Qəhvə qovurma maşınları üçün qızardılmış infraqırmızı analizator dərəcəsi: 13 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Giriş

Qəhvə həm həssas, həm də funksional xüsusiyyətlərinə görə dünyada istehlak edilən bir içkidir. Qəhvənin dadı, aroması, kofein və antioksidan tərkibi qəhvə sənayesini bu qədər uğurlu edən bir neçə keyfiyyətdir. Yaşıl lobya mənşəyi, keyfiyyəti və növləri son məhsulun keyfiyyətinə təsir etsə də, qəhvənin qovrulması ən təsirli faktordur.

Tipik olaraq, qovurma zamanı qovurma ustası (yüksək təhsilli bir şəxs) qovruğu qiymətləndirmək və buna uyğun olaraq tənzimləmək üçün fasulyənin temperatur, toxuması, qoxusu, səsi və rəngi kimi xüsusiyyətlərindən istifadə edir. Qovurduqdan sonra qəhvə dənələri fasulyənin keyfiyyətini yoxlamaq üçün qiymətləndirilir. Agtron Proses Analizatoru, yaxın infraqırmızı qısaldılmış spektrofotometriyadan istifadə edərək qızardılmış qəhvə dənələrinin dərəcəsini ölçmək üçün istifadə olunan sənaye standartlı bir cihazdır. Qovurma dərəcəsi, əslində, qovurma zamanı ötürülən istiliyin dərəcəsinə əsaslanaraq qəhvənin keyfiyyətinin ölçülməsi və qəhvənin yüngül, orta və qaranlıq qızardılmışlara bölünməsidir.

Son zamanlarda xüsusi bişmiş qızartma məhsulları təklif edən kiçik qovurma şirkətləri artdı. Bu şirkətlər bir qızartma ustası işə götürmək və ya öyrətmək və ya bahalı Agtron Process Analyzer istifadə etmək üçün daha ucuz alternativlər axtarırlar. Bu sənəddə təsvir edildiyi kimi, Qəhvə Qovurma üçün Qızardılmış İnfraqırmızı Analizatoru dərəcəsi, qəhvə lobya qovurma dərəcəsini ölçmək üçün ucuz bir vasitədir. Qızartma dərəcəsi İnfraqırmızı Analizatoru, qəhvə nümunəsini tutmaq üçün qızartma zamanı qəhvəni nümunə götürmək üçün istifadə edilən qəhvə qovurma maşınlarında olan bir sınayıcıdan istifadə edir. Sınaq cihazı AS7263 NIR Spectral sensorunun 6 fərqli infraqırmızı diapazonu (610, 680, 730, 760, 810 və 860nm) ölçmək üçün istifadə edildiyi analizatora daxil edilir. Yansıtma ölçüləri Bluetooth vasitəsilə ötürülür və sonra qovurma dərəcəsi ilə əlaqələndirilə bilər. Analizator, əvvəlcə sensorun aşkar etdiyi spektral diapazonda nisbətən düz bir əksə malik olduğu üçün PVC -nin ağ balans olaraq istifadə edildiyi qutunun içindəki bir düyməyə basaraq kalibr edilməlidir.

Addım 1: Materiallar

Materialların siyahısı

1. SparkFun Qwiic Shield (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. SparkFun Qwiic Bağlayıcısı (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. SparkFun AS7263 NIR Spektral Sensor (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 x VCC 6150 Lampalar 5V.06A (Akkor Ampüller) (https://www.mouser.com/)
5. 2 x Anlık Push düymələri
6. 2 x 10kOhm Rezistorlar
7. DC Barel Jack Qadın (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. HC-05 Bluetooth Modulu (https://www.amazon.com/)
9. Güc açarı
10. Qatı Hal Rölesi (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. 1/2 "PVC qapaq
12. 1/2 "x 1/2" x 3/4 "PVC Tee
13. Craft Box (Hobbi Lobisi)
14. Arduino Uno
15. Təcrübəçi
16. 5V 2A enerji təchizatı (https://www.adafruit.com/product/276)

