Degree ng Roast Infrared Analyzer para sa Coffee Roasters: 13 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Panimula

Ang kape ay isang inumin na natupok sa buong mundo para sa parehong pandama at pagganap na mga katangian. Ang lasa ng aroma, aroma, caffeine at nilalaman ng antioxidant ay ilan lamang sa mga katangian na naging matagumpay sa industriya ng kape. Habang ang pinagmulan ng berdeng beans, kalidad, at species ay ang lahat ay nakakaapekto sa kalidad ng end product, ang litson ng kape ang pinaka nakakaimpluwensyang kadahilanan.

Karaniwan, sa panahon ng litson, ang inihaw na master (isang may mataas na pagsasanay na indibidwal) ay gumagamit ng mga katangian ng beans tulad ng temperatura, pagkakayari, amoy, tunog, at kulay upang suriin at ayusin ang inihaw na naaayon. Pagkatapos ng litson, ang mga beans ng kape ay tasahin upang matiyak ang kalidad ng bean. Ang Agtron Process Analyzer ay isang instrumento sa pamantayan ng industriya na ginagamit upang sukatin ang antas ng litson ng mga litsong kape gamit ang malapit-infrared na pinaikling spectrophotometry. Ang antas ng inihaw ay mahalagang isang pagsukat ng kalidad ng kape batay sa lawak ng init na inilipat sa panahon ng inihaw at ikinategorya ang kape sa ilaw, daluyan at madilim na litson.

Kamakailan ay may isang paglago ng mga maliliit na kumpanya ng litson na nag-aalok ng mga pasadyang in-house roast. Ang mga kumpanyang ito ay naghahanap ng mas mura na mga kahalili sa pagkuha ng trabaho at pagsasanay sa isang inihaw na master o paggamit ng mamahaling Agtron Process Analyzer. Ang Degree of Roast Infrared Analyzer para sa Coffee Roasters, tulad ng inilarawan sa dokumentong ito, ay sinadya upang maging isang murang paraan ng pagsukat sa antas ng inihaw na mga beans ng kape. Ang Degree of Roast Infrared Analyzer ay gumagamit ng isang tryer, isang tool na matatagpuan sa mga roasters ng kape na ginamit upang mai-sample ang kape sa litson, upang humawak ng isang sample ng kape. Ang sumusubok ay ipinasok sa analyzer kung saan ginagamit ang AS7263 NIR Spectral sensor upang sukatin ang 6 na magkakaibang mga infrared band (610, 680, 730, 760, 810, at 860nm). Ang mga sukat ng pagsasalamin ay ipinapadala sa pamamagitan ng Bluetooth at maaaring maiugnay sa antas ng inihaw. Ang analyzer ay dapat munang i-calibrate sa pamamagitan ng pagpindot sa isang pindutan sa loob ng kahon kung saan ang PVC ay ginagamit bilang isang puting balanse dahil mayroon itong isang medyo patag na pagsasalamin sa saklaw ng parang multo na nakita ng sensor.

Hakbang 1: Mga Kagamitan

Listahan ng Mga Materyales

1. SparkFun Qwiic Shield (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. SparkFun Qwiic Connector (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. SparkFun AS7263 NIR Spectral Sensor (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 x VCC 6150 Lamps 5V.06A (Mga maliwanag na bombilya) (https://www.mouser.com/)
5. 2 x Mga sandali na Push button
6. 2 x 10kOhm Mga Resistor
7. DC Barrel Jack Babae (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. HC-05 Bluetooth Module (https://www.amazon.com/)
9. Paglipat ng Kuryente
10. Solid State Relay (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. 1/2 "PVC Cap
12. 1/2 "x 1/2" x 3/4 "Tee ng PVC
13. Craft Box (Hobby Lobby)
14. Arduino Uno
15. Tagatangka
16. 5V 2A power supply (https://www.adafruit.com/product/276)

