Stopnja pečenega infrardečega analizatorja za pražilce kave: 13 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Uvod

Kava je pijača, ki jo po vsem svetu uživajo zaradi njenih senzoričnih in funkcionalnih lastnosti. Okus, aroma, kofein in antioksidanti kave so le nekatere lastnosti, zaradi katerih je industrija kave postala tako uspešna. Medtem ko izvor, kakovost in vrste zelenega zrna vplivajo na kakovost končnega proizvoda, je praženje kave najbolj vpliven dejavnik.

Običajno med praženjem mojster pečenja (visoko usposobljen posameznik) uporablja lastnosti fižola, kot so temperatura, tekstura, vonj, zvok in barva, da oceni in ustrezno prilagodi pečenko. Po praženju se kavna zrna ocenijo, da se zagotovi kakovost zrn. Analizator procesov Agtron je industrijski standardni instrument, ki se uporablja za merjenje stopnje praženja kavnih zrn z uporabo infrardeče skrajšane spektrofotometrije. Stopnja praženja je v bistvu merilo kakovosti kave, ki temelji na obsegu toplote, ki se med praženjem prenaša, in razvrsti kavo v svetlo, srednje in temno praženo.

Nedavno je prišlo do rasti majhnih podjetij za pečenje, ki ponujajo domačo pečenko po meri. Ta podjetja iščejo cenejše alternative za najem in usposabljanje mojstra pečenja ali uporabo dragega analizatorja procesov Agtron. Stopnja pečenega infrardečega analizatorja za pražilce kave, opisana v tem dokumentu, naj bi bila poceni sredstvo za merjenje stopnje praženja kavnih zrn. Infrardeči analizator Degree of Roast Infrared Analyzer uporablja preizkuševalec, orodje, najdeno na pražilnikih kave, ki se uporabljajo za vzorčenje kave med praženjem, za shranjevanje vzorca kave. Poskusnik je vstavljen v analizator, kjer se AS7263 NIR Spektralni senzor uporablja za merjenje 6 različnih infrardečih pasov (610, 680, 730, 760, 810 in 860 nm). Meritve odbojnosti se prenašajo prek Bluetootha in jih nato lahko povežemo s stopnjo praženja. Analizator je treba najprej umeriti s pritiskom na gumb na notranji strani škatle, v katerem se PVC uporablja kot ravnotežje beline, saj ima sorazmerno ravno odbojnost v spektralnem območju, ki ga zazna senzor.

1. korak: Materiali

Seznam materialov

1. SparkFun Qwiic Shield (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. SparkFun Qwiic Connector (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. SparkFun AS7263 NIR spektralni senzor (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 x svetilke VCC 6150 5V.06A (žarnice z žarilno nitko) (https://www.mouser.com/)
5. 2 x trenutni gumbi
6. 2 x 10 kOhm upori
7. Samica DC Barrel Jack (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. Modul Bluetooth HC-05 (https://www.amazon.com/)
9. Stikalo za vklop
10. Polprevodniški rele (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. 1/2 "PVC pokrov
12. 1/2 "x 1/2" x 3/4 "PVC t -nastavek
13. Craft Box (hobi preddverje)
14. Arduino Uno
15. Poskusni
16. Napajanje 5V 2A (https://www.adafruit.com/product/276)

17. USB kabel - standardni A -B (programski kabel)

Opombe o materialih

Svetilke VCC 6150 - To so žarnice z žarilno nitko, izbrane zaradi visoke infrardeče moči. Žarnice z žarilno nitko se uporabljajo namesto LED -lučke na modulu AS7263, ker vgrajena LED -dioda ne oddaja infrardečega izhoda, ki je potreben za odboj od zrn kave in ga nato senzor izmeri. Poleg tega je pomembno omeniti, da se pri tej zasnovi žarnice z žarilno nitko napajajo iz vira napajanja 5V 2A in jih krmili Arduino preko releja. SparkFun ponuja dva vgrajena spajkalna zatiča na modulu AS7263 za napajanje in krmiljenje pomožnega vira svetlobe, vendar se ti zatiči ne uporabljajo, ker ne zagotavljajo dovolj napetosti ali jakosti toka za zadostno napajanje izbranih žarnic.

SparkFun Qwiic Shield - Ta ščit se uporablja zaradi svoje sposobnosti, da se enostavno poveže s senzorjem AS7263 prek priključka Qwicc. Ščit ponuja tudi prestavljanje logične ravni 3,3 V in veliko območje izdelave prototipov.

Polprevodniški rele - Ta vrsta releja je bila izbrana zaradi hitrega in tihega preklapljanja, vendar je draga in nepotrebna, saj bi deloval tudi standardni električni rele. Če uporabljate standardni električni rele, boste morda morali kodo spremeniti, da upočasnite postopek vzorčenja in umerjanja.

Velikost PVC - Velikost PVC je bila izbrana zaradi premera preizkuševalca pri roki in jo je treba spremeniti, če uporabljate preizkuševalnik druge velikosti.

