درجه آنالایزر مادون قرمز برشته برای قهوه جوش: 13 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

معرفی

قهوه یک نوشیدنی است که در سراسر جهان برای خواص حسی و عملکردی مصرف می شود. طعم ، عطر ، کافئین و محتوای آنتی اکسیدان قهوه تنها چند ویژگی است که صنعت قهوه را بسیار موفق کرده است. در حالی که منشاء ، کیفیت و گونه های لوبیا سبز بر کیفیت محصول نهایی تأثیر می گذارد ، برشته شدن قهوه مهمترین عامل است.

به طور معمول ، هنگام کباب کردن ، استاد برشته (فردی با آموزش بالا) از خواص لوبیا مانند دما ، بافت ، بو ، صدا و رنگ برای ارزیابی و تنظیم برشته بر اساس آن استفاده می کند. پس از پخت ، دانه های قهوه برای اطمینان از کیفیت دانه ها ارزیابی می شوند. تجزیه و تحلیل فرآیند Agtron یک ابزار استاندارد صنعتی است که برای اندازه گیری درجه دانه های قهوه بو داده با استفاده از اسپکتروفتومتری کوتاه شده مادون قرمز استفاده می شود. درجه کباب اساساً اندازه گیری کیفیت قهوه بر اساس میزان گرمای منتقل شده در حین برشته شدن است و قهوه را به برشته های روشن ، متوسط و تیره طبقه بندی می کند.

به تازگی شرکت های کوچک برشته سازی در حال افزایش هستند که کباب های داخلی را به صورت سفارشی ارائه می دهند. این شرکت ها به دنبال جایگزین های ارزان تری برای استخدام و آموزش یک برشته کار یا استفاده از گران قیمت Agtron Process Analyzer هستند. درجه آنالایزر مادون قرمز برشته برای قهوه جوش ، همانطور که در این مقاله توضیح داده شده است ، وسیله ای ارزان برای اندازه گیری درجه برشته شدن دانه های قهوه است. درجه تجزