ხარისხი შემწვარი ინფრაწითელი ანალიზატორი ყავის შემწვარებისთვის: 13 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

შესავალი

ყავა არის სასმელი მთელს მსოფლიოში, როგორც სენსორული, ასევე ფუნქციური თვისებებით. ყავის გემო, არომატი, კოფეინი და ანტიოქსიდანტური შემცველობა მხოლოდ რამდენიმე თვისებაა, რამაც ყავის ინდუსტრია ასე წარმატებული გახადა. მიუხედავად იმისა, რომ მწვანე ლობიოს წარმოშობა, ხარისხი და სახეობა ყველა გავლენას ახდენს საბოლოო პროდუქტის ხარისხზე, ყავის გამოწვა ყველაზე გავლენიანი ფაქტორია.

როგორც წესი, გამოწვის დროს, შემწვარი ოსტატი (მაღალკვალიფიციური ადამიანი) იყენებს ლობიოს თვისებებს, როგორიცაა ტემპერატურა, ტექსტურა, სუნი, ხმა და ფერი, შემწვარის შესაფასებლად და შესაცვლელად. გამოწვის შემდეგ ყავის მარცვლები ფასდება ლობიოს ხარისხის უზრუნველსაყოფად. Agtron პროცესის ანალიზატორი არის ინდუსტრიის სტანდარტული ინსტრუმენტი, რომელიც გამოიყენება შემწვარი ყავის მარცვლების ხარისხის გასაზომად ახლო ინფრაწითელი შემცირებული სპექტროფოტომეტრიის გამოყენებით. შემწვარი ხარისხი არსებითად არის ყავის ხარისხის გაზომვა შემწვრობის დროს გადაცემული სითბოს მოცულობის მიხედვით და ყავა იყოფა მსუბუქ, საშუალო და მუქ შემწვარებად.

ცოტა ხნის წინ გაიზარდა მცირე შემწვარი კომპანიები, რომლებიც გვთავაზობენ ჩვეულებრივს სახლში. ეს კომპანიები ეძებენ ნაკლებად ძვირადღირებულ ალტერნატივებს შემწვარი ოსტატის დაქირავებასა და მომზადებაში ან ძვირადღირებული Agtron პროცესის ანალიზატორის გამოყენებით. ყავის შემწვარებისთვის შემწვარი ინფრაწითელი ანალიზატორის ხარისხი, როგორც ეს აღწერილია ამ დოკუმენტში, იგულისხმება, როგორც იაფი საშუალება ყავის მარცვლების მოხალვის ხარისხის გასაზომად. ხარისხი შემწვარი ინფრაწითელი ანალიზატორის იყენებს tryer, ინსტრუმენტი ნაპოვნი ყავის შემწვარი გამოიყენება ყავის დასალევად დროს შემწვარი, ხელში ნიმუში ყავა. მცდელობა ჩასმულია ანალიზატორში, სადაც AS7263 NIR Spectral სენსორი გამოიყენება 6 განსხვავებული ინფრაწითელი ზოლის გასაზომად (610, 680, 730, 760, 810 და 860nm). ამრეკლავი გაზომვები გადადის Bluetooth– ის საშუალებით და შემდეგ შეიძლება იყოს დაკავშირებული შემწვარის ხარისხთან. ანალიზატორი ჯერ უნდა დაკალიბრდეს ყუთის შიგნით ღილაკის დაჭერით, რომელშიც PVC გამოიყენება როგორც თეთრი ბალანსი, რადგან მას აქვს შედარებით ბრტყელი ამრეკლავი სპექტრის დიაპაზონში სენსორის მიერ გამოვლენილი.

ნაბიჯი 1: მასალები

მასალების სია

1. SparkFun Qwiic Shield (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. SparkFun Qwiic კონექტორი (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. SparkFun AS7263 NIR სპექტრალური სენსორი (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 x VCC 6150 ნათურები 5V.06A (ინკანდესენტური ნათურები) (https://www.mouser.com/)
5. 2 x მომენტალური ღილაკი
6. 2 x 10kOhm რეზისტორები
7. DC ბარელი ჯეკ ქალი (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. HC-05 Bluetooth მოდული (https://www.amazon.com/)
9. დენის გადამრთველი
10. მყარი მდგომარეობის სარელეო (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. 1/2 "PVC ქუდი
12. 1/2 "x 1/2" x 3/4 "PVC ჩაი
13. ხელნაკეთობების ყუთი (ჰობის ლობი)
14. არდუინო უნო
15. მცდელობა
16. 5V 2A კვების ბლოკი (https://www.adafruit.com/product/276)

17. USB კაბელი - სტანდარტული A -B (პროგრამირების კაბელი)

შენიშვნები მასალებზე

VCC 6150 ნათურები - ეს არის ინკანდესენტური ნათურები, რომლებიც არჩეულია მაღალი ინფრაწითელი გამოსხივების გამო. ინკანდესენტური ნათურები გამოიყენება AS7263 მოდულზე მოთავსებული შუქის ნაცვლად, რადგან ბორტზე არსებული LED არ ასხივებს ინფრაწითელ გამოსავალს, რომელიც საჭიროა ყავის მარცვლების ამრეკლავად და შემდგომში სენსორის მიერ გასაზომად. გარდა ამისა, მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ამ დიზაინში ინკანდესენტური ნათურები იკვებება 5V 2A დენის წყაროსგან და აკონტროლებს არდუინოს რელეს საშუალებით. SparkFun უზრუნველყოფს AS7263 მოდულის ორ საბორნე შედუღების ქინძისთავს დამხმარე სინათლის წყაროს გაძლიერების და კონტროლის მიზნით, თუმცა ეს ქინძისთავები არ გამოიყენება, რადგან ისინი არ უზრუნველყოფენ საკმარის ძაბვას ან ამპერატურას არჩეული ინკანდესენტური ნათურების საკმარისად კვებისათვის.

SparkFun Qwiic Shield - ეს ფარი გამოიყენება იმის გამო, რომ მისი უნარი ადვილად დაუკავშირდეს AS7263 სენსორს Qwicc კონექტორის საშუალებით. ფარი ასევე უზრუნველყოფს 3.3V ლოგიკური დონის ცვლას და პროტოტიპების დიდ ადგილს.

მყარი მდგომარეობის სარელეო - ამგვარი სარელეო შეირჩა მისი სწრაფი და მშვიდი გადართვის შესაძლებლობების გამო, თუმცა, ძვირი და არასაჭიროა, რადგან სტანდარტული ელექტრული რელეც ასევე იმუშავებდა. სტანდარტული ელექტრული რელეს გამოყენების შემთხვევაში, შესაძლოა საჭირო გახდეს კოდის შეცვლა შერჩევისა და დაკალიბრების პროცესის შენელებისთვის.

PVC ზომა - PVC ზომა შეირჩა ხელზე მცდელობის დიამეტრის გამო და უნდა შეიცვალოს სხვა ზომის საცდის გამოყენებისას.

HC-05 Bluetooth მოდული-ინსტრუქციის (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Bluetooth-Mod/) გამოყენებული იყო ბაუდის შესაცვლელად მოდულის კურსი 9600 -დან 115200 -მდე, რათა შეესაბამებოდეს AS7263- ის ბოდის მაჩვენებელს.

ნაბიჯი 2: გაყვანილობის დიაგრამა

S1 - დენის გადამრთველი

SSR1 - მყარი მდგომარეობის სარელეო

B1 - შერჩევის ღილაკი

B2 - დაკალიბრების ღილაკი

R1 - 10kOhm რეზისტორი

R2 - 10kOhm რეზისტორი

L1, L2, L3, L4 - ინკანდესენტური ნათურები

ნაბიჯი 3: ჩამონტაჟებული ნათურების დაყენება AS7263– ზე

3D დაბეჭდილი სამონტაჟო რგოლი (გათვალისწინებულია STL) გაკეთდა სენსორის გარშემო ნათურების ჩასატარებლად. ნათურები პარალელურად იყო მიერთებული და ცხელი წებო გამოიყენებოდა, რათა ნათურები არ შეეხო ერთმანეთს. თხევადი რეზინის იზოლაცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ცხელი წებოს ნაცვლად. შემდეგ, პატარა მავთულები გამოიყენებოდა სენსორზე სამონტაჟო რგოლის დასაფიქსირებლად სენსორზე გათვალისწინებული ხვრელების მეშვეობით სადენების მიბმის გზით.

ნაბიჯი 4: შეიკრიბეთ Tryer პორტი

PVC თავსახურის უკანა ნაწილში გაიხსნა ხვრელი, რომელიც ითავსებდა მომენტალურ ღილაკს. PVC ჩაის 3/4 მხარე მოწყვეტილი იყო და zip კავშირები გამოიყენებოდა სენსორის საცდელად. პორტის სიგრძის შესაცვლელად შეიძლება საჭირო გახდეს ჩაის სიგრძის მორგება მცდელობის ზომის დასაკმაყოფილებლად. PVC ჩაის პორტის მხარე ლობიოს ნიმუშის გასასწორებლად სენსორთან.

ნაბიჯი 5: მყარი მდგომარეობის სარელეო და დენის გადამრთველის გაყვანილობა

შუქები ჩართული იყო სერიაში მყარი რელეებით და DC ლულის ჯეკით.