Modul Bluetooth HC-05-Za spreminjanje prenosa smo uporabili navodila (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Bluetooth-Mod/) hitrost modula od 9600 do 115200, da se ujema s hitrostjo prenosa AS7263.

2. korak: Shema ožičenja

S1 - Stikalo za vklop

SSR1 - Polprevodniški rele

B1 - Gumb za vzorčenje

B2 - Gumb za umerjanje

R1 - 10kOhm upor

R2 - 10kOhm upor

L1, L2, L3, L4 - Žarnice z žarilno nitko

Korak 3: Namestitev neskladnih žarnic na AS7263

Za pritrditev svetilk okoli senzorja je bil izdelan 3D natisnjen montažni obroč (priložen STL). Svetilke so bile ožičene vzporedno in z vročim lepilom so preprečili, da bi se vodila svetilk medsebojno dotikala. Namesto vročega lepila lahko uporabite izolacijo iz tekoče gume. Nato smo uporabili drobne žice za pritrditev montažnega obroča na senzor z vezanjem žic skozi luknje na senzorju.

4. korak: Sestavite preizkusna vrata

V zadnjem delu PVC pokrova je bila izvrtana luknja za prilagoditev trenutnega gumba. 3/4 stran PVC -majice je bila odrezana in z zadrgami so pritrjeni senzor na odprtino za preizkušanje. Morda bo treba dolžino t -nastavitve prilagoditi velikosti poskušalnika. na strani vrat PVC -priključka za poravnavo vzorca fižola v poskusu s senzorjem.

5. korak: Ožičenje polprevodniškega releja in stikala za vklop

Luči so bile serijsko ožičene s polprevodniškim relejem in enosmernim priključkom.

Vin na ščitniku Qwiic je bil prek stikala za napajanje povezan z vtičnico za enosmerni tok.

Ozemljitev na Qwiic ščitu je bila povezana z ozemljitvijo priključka DC.

6. korak: Ožičenje gumba za umerjanje

Gumb za umerjanje je bil z uporom priključen na napajanje, Digital 2 in ozemljitev.

7. korak: Ožičenje gumba za vzorčenje

Gumb za vzorčenje je bil z uporom priključen na napajanje, Digital 3 in ozemljitev.

Korak 8: Ožičenje vhoda na polprevodniški rele

Vhodna stran polprevodniškega releja je bila priključena na Digital 5 in ozemljena.

9. korak: Ožičenje modula Bluetooth

Modul Bluetooth je bil ožičen v skladu s priloženim vezalnim načrtom.

VCC - 5V

RXD - Digital 11

TXD - digitalni 10

GND - GND

10. korak: Koda

S programskim kablom naložite kodo, ki ste jo dobili v Arduino Uno.

Referenčno, SparkFun ponuja zagonski vodnik za AS726x (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi)

POZOR !! Pri preskušanju kode se prepričajte, da Arduino ne prejema energije tako iz 5V napajanja, kot iz programskega kabla. To bo ocvrlo Arduino

11. korak: Prikaz rezultatov prek povezave Bluetooth

Za prikaz rezultatov Bluetooth prenesite Bluetooth Electronics podjetja keuwlsoft iz trgovine Google Play. Shranite datoteko DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl v mapo keulsoft v notranjem pomnilniku naprave Bluetooth. Za nalaganje datoteke kwl uporabite ikono za shranjevanje v aplikaciji. Nato se povežite z modulom Bluetooth HC-05 in zaženite naloženo datoteko.

12. korak: Zaključki

Legenda o valovni dolžini:

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

Senzor AS7263 NIR je bil uporabljen za merjenje spektralne odbojnosti kavnih zrn pri 6 različnih valovnih dolžinah za nepraženo kavo ter svetlo, srednje in temno praženo. Rezultati senzorja kažejo, da se infrardeča odbojnost zmanjšuje z višjo stopnjo praženja na vseh testiranih valovnih dolžinah. Ugotovljeno je bilo, da je valovna dolžina z največjo variacijo glede na stopnjo praženja 860 nm. Ta sistem zagotavlja hitro in enostavno uporabo za merjenje stopnje praženja kavnih zrn brez povezave. Podatki s tega senzorja bodo pržilnikom za kavo zagotovili dodatno metodo nadzora kakovosti z zagotavljanjem ponavljajočih se praženj in zmanjšanjem človeških napak. Nadaljnje delo je potrebno za povezovanje infrardečih podatkov z industrijskimi standardi.

Korak: Posebna zahvala…

• Timothy Bowser - svetovalec
• Ning Wang - član odbora
• Dr. Paul Weckler - član odbora
• Dan Jolliff - US Roaster Corp.
• Connor Cox - Center za napredek znanosti in tehnologije v Oklahomi
• Oddelek za biosisteme in kmetijsko inženirstvo na državni univerzi Oklahoma, Stillwater, OK
• Center za hrano in kmetijske izdelke na državni univerzi Oklahoma, Stillwater, OK