Röstitud infrapunaanalüsaatori aste kohvi röstrite jaoks: 13 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Sissejuhatus

Kohv on jook, mida tarbitakse kogu maailmas nii oma sensoorsete kui ka funktsionaalsete omaduste poolest. Kohvi maitse, aroom, kofeiin ja antioksüdantide sisaldus on vaid mõned omadused, mis on kohvitööstuse nii edukaks teinud. Kuigi roheliste ubade päritolu, kvaliteet ja liigid mõjutavad lõpptoote kvaliteeti, on kohvi röstimine kõige mõjukam tegur.

Tavaliselt kasutab röstimismeister (kõrgelt koolitatud inimene) röstimise ajal röstimise hindamiseks ja kohandamiseks ubade omadusi, nagu temperatuur, tekstuur, lõhn, heli ja värv. Pärast röstimist hinnatakse kohviube, et tagada oade kvaliteet. Agtroni protsessianalüsaator on tööstusharu standardseade, mida kasutatakse röstitud kohviubade kraadi mõõtmiseks, kasutades infrapuna-lühendatud spektrofotomeetriat. Röstimisaste on põhimõtteliselt kohvi kvaliteedi mõõtmine, mis põhineb röstimise ajal ülekantud soojuse ulatusel ning liigitab kohvi heledate, keskmiste ja tumedate rösti hulka.

Viimasel ajal on kasvanud väikesed röstimisfirmad, kes pakuvad kohapealseid rösti. Need ettevõtted otsivad odavamaid alternatiive röstimeistri palkamiseks ja koolitamiseks või kalli Agtroni protsessianalüsaatori kasutamiseks. Selles dokumendis kirjeldatud Röstitud infrapunaanalüsaatori kraad, nagu on kirjeldatud käesolevas dokumendis, on mõeldud odavaks vahendiks kohviubade röstimisastme mõõtmiseks. Röstitud infrapunaanalüsaatori kraad kasutab kohviproovi hoidmiseks proovijat - tööriista, mis on leitud kohvi röstritel ja mida kasutatakse röstimise ajal kohvi proovimiseks. Proovija sisestatakse analüsaatorisse, kus AS7263 NIR Spectral andurit kasutatakse kuue erineva infrapuna riba (610, 680, 730, 760, 810 ja 860nm) mõõtmiseks. Peegeldusmõõtmised edastatakse Bluetoothi kaudu ja neid saab seejärel seostada röstimisastmega. Analüsaator tuleb esmalt kalibreerida, vajutades selle karbi siseküljel asuvat nuppu, milles kasutatakse valge tasakaaluna PVC -d, kuna sellel on suhteliselt lame peegeldusandur spektrivahemikus.

Samm: materjalid

Materjalide loetelu

1. SparkFun Qwiic Shield (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. SparkFun Qwiic Connector (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. SparkFun AS7263 NIR spektraalandur (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 x VCC 6150 lampi 5V.06A (hõõglambid) (https://www.mouser.com/)
5. 2 x hetkelisi nuppe
6. 2 x 10 kOhm takisti
7. DC Barrel Jack Female (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. HC-05 Bluetooth-moodul (https://www.amazon.com/)
9. Toitelüliti
10. Tahkisrelee (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. 1/2 "PVC kork
12. 1/2 "x 1/2" x 3/4 "PVC tee
13. Käsitöökast (hobifuajee)
14. Arduino Uno
15. Proovija
16. 5V 2A toiteallikas (https://www.adafruit.com/product/276)

17. USB -kaabel - standard A -B (programmeerimiskaabel)

Märkused materjalide kohta

VCC 6150 lambid - need on hõõglambid, mis on valitud nende kõrge infrapunakiirguse tõttu. Hõõglampe kasutatakse AS7263 mooduli LED -tule asemel, kuna sisseehitatud LED ei kiirga infrapunaväljundit, mis on vajalik kohviubade peegeldamiseks ja mida andur hiljem mõõdab. Lisaks on oluline märkida, et selles konstruktsioonis töötavad hõõglambid 5V 2A toiteallikast ja neid juhib relee kaudu Arduino. SparkFun pakub lisavalgusallika toiteks ja juhtimiseks kaks sisseehitatud jootmisnõela AS7263 moodulil, kuid neid tihvte ei kasutata, kuna need ei paku piisavalt hõõglampide piisavaks toiteks pinget ega voolutugevust.

SparkFun Qwiic Shield - seda kilpi kasutatakse selle võimaluse tõttu hõlpsasti Qwicci pistiku kaudu AS7263 anduriga ühenduda. Samuti pakub kilp nii 3,3 V loogika taseme nihutamist kui ka suurt prototüüpimispiirkonda.

Tahkisrelee - selline relee valiti selle kiire ja vaikse lülitusvõime tõttu, kuid see on kallis ja mittevajalik, kuna ka tavaline elektriline relee töötaks. Kui kasutate tavalist elektrilist releed, võib proovi võtmise ja kalibreerimise protsessi aeglustamiseks olla vaja koodi muuta.

PVC suurus - PVC suurus valiti käepärase proovija läbimõõdu tõttu ja seda tuleks muuta, kui kasutate erineva suurusega proovitööriista.

HC-05 Bluetooth-moodul-boodi muutmiseks kasutati juhiseid (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Bluetooth-Mod/). mooduli kiirus 9600 kuni 115200, et see vastaks AS7263 andmeedastuskiirusele.

2. samm: juhtmestiku skeem

S1 - toitelüliti

SSR1 - tahkis -relee

B1 - proovivõtu nupp

B2 - kalibreerimisnupp

R1 - 10 kOhm takisti

R2 - 10 kOhm takisti

L1, L2, L3, L4 - hõõglambid

3. samm: põlevate pirnide paigaldamine AS7263 külge

Lampide hoidmiseks anduri ümber valmistati 3D trükitud kinnitusrõngas (kaasas STL). Lambid ühendati paralleelselt ja kasutati kuuma liimi, et lampide juhtmed üksteist ei puudutaks. Kuuma liimi asemel võib kasutada vedelat kummist isolatsiooni. Seejärel kasutati kinnitusrõnga kinnitamiseks anduri külge pisikesi juhtmeid, sidudes juhtmed läbi anduril olevate aukude.

Samm: pange proovija port kokku

Hetkelise vajutusnupu mahutamiseks puuriti auk PVC korgi taha. PVC -tee 3/4 külg lõigati ära ja anduri kinnitamiseks proovipordi külge kasutati tõmblukke. Võimalik, et tee pikkust tuleb kohandada, et see vastaks proovija suurusele. Sisse pandi sälk. PVC tee pordipool, et joondada proovija oaproov anduriga.

Samm: tahkisrelee ja toitelüliti juhtmestik

Valgustid ühendati järjestikku tahkis -relee ja alalisvoolu tünnipistikuga.

Qwiici kilbil olev Vin ühendati toitelüliti kaudu alalisvoolu tünnipistikuga.

Qwiici kilbi maandus oli ühendatud DC tünnipistiku maandusega.

6. samm: kalibreerimisnupu juhtmestik

Kalibreerimisnupp ühendati toiteallika, Digital 2 ja maandusega takisti abil.

Samm 7: proovivõtunupu juhtmestik

Proovivõtu nupp ühendati toiteallikaga, Digital 3 ja maandati takisti abil.

Samm 8: SISENDI ühendamine tahkisrelee külge

Tahkisrelee sisendpool ühendati Digital 5 -ga ja maandati.

Samm: Bluetooth -mooduli ühendamine

Bluetooth -moodul ühendati vastavalt kaasasolevale ühendusskeemile.

VCC - 5V

RXD - digitaalne 11

TXD - digitaalne 10

GND - GND

10. samm: kood

Laadige programmeerimiskaabli abil Arduino Unole esitatud kood üles.

SparkFun pakub viitena AS726x käivitusjuhendit (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi)

ETTEVAATUST !! Koodi testimisel veenduge, et Arduino ei saaks energiat nii 5 V toiteallikast kui ka programmeerimiskaablist. See praadib Arduinot

Samm: tulemuste kuvamine Bluetoothi kaudu

Bluetoothi tulemuste kuvamiseks laadige Google Play poest alla Bluetoothi elektroonika saidilt keuwlsoft. Salvestage fail DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl Bluetooth -seadme sisemälus olevasse keulsofti kausta. Kasutage kwl -faili laadimiseks rakenduses salvestusikooni. Seejärel looge ühendus HC-05 Bluetooth-mooduliga ja käivitage laaditud fail.

12. samm: Järeldused

Lainepikkuse legend:

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

AS7263 NIR andurit kasutati kohviubade spektraalse peegelduvuse mõõtmiseks 6 erineval lainepikkusel nii röstimata kohvi kui ka heledate, keskmiste ja tumedate röstide puhul. Anduri tulemused näitavad, et infrapunapeegeldus väheneb kõrgema röstimisastmega kõigil testitud lainepikkustel. Leiti, et lainepikkus, millel on suurim erinevus vastavalt röstimisastmele, oli 860 nm. See süsteem pakub kiiret ja hõlpsasti kasutatavat alust kohviubade röstimisastme võrguühenduseta mõõtmiseks. Selle anduri andmed pakuvad kohvi röstijatele täiendavat kvaliteedikontrolli meetodit, tagades korduva röstimise ja vähendades inimlikke vigu. Infrapunaandmete vastavusse viimiseks tööstusharu standarditega tuleb teha täiendavat tööd.

Samm: eriline tänu…

• Dr Timothy Bowser - nõustaja
• Dr Ning Wang - komitee liige
• Dr Paul Weckler - komitee liige
• Dan Jolliff - USA Roaster Corp.
• Connor Cox - Oklahoma teaduse ja tehnoloogia edendamise keskus
• Oklahoma osariigi ülikooli biosüsteemide ja põllumajandustehnika osakond, Stillwater, OK
• Oklahoma osariigi ülikooli toidu- ja põllumajandustoodete keskus, Stillwater, OK