Vin Qwiic ფარზე იყო დაკავშირებული DC ლულის ჯეკთან დენის გადამრთველის საშუალებით.

Gwiic ფარის Ground უკავშირდებოდა DC ლულის ჯეკის მიწას.

ნაბიჯი 6: კალიბრაციის ღილაკის გაყვანილობა

კალიბრაციის ღილაკი უკავშირდებოდა დენს, ციფრულ 2 -ს და მიწას რეზისტორის გამოყენებით.

ნაბიჯი 7: შერჩევის ღილაკის გაყვანილობა

შერჩევის ღილაკი უკავშირდებოდა დენს, ციფრულ 3 -ს და მიწას რეზისტორის გამოყენებით.

ნაბიჯი 8: შეყვანის შეყვანის მყარი მდგომარეობის სარელეო

მყარი მდგომარეობის რელეს შეყვანის მხარე მავთულხლართული იყო ციფრული 5 -ით და დამიწებით.

ნაბიჯი 9: Bluetooth მოდულის გაყვანილობა

Bluetooth მოდული შეყვანილია გაყვანილობის დიაგრამის შესაბამისად.

VCC - 5V

RXD - ციფრული 11

TXD - ციფრული 10

GND - GND

ნაბიჯი 10: კოდი

ატვირთეთ Arduino Uno– სთვის მიწოდებული კოდი პროგრამირების კაბელის გამოყენებით.

როგორც ცნობა, SparkFun გთავაზობთ გაშვების გზამკვლევს AS726x– ისთვის (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi)

ᲡᲘᲤᲠᲗᲮᲘᲚᲘᲗ!! კოდის შემოწმებისას დარწმუნდით, რომ არდუინო არ იღებს ენერგიას როგორც 5 ვ კვების წყაროდან, ასევე პროგრამირების კაბელიდან. ეს გაამწვავებს არდუინოს

ნაბიჯი 11: შედეგების ჩვენება Bluetooth– ის საშუალებით

Bluetooth– ის შედეგების საჩვენებლად ჩამოტვირთეთ Bluetooth Electronics by keuwlsoft Google Play Store– დან. შეინახეთ DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl ფაილი keulsoft საქაღალდეში Bluetooth მოწყობილობის შიდა საცავში. გამოიყენეთ შენახვის ხატი აპლიკაციაში, რათა ჩამოტვირთოთ kwl ფაილი. შემდეგი, დაუკავშირდით HC-05 Bluetooth მოდულს და გაუშვით დატვირთული ფაილი.

ნაბიჯი 12: დასკვნები

ტალღის სიგრძის ლეგენდა:

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

AS7263 NIR სენსორი გამოიყენებოდა ყავის მარცვლების სპექტრული ასახვის გასაზომად 6 სხვადასხვა ტალღის სიგრძეზე დაუმწვარი ყავისთვის, ასევე მსუბუქი, საშუალო და მუქი შემწვარი. სენსორის შედეგები აჩვენებს, რომ ინფრაწითელი ამრეკლი მცირდება შემწვარი უფრო მაღალი ხარისხით ყველა შემოწმებული ტალღის სიგრძეზე. ტალღის სიგრძე ყველაზე დიდი ცვალებადობით შემწვარი ხარისხის მიხედვით აღმოჩნდა 860 ნმ. ეს სისტემა იძლევა სწრაფ და მარტივად გამოსაყენებელ საფუძველს ყავის მარცვლების შემწვარი ხარისხის ხაზგარეშე გაზომვისათვის. ამ სენსორის მონაცემები ყავის შემწვარებს ხარისხის კონტროლის დამატებით მეთოდს მისცემს განმეორებითი შემწვრის უზრუნველყოფით და ადამიანური შეცდომის შემცირებით. შემდგომი მუშაობაა საჭირო ინფრაწითელი მონაცემების ინდუსტრიის სტანდარტებთან დასაკავშირებლად.

ნაბიჯი 13: განსაკუთრებული მადლობა…

• დოქტორი ტიმოთი ბოუზერი - მრჩეველი
• დოქტორი ნინგ ვანგი - კომიტეტის წევრი
• დოქტორი პოლ ვეკლერი - კომიტეტის წევრი
• დენ ჯოლიფი - აშშ -ის შემწვარი კორპუსი
• კონორ კოქსი - ოკლაჰომა მეცნიერებისა და ტექნოლოგიის განვითარების ცენტრი
• ოკლაჰომაის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ბიოსისტემების და სოფლის მეურნეობის ინჟინერიის დეპარტამენტი, Stillwater, OK
• სასურსათო და სასოფლო -სამეურნეო პროდუქტების ცენტრი ოკლაჰომაის სახელმწიფო უნივერსიტეტში, Stillwater, OK