të dhënat infra të kuqe me standardet e industrisë.

Hapi 13: Një Falenderim Special Për…

• Dr. Timothy Bowser - Këshilltar
• Dr. Ning Wang - Anëtar i Komitetit
• Dr. Paul Weckler - Anëtar i Komitetit
• Dan Jolliff - US Roaster Corp.
• Connor Cox - Qendra Oklahoma për Përparimin e Shkencës dhe Teknologjisë
• Departamenti i Biosistemeve dhe Inxhinierisë Bujqësore në Universitetin Shtetëror të Oklahoma, Stillwater, OK
• Qendra e Ushqimit dhe Produkteve Bujqësore në Universitetin Shtetëror të Oklahoma, Stillwater, OK