17. USB Cable - Standard A-B (Programming Cable)

Mga Tala sa Mga Materyales

VCC 6150 Lamps - Ito ang napili na mga bombilya na maliwanag dahil sa kanilang mataas na output ng infrared. Ang mga bombilya na maliwanag na ilaw ay ginagamit sa halip na ang ilaw na LED na ibinigay sa AS7263 module dahil ang onboard LED ay hindi naglalabas ng infrared output na kinakailangan upang maipakita ang mga beans ng kape at kasunod na susukat ng sensor. Bilang karagdagan, mahalagang tandaan na sa disenyo na ito ang mga bombilya na maliwanag na ilaw ay pinalakas mula sa pinagmulan ng kuryente na 5V 2A at kinokontrol ng Arduino sa pamamagitan ng isang relay. Nagbibigay ang SparkFun ng dalawang onboard soldering pin sa AS7263 module para sa layunin ng pag-powering at pagkontrol ng isang auxiliary light na mapagkukunan, subalit ang mga pin na ito ay hindi ginagamit sapagkat hindi sila nagbibigay ng sapat na boltahe o amperage upang sapat na mapalakas ang napiling mga bombilya na maliwanag na maliwanag.

SparkFun Qwiic Shield - Ginagamit ang kalasag na ito dahil sa kakayahang madaling kumonekta sa AS7263 sensor sa pamamagitan ng isang konektor ng Qwicc. Nagbibigay din ang kalasag ng parehong pagbabago ng antas ng lohika ng 3.3V at isang malaking lugar na prototyping.

Solid State Relay - Ang ganitong uri ng relay ay napili dahil sa kanyang mabilis at tahimik na mga kakayahan sa paglipat, gayunpaman, ito ay mahal at hindi kinakailangan dahil gagana rin ang isang karaniwang kuryente. Kung gumagamit ng isang karaniwang electrical relay, maaaring kailanganing baguhin ang code upang mabagal ang proseso ng pag-sample at pagkakalibrate.

Laki ng PVC - Napili ang laki ng PVC dahil sa diameter ng tryer na nasa kamay at dapat mabago kung gumagamit ng iba't ibang laki ng pagsubok.

HC-05 Bluetooth Module - Isang itinuro (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Blu Bluetooth-Mod/) ang ginamit upang baguhin ang baud rate ng module mula 9600 hanggang 115200 upang tumugma sa rate ng baud ng AS7263.

Hakbang 2: Diagram ng Mga Kable

S1 - Power Switch

SSR1 - Solid State Relay

B1 - Button ng Sampling

B2 - Button ng Pagkakalibrate

R1 - 10kOhm Resistor

R2 - 10kOhm Resistor

L1, L2, L3, L4 - Mga bombilya na maliwanag na maliwanag

Hakbang 3: Pag-mount ng Mga Incadesent Bulbs sa AS7263

Ang isang naka-print na mounting ring na 3D (ibinigay ang STL) ay ginawa upang hawakan ang mga lampara sa paligid ng sensor. Ang mga lampara ay naka-wire nang kahanay at ang mainit na pandikit ay ginamit upang maiwasang magkadikit ang mga lead ng mga lampara. Maaaring magamit ang pagkakabukod ng likidong goma sa halip na mainit na pandikit. Susunod, ang maliliit na mga wire ay ginamit upang ma-secure ang mounting ring sa sensor sa pamamagitan ng pagtali ng mga wire sa mga butas na ibinigay sa sensor.

Hakbang 4: Ipunin ang Tryer Port

Ang isang butas ay drilled sa likod ng takip ng PVC upang mapaunlakan ang panandaliang pindutan ng itulak. Ang panig na 3/4 ng tee ng PVC ay pinutol at ginamit ang mga kurbatang zip upang ma-secure ang sensor sa port ng sumusubok. Ang haba ng katangan ay maaaring kailanganin upang ayusin upang mapaunlakan ang laki ng sumusubok. Ang isang bingaw ay inilagay sa ang bahagi ng port ng PVC tee upang ihanay ang sample ng bean sa tryer gamit ang sensor.

