Кофе қуыруға арналған қуырылған инфрақызыл анализатордың дәрежесі: 13 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Кіріспе

Кофе - бұл сезімтал және функционалды қасиеттері үшін бүкіл әлемде тұтынылатын сусын. Кофенің дәмі, хош иісі, кофеин және антиоксидант құрамы кофе индустриясын табысқа жеткізген бірнеше қасиеттер. Жасыл бұршақтардың шығу тегі, сапасы мен түрлері түпкі өнімнің сапасына әсер етсе, кофені қуыру - ең әсерлі фактор.

Әдетте, қуыру кезінде қуыру шебері (жоғары білімді адам) қуыруды бағалау және реттеу үшін температура, құрылым, иіс, дыбыс және түс сияқты бұршақтардың қасиеттерін қолданады. Қуырудан кейін дәннің сапасына көз жеткізу үшін кофе дәндері бағаланады. Agtron Process Analyzer-инфрақызыл инфрақызыл спектрофотометрияны қолдана отырып, қуырылған кофе дәндерінің деңгейін өлшеуге арналған салалық стандартты құрал. Қуыру дәрежесі - бұл қуыру кезінде берілетін жылу мөлшеріне негізделген кофенің сапасын өлшеу және кофені жеңіл, орташа және қою қуырылған деп бөледі.

Жақында жеке қуыру өнімдерін ұсынатын шағын қуыру компанияларының өсуі байқалды. Бұл компаниялар қуыру шеберін жалдау мен оқытудың немесе қымбат Agtron Process Analyzer -ді қолданудың арзан баламаларын іздейді. Бұл құжатта сипатталғандай, кофе қуыруға арналған қуырылған инфрақызыл анализатордың дәрежесі кофе дәндерінің қуырылу дәрежесін өлшеудің арзан құралы болып табылады. Қуырылған инфрақызыл анализатордың дәрежесі кофе үлгісін ұстау үшін қуыру кезінде кофені сынамалау үшін қолданылатын кофе қуырғыштарда табылған құралды пайдаланады. Сынақшы AS7263 NIR Spectral сенсоры 6 түрлі инфрақызыл диапазонды өлшеу үшін қолданылатын анализаторға енгізілген (610, 680, 730, 760, 810 және 860нм). Шағылысу өлшемдері Bluetooth арқылы беріледі, содан кейін қуыру дәрежесімен салыстыруға болады. Анализатор алдымен ПВХ ақ баланс ретінде қолданылатын қораптың ішкі жағындағы түймені басу арқылы калибрленуі керек, себебі ол сенсор анықтайтын спектрлік диапазонда салыстырмалы түрде тегіс шағылысуға ие.

1 -қадам: материалдар

Материалдар тізімі

1. SparkFun Qwiic Shield (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. SparkFun Qwiic қосқышы (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. SparkFun AS7263 NIR спектрлік сенсоры (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 x VCC 6150 5V.06A шамдары (қыздыру шамдары) (https://www.mouser.com/)
5. 2 x лездік батырмалар
6. 2 x 10 кОм резисторлар
7. DC баррель Джек әйел (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. HC-05 Bluetooth модулі (https://www.amazon.com/)
9. Қуат қосқышы
10. Қатты күй релесі (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. 1/2 дюйм ПВХ қақпағы
12. 1/2 «x 1/2» x 3/4 «ПВХ тетігі
13. Қолөнер қорабы (хобби лоббиі)
14. Ардуино Уно
15. Трирер
16. 5В 2А қуат көзі (https://www.adafruit.com/product/276)

17. USB кабелі - стандартты A -B (бағдарламалау кабелі)

Материалдар туралы ескертулер

VCC 6150 шамдары - бұл жоғары инфрақызыл шығуына байланысты таңдалған қыздыру шамдары. Қыздыру шамдары AS7263 модулінде берілген жарықдиодты шамның орнына қолданылады, себебі борттық жарықдиод кофе дәндерінің шағылуына қажет болатын инфрақызыл сәулені шығармайды және сенсормен өлшенеді. Сонымен қатар, бұл конструкцияда қыздыру шамдары 5В 2А қуат көзінен қоректенетінін және Arduino реле арқылы басқарылатынын ескерген жөн. SparkFun AS7263 модулінде қосалқы жарық көзін қосу және басқару үшін борттық екі дәнекер түйреуішпен қамтамасыз етеді, бірақ олар таңдалмаған қыздыру шамдарын жеткілікті қуатпен қамтамасыз ету үшін кернеуді немесе амперді қамтамасыз етпейтіндіктен пайдаланылмайды.

SparkFun Qwiic Shield - бұл қалқан AS7263 сенсорына Qwicc қосқышы арқылы оңай қосылу мүмкіндігіне байланысты қолданылады. Қалқан сонымен қатар логикалық деңгейдің 3.3В ауысуын және үлкен прототиптік аймақты қамтамасыз етеді.

Қатты күй эстафетасы - бұл реле жылдам және тыныш ауысу мүмкіндігіне байланысты таңдалды, бірақ ол қымбат және қажет емес, өйткені стандартты электр релесі де жұмыс істейді. Егер стандартты электрлік реле қолданылса, іріктеу мен калибрлеу процесін баяулату үшін кодты өзгерту қажет болуы мүмкін.

ПВХ өлшемі - ПВХ өлшемі қолдағы сынағыштың диаметріне байланысты таңдалды және оны басқа өлшемді сынағыш қолданған кезде өзгерту керек.

HC-05 Bluetooth модулі-Баудты өзгерту үшін нұсқаулықтар (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Bluetooth-Mod/) қолданылды. модульдің жылдамдығы 9600 -ден 115200 -ге дейін, AS7263 бер жылдамдығына сәйкес келеді.