17. USB Kabel - Standart A -B (Proqramlaşdırma Kabeli)

Materiallar haqqında qeydlər

VCC 6150 Lampaları - Yüksək infraqırmızı çıxışı səbəbindən seçilən közərmə lampalarıdır. AS7263 modulunda verilən LED işığının yerinə közərmə lampaları istifadə olunur, çünki göyərtədəki LED qəhvə dənələrinin əks olunması və sonradan sensor tərəfindən ölçülməsi üçün lazım olan infraqırmızı çıxışı yaymır. Əlavə olaraq qeyd etmək lazımdır ki, bu dizaynda közərmə lampaları 5V 2A enerji mənbəyindən işləyir və Arduino tərəfindən bir röle ilə idarə olunur. SparkFun, AS7263 modulunda köməkçi bir işıq mənbəyini gücləndirmək və idarə etmək üçün iki ədəd lehimləmə pinləri təmin edir, lakin seçilmiş közərmə lampalarını kifayət qədər gücləndirmək üçün kifayət qədər gərginlik və ya amper təmin etmədikləri üçün bu pinlər istifadə edilmir.

SparkFun Qwiic Shield - Bu qalxan AS7263 sensoruna Qwicc konnektoru vasitəsilə asanlıqla qoşulma qabiliyyətinə görə istifadə olunur. Qalxan həm 3.3V məntiq səviyyəsi dəyişməsini, həm də geniş bir prototip sahəsini təmin edir.

Solid State Relay - Bu tip röle sürətli və səssiz keçmə qabiliyyətinə görə seçilmişdir, lakin standart elektrik rölesinin də işləyəcəyi üçün bahalı və lazımsızdır. Standart bir elektrik rölesi istifadə edildikdə, nümunə götürmə və kalibrləmə prosesini yavaşlatmaq üçün kodun dəyişdirilməsi lazım ola bilər.

PVC ölçüsü - PVC ölçüsü, əlindəki sınağın diametrinə görə seçildi və fərqli bir ölçü sınağı istifadə edildikdə dəyişdirilməlidir.

HC-05 Bluetooth Modulu-Baudu dəyişdirmək üçün təlimatlandırılanlardan (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Bluetooth-Mod/) istifadə edilmişdir. 967 -dən 115200 -ə qədər olan modulun AS7263 -in baud sürətinə uyğun olması.

Addım 2: Bağlama Şeması

S1 - Güc açarı

SSR1 - Qatı Hal Rölesi

B1 - Nümunə götürmə düyməsi

B2 - Kalibrləmə düyməsi

R1 - 10kOhm müqavimət

R2 - 10kOhm müqavimət

L1, L2, L3, L4 - Közərmə lampaları

Addım 3: AS7263 -ə uyğun olmayan ampullərin quraşdırılması

Sensorun ətrafındakı lampaları tutmaq üçün 3D çaplı montaj halqası (STL verilir) hazırlanmışdır. Lampalar paralel olaraq bağlanmış və lampaların uclarının bir -birinə toxunmaması üçün isti yapışqan istifadə edilmişdir. İsti yapışqan yerinə maye rezin izolyasiya istifadə edilə bilər. Daha sonra, telləri sensordakı deliklərdən bağlayaraq montaj halqasını sensora bağlamaq üçün kiçik tellərdən istifadə edilmişdir.

Addım 4: Tryer Portunu yığın

PVC qapağının arxasına bir anlıq düyməni yerləşdirmək üçün bir çuxur qazılmışdır. PVC tee 3/4 tərəfi kəsildi və fermuardan istifadə edərək sensoru sınağın limanına bağlamaq mümkün oldu. Təyin uzunluğunu sınağın ölçüsünə uyğunlaşdırmaq lazım ola bilər. paxlalı nümunəni sensora uyğunlaşdırmaq üçün PVC çubuğunun liman tərəfi.

Addım 5: Qatı Hal Rölesinin və Güc Şalterinin Kabellənməsi

İşıqlar, bərk hal rölesi və DC barel jakı ilə seriyalı olaraq bağlanmışdır.

Qwiic qalxanındakı Vin, güc açarı vasitəsi ilə DC barel jakına qoşuldu.

Qwiic qalxanındakı Ground, DC barel yuvasının zəmininə bağlanmışdı.

Addım 6: Kalibrləmə düyməsini bağlayın

Kalibrləmə düyməsi bir rezistor istifadə edərək gücə, rəqəmsal 2 -yə və yerə qoşuldu.

Addım 7: Nümunə götürmə düyməsini bağlayın

Nümunə götürmə düyməsi bir rezistor istifadə edərək gücə, rəqəmsal 3 -ə və yerə qoşuldu.

Addım 8: Qatı Hal Rölesine GİRİŞin bağlanması

Qatı hal rölesinin giriş tərəfi Digital 5 -ə və yerə bağlanmışdır.

Addım 9: Bluetooth Modulunun naqillərinin çəkilməsi

Bluetooth Modulu, verilən sxemə uyğun olaraq bağlanmışdır.

VCC - 5V

RXD - Rəqəmsal 11

TXD - Rəqəmsal 10

GND - GND

Addım 10: Kod

Proqramlaşdırma kabelindən istifadə edərək verilən kodu Arduino Uno -ya yükləyin.

İstinad olaraq, SparkFun AS726x üçün bir başlanğıc bələdçisi təqdim edir (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi)

DİQQƏT !! Kodu sınayarkən Arduinonun həm 5V enerji təchizatından, həm də proqramlaşdırma kabelindən enerji almadığından əmin olun. Bu Arduino qovuracaq

Addım 11: Nəticələrin Bluetooth vasitəsilə göstərilməsi

Bluetooth nəticələrini göstərmək üçün Google Play Mağazasından keuwlsoft ilə Bluetooth Electronics yükləyin. DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl faylını Bluetooth cihazının daxili yaddaşındakı keulsoft qovluğuna qeyd edin. Kwl faylını yükləmək üçün tətbiqdəki qeyd simvolundan istifadə edin. Sonra, HC-05 Bluetooth Moduluna qoşulun və yüklənmiş faylı işə salın.

Addım 12: Nəticələr

Dalğa Boyu Əfsanəsi:

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

AS7263 NIR sensoru, qızdırılmamış qəhvə, həmçinin yüngül, orta və qaranlıq qovurma üçün 6 fərqli dalğa uzunluğunda qəhvə dənələrinin spektral əks olunmasını ölçmək üçün istifadə edilmişdir. Sensordan alınan nəticələr göstərir ki, infraqırmızı yansıtma bütün sınaqdan keçirilmiş dalğa uzunluqlarında daha yüksək qızartma dərəcəsi ilə azalır. Qovurma dərəcəsinə görə ən böyük dəyişikliyə malik dalğa uzunluğunun 860nm olduğu təsbit edildi. Bu sistem qəhvə dənələrinin qovrulma dərəcəsinin oflayn ölçülməsi üçün sürətli və istifadəsi asan bir əsas təmin edir. Bu sensordan alınan məlumatlar, qəhvə qovurma maşınlarına təkrarlanan qovurma təmin etmək və insan səhvlərini azaltmaqla əlavə keyfiyyətə nəzarət üsulu təqdim edəcək. İnfraqırmızı məlumatların sənaye standartları ilə əlaqələndirilməsi üçün əlavə işlər görülməlidir.

Addım 13: Xüsusi Təşəkkürlər …

• Dr. Timothy Bowser - Məsləhətçi
• Dr. Ning Wang - Komitə Üzvü
• Dr. Paul Weckler - Komitə Üzvü
• Dan Jolliff - ABŞ Roaster Corp.
• Connor Cox - Oklahoma Elm və Texnologiyanın İnkişaf Mərkəzi
• Oklahoma Dövlət Universitetinin Biyosistemlər və Kənd Təsərrüfatı Mühəndisliyi Bölümü, Stillwater, OK
• Oklahoma Dövlət Universitetinin Qida və Kənd Təsərrüfatı Məhsulları Mərkəzi, Stillwater, OK