Hakbang 5: Pag-kable ng Solid State Relay at Power Switch

Ang mga ilaw mula sa ay naka-wire sa serye na may solidong relay ng estado at ang jack ng DC bariles.

Ang Vin sa kalasag ng Qwiic ay konektado sa DC barrel jack sa pamamagitan ng isang switch ng kuryente.

Ang Ground sa kalasag ng Qwiic ay konektado sa lupa ng DC barong jack.

Hakbang 6: Mga kable ng Calibration Button

Ang pindutan ng pagkakalibrate ay konektado sa kapangyarihan, Digital 2, at ground gamit ang isang risistor.

Hakbang 7: Mga kable ng Sampling Sampling

Ang pindutan ng sampling ay konektado sa kapangyarihan, Digital 3, at ground gamit ang isang risistor.

Hakbang 8: Pag-kable ng INPUT sa Solid State Relay

Ang input na bahagi ng solidong relay ng estado ay naka-wire sa Digital 5 at ground.

Hakbang 9: Mga kable sa Module ng Bluetooth

Ang Module ng Bluetooth ay naka-wire alinsunod sa ibinigay na diagram ng mga kable.

VCC - 5V

RXD - Digital 11

TXD - Digital 10

GND - GND

Hakbang 10: Code

I-upload ang code na ibinigay sa Arduino Uno gamit ang programming cable.

Bilang sanggunian, nagbibigay ang SparkFun ng isang gabay sa pagsisimula para sa AS726x (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi)

MAG-INGAT !! Kapag sinusubukan ang code siguraduhin na ang Arduino ay hindi tumatanggap ng lakas mula sa parehong 5V power supply AT ang programming cable. Ito ang magprito ng Arduino

Hakbang 11: Pagpapakita ng Mga Resulta Sa Pamamagitan ng Bluetooth

Upang maipakita ang mga resulta sa Bluetooth, mag-download ng Bluetooth Electronics sa pamamagitan ng keuwlsoft mula sa Google Play Store. I-save ang file na DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl sa keulsoft folder sa panloob na imbakan ng Bluetooth device. Gamitin ang icon na i-save sa app upang mai-load ang kwl file. Susunod, kumonekta sa HC-05 Bluetooth Module at patakbuhin ang na-load na file.

Hakbang 12: Mga Konklusyon

Legend ng Wavelength:

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

Ginamit ang AS7263 NIR sensor upang sukatin ang parang multo ng pagsasalamin ng mga beans ng kape sa 6 na magkakaibang haba ng daluyong para sa hindi na-inasahang kape pati na rin ang ilaw, katamtaman, at madilim na litson. Ipinapakita ng mga resulta mula sa sensor na ang infrared na pagsasalamin ay bumababa na may mas mataas na antas ng inihaw sa lahat ng nasubok na haba ng daluyong. Ang haba ng daluyong na may pinakamalaking pagkakaiba-iba alinsunod sa antas ng inihaw ay natagpuan na 860nm. Ang sistemang ito ay nagbibigay ng isang mabilis at madaling gamitin na batayan para sa offline na pagsukat ng antas ng inihaw na mga beans ng kape. Ang data mula sa sensor na ito ay magbibigay ng mga coffee roasters ng isang karagdagang paraan ng kontrol sa kalidad sa pamamagitan ng pagtiyak sa mga nauulit na inihaw at pagbawas sa error ng tao. Ang karagdagang trabaho ay kailangang gawin upang maiugnay ang infrared data sa mga pamantayan ng industriya.

Hakbang 13: Isang Espesyal na Salamat Sa…

• Dr. Timothy Bowser - Tagapayo
• Ning Ning - Miyembro ng Komite
• Paul Weckler - Miyembro ng Komite
• Dan Jolliff - US Roaster Corp.
• Connor Cox - Oklahoma Center para sa Pagsulong ng Agham at Teknolohiya
• Ang Kagawaran ng Biosystems at Engineering sa agrikultura sa Oklahoma State University, Stillwater, OK
• Ang Center ng Mga Produkto ng Pagkain at Pang-agrikultura sa Oklahoma State University, Stillwater, OK