Graad van gebraaide infrarooi ontleder vir koffiebranders: 13 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Inleiding

Koffie is 'n drank wat wêreldwyd verbruik word vanweë sy sensoriese en funksionele eienskappe. Koffie se smaak, aroma, kafeïen en antioksidantinhoud is slegs 'n paar eienskappe wat die koffiebedryf so suksesvol gemaak het. Hoewel die oorsprong, kwaliteit en spesies van die groenbone almal die kwaliteit van die eindproduk beïnvloed, is die rooster van koffie die belangrikste faktor.

Gewoonlik, tydens die braai, gebruik die gebraaide meester ('n hoogs opgeleide individu) eienskappe van die boontjies, soos temperatuur, tekstuur, reuk, klank en kleur om die braai dienooreenkomstig te evalueer en aan te pas. Na braai word die koffiebone beoordeel om die kwaliteit van die boontjies te verseker. Die Agtron Process Analyzer is 'n industriestandaard instrument wat gebruik word om die groep roastof koffiebone te meet met behulp van naby-infrarooi verkorte spektrofotometrie. Die graad van gebraai is in wese 'n meting van die kwaliteit van die koffie, gebaseer op die omvang van die hitte wat tydens die braai oorgedra word, en kategoriseer koffie in ligte, medium en donker gebraai.

Daar is onlangs 'n groei van klein braai-ondernemings wat persoonlike braaivleisbakke aanbied. Hierdie ondernemings is op soek na goedkoper alternatiewe vir die huur en opleiding van 'n gebraaide meester of die gebruik van die duur Agtron Process Analyzer. Die graad van gebraaide infrarooi ontleder vir koffiebranders, soos beskryf in hierdie dokument, is 'n goedkoop manier om die graad van gebraaide koffiebone te meet. Die Degree of Roast Infrared Analyzer gebruik 'n toetser, 'n hulpmiddel wat op koffiebraaiers gevind word om die koffie tydens die braai te proe, om 'n monster koffie te hou. Die toetser word in die ontleder geplaas waar die AS7263 NIR Spectral sensor gebruik word om 6 verskillende infrarooi bande (610, 680, 730, 760, 810 en 860nm) te meet. Die reflektansiemetings word via Bluetooth oorgedra en kan dan gekorreleer word met die graad van gebraai. Die ontleder moet eers gekalibreer word deur op 'n knoppie aan die binnekant van die boks te druk waarin die PVC as 'n witbalans gebruik word, aangesien dit 'n relatiewe plat weerkaatsing in die spektrale bereik het wat die sensor bespeur.

Stap 1: materiaal

Lys van materiaal

1. SparkFun Qwiic Shield (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. SparkFun Qwiic -aansluiting (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. SparkFun AS7263 NIR Spektrale Sensor (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 x VCC 6150 lampe 5V.06A (gloeilampe) (https://www.mouser.com/)
5. 2 x kort drukknoppies
6. 2 x 10kOhm weerstande
7. DC Barrel Jack Female (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. HC-05 Bluetooth-module (https://www.amazon.com/)
9. Krag skakelaar
10. Solid-state-relais (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. 1/2 "PVC -dop
12. 1/2 "x 1/2" x 3/4 "PVC T -stuk
13. Craft Box (stokperdjie -lobby)
14. Arduino Uno
15. Tryer
16. 5V 2A kragtoevoer (https://www.adafruit.com/product/276)

17. USB -kabel - Standaard A -B (programmeerkabel)

Notas oor materiaal

VCC 6150 lampe - Dit is gloeilampe wat gekies word vanweë hul hoë infrarooi uitset. Die gloeilampe word gebruik in plaas van die LED -lig op die AS7263 -module, omdat die ingeboude LED nie die infrarooi uitset uitstraal wat nodig is om van die koffiebone te reflekteer en daarna deur die sensor gemeet te word nie. Boonop is dit belangrik om daarop te let dat die gloeilampe in hierdie ontwerp van die 5V 2A -kragbron aangedryf word en deur die Arduino via 'n relais beheer word. SparkFun bied wel twee aan boord soldeerstukke op die AS7263 -module vir die drywing en beheer van 'n hulpligbron, maar hierdie penne word nie gebruik nie, omdat dit nie genoeg spanning of stroom verskaf om die gekose gloeilampe voldoende te voed nie.

SparkFun Qwiic Shield - Hierdie skild word gebruik vanweë die vermoë om maklik via 'n Qwicc -aansluiting aan die AS7263 -sensor te koppel. Die skild bied ook 3.3V logiese vlakverskuiwing en 'n groot prototipe -gebied.

Solid State Relay - Hierdie soort relais is gekies vanweë die vinnige en stil skakelfunksies, maar dit is duur en onnodig, aangesien 'n standaard elektriese relais ook sou werk. As u 'n standaard elektriese relais gebruik, moet die kode moontlik gewysig word om die monsterneming en kalibrasieproses te vertraag.

PVC -grootte - Die PVC -grootte is gekies as gevolg van die deursnee van die toetser byderhand en moet verander word as u 'n ander grootte prober gebruik.

HC-05 Bluetooth-module-'n instruksies (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Bluetooth-Mod/) is gebruik om die baud te verander koers van die module van 9600 tot 115200 om by die baud -tempo van die AS7263 te pas.

Stap 2: Bedradingsdiagram

S1 - Skakelaar

SSR1 - Solid State Relay

B1 - Steekproefknoppie

B2 - Kalibrasie -knoppie

R1 - 10kOhm Weerstand

Weerstand van R2 - 10 kOhm

L1, L2, L3, L4 - Gloeilampe

Stap 3: Monteer gloeilampe op die AS7263

'N 3D -gedrukte bevestigingsring (STL verskaf) is gemaak om die lampe om die sensor te hou. Die lampe is parallel bedraad en warm gom is gebruik om te voorkom dat die lampe aan mekaar raak. Vloeibare rubberisolasie kan gebruik word in plaas van warm gom. Vervolgens is klein drade gebruik om die monteerring aan die sensor vas te maak deur die drade deur die gate op die sensor vas te maak.

Stap 4: Monteer die Tryer -poort

'N Gat is aan die agterkant van die PVC -dop geboor om die kort drukknop te plaas. Die 3/4 duim -kant van die PVC -tee is afgesny en ritsbande is gebruik om die sensor aan die poort vas te maak. Die lengte van die tee moet moontlik aangepas word om die grootte van die probeerder te pas. 'N Kerf is ingesit aan die poortkant van die PVC -tee om die boontjie -monster in die koker met die sensor in lyn te bring.

Stap 5: Bedrading van die Solid State Relay en kragskakelaar

Die ligte hiervan is in serie bedraad met 'n solid state relais en 'n DC -vataansluiting.

Die Vin op die Qwiic -skild is deur 'n kragskakelaar aan die DC -vataansluiting gekoppel.

Die grond op die Qwiic -skild was verbind met die grond van die DC -vataansluiting.

Stap 6: Bedrading van die kalibrasie -knoppie

Die kalibrasie -knoppie is met 'n weerstand aan die krag, Digital 2, gekoppel en met die grond gemonteer.

Stap 7: Bedrading van die monsternemingsknoppie

Die monsternemingsknoppie is met 'n weerstand op die krag, Digital 3 en die aarde gekoppel.

Stap 8: Sluit die ingang aan op die Solid State Relay

Die ingangskant van die vaste toestand -relais is aan Digital 5 en op die aarde gekoppel.

Stap 9: Bedrading van die Bluetooth -module

Die Bluetooth -module is bedraad volgens die bedradingsdiagram.

VCC - 5V

RXD - Digitaal 11

TXD - Digitaal 10

GND - GND

Stap 10: Kode

Laai die gegewe kode na die Arduino Uno op met behulp van die programmeerkabel.

As verwysing bied SparkFun 'n opstartgids vir die AS726x (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi)

LET WEL !! As u die kode toets, moet u seker maak dat die Arduino nie krag ontvang van beide die 5V -kragtoevoer EN die programmeringskabel nie. Dit sal die Arduino braai

Stap 11: Resultate via Bluetooth vertoon

Laai Bluetooth Electronics deur keuwlsoft van die Google Play -winkel af om die Bluetooth -resultate te vertoon. Stoor die DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl -lêer in die keulsoft -lêergids in die interne stoor van die Bluetooth -toestel. Gebruik die stoor -ikoon in die app om die kwl -lêer te laai. Koppel dan aan die HC-05 Bluetooth-module en voer die gelaaide lêer uit.

Stap 12: Gevolgtrekkings

Golflengte legende:

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

Die AS7263 NIR -sensor is gebruik om die spektrale weerkaatsing van koffiebone op 6 verskillende golflengtes vir ongeroosterde koffie sowel as ligte, medium en donker gebraai te meet. Die resultate van die sensor toon dat infrarooi reflektansie afneem met hoër grade braai oor alle geteste golflengtes. Daar is gevind dat die golflengte met die grootste variasie in ooreenstemming met die graad van gebraai 860 nm is. Hierdie stelsel bied 'n vinnige en maklik gebruikbare basis vir die aflynmeting van die graad van gebraaide koffiebone. Gegewens van hierdie sensor bied koffiebraaiers 'n bykomende metode vir kwaliteitsbeheer deur herhaalbare braaiplekke te verseker en menslike foute te verminder. Verdere werk moet gedoen word om die infrarooi data met industriestandaarde te korreleer.

Stap 13: 'n Spesiale dank aan …

• Dr Timothy Bowser - adviseur
• Dr. Ning Wang - Komiteelid
• Dr. Paul Weckler - Komiteelid
• Dan Jolliff - US Roaster Corp.
• Connor Cox - Oklahoma -sentrum vir die bevordering van wetenskap en tegnologie
• Die departement van biostelsels en landbou -ingenieurswese aan die Oklahoma State University, Stillwater, OK
• Die sentrum vir voedsel en landbouprodukte aan die Oklahoma State University, Stillwater, OK