2 -қадам: Сымдардың диаграммасы

S1 - қуат қосқышы

SSR1 - қатты дене релесі

B1 - іріктеу түймесі

B2 - калибрлеу түймесі

R1 - 10 кОм резистор

R2 - 10 кОм резистор

L1, L2, L3, L4 - қыздыру шамдары

3 -қадам: жарамсыз шамдарды AS7263 -ке орнату

Сенсордың айналасындағы шамдарды ұстап тұру үшін 3D баспа монтаждық сақина (STL қамтамасыз етілген) жасалды. Лампалар параллель сыммен қосылды және шамдардың сымдарының бір -біріне тиіп кетпеуі үшін ыстық желім қолданылды. Ыстық желімнің орнына сұйық резеңке оқшаулауды қолдануға болады. Одан кейін сымдарды сенсорда берілген тесіктерден байлау арқылы бекіту сақинасын сенсорға бекіту үшін ұсақ сымдар қолданылды.

4 -қадам: Tryer портын жинаңыз

ПВХ қақпағының артқы жағына шұңқырлы батырманы орналастыру үшін тесік бұрғыланды. ПВХ ойыншығының 3/4 дюймдік жағы кесіліп, датчикті сынақ портына бекіту үшін қысқыш байлаулар қолданылды. Трейлердің ұзындығын трикердің өлшеміне сәйкес келтіру үшін реттеу қажет болуы мүмкін. ПВХ футболкасының порт жағы бұршақ үлгісін сенсормен туралау үшін.

5 -қадам: Қатты күй релесі мен қуат қосқышын қосу

Шамдар тұрақты реле мен DC баррель ұясына қосылған.

Qwiic қалқанындағы Vin тұрақты ток баррелінің ұясына қуат қосқышы арқылы қосылды.

Qwiic қалқанындағы жер DC баррель ұясының жеріне қосылды.

6 -қадам: Калибрлеу түймесін қосу

Калибрлеу түймесі резистордың көмегімен қуатқа, Digital 2 -ге және жерге қосылды.

7 -қадам: іріктеу түймесін қосу

Таңдау түймесі резистордың көмегімен қуатқа, Digital 3 -ке және жерге қосылды.

8 -қадам: Қатты күй релесіне КІРІСТІ қосу

Қатты күй релесінің кіріс жағы Digital 5 пен жерге қосылды.

9 -қадам: Bluetooth модулін қосу

Bluetooth модулі берілген сымдар схемасына сәйкес қосылды.

VCC - 5В

RXD - сандық 11

TXD - сандық 10

GND - GND

10 -қадам: код

Бағдарламалық кабель арқылы Arduino Uno -ға берілген кодты жүктеңіз.

Анықтама ретінде SparkFun AS726x үшін іске қосу нұсқаулығын ұсынады (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi)

ЕСКЕРТУ !! Кодты тексеру кезінде Arduino 5В қуат көзінен де, бағдарламалау кабелінен де қуат алмайтынына көз жеткізіңіз. Бұл Arduino -ны қуырады

11 -қадам: Bluetooth арқылы нәтижелерді көрсету

Bluetooth нәтижелерін көрсету үшін Google Play дүкенінен keuwlsoft арқылы Bluetooth Electronics жүктеңіз. DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl файлын Bluetooth құрылғысының ішкі жадындағы keulsoft қалтасына сақтаңыз. Kwl файлын жүктеу үшін қолданбадағы сақтау белгісін пайдаланыңыз. Содан кейін HC-05 Bluetooth модуліне қосылыңыз және жүктелген файлды іске қосыңыз.

12 -қадам: Қорытынды

Толқын ұзындығы туралы аңыз:

• R - 610нм
• S - 680нм
• Т - 730нм
• U - 760 нм
• V - 810 нм
• В - 860нм

AS7263 NIR сенсоры кофе дәндерінің спектрлік шағылуын 6 түрлі толқын ұзындығында қуырылмаған кофе үшін, сондай -ақ жеңіл, орташа және қою қуырылған қуыру үшін өлшеу үшін пайдаланылды. Сенсордың нәтижелері көрсеткендей, инфрақызыл шағылу барлық сыналған толқын ұзындығы бойынша қуыру дәрежесінің жоғарылауымен төмендейді. Қуыру дәрежесіне қарай ең үлкен өзгерісі бар толқын ұзындығы 860 нм болды. Бұл жүйе кофе дәндерінің қуырылу дәрежесін офлайн режимінде өлшеудің жылдам және қарапайым негізін қамтамасыз етеді. Бұл сенсордан алынған мәліметтер кофе қуырғыштарға қайталанатын қуыруды қамтамасыз ету және адам қателіктерін азайту арқылы сапаны бақылаудың қосымша әдісін ұсынады. Инфрақызыл деректерді салалық стандарттарға сәйкестендіру бойынша қосымша жұмыс қажет.

13 -қадам: Сізге ерекше алғыс…

• Доктор Тимоти Боузер - кеңесші
• Доктор Нинг Ванг - Комитет мүшесі
• Доктор Пол Веклер - Комитет мүшесі
• Дэн Джоллифф - АҚШ Roaster Corp.
• Коннор Кокс - Оклахома ғылым мен технологияны дамыту орталығы
• Оклахома мемлекеттік университетінің биожүйелер және ауылшаруашылық инженериясы кафедрасы, Стиллуотер, ОК
• Оклахома штат университетінің Азық -түлік және ауылшаруашылық өнімдері орталығы, Стиллуотер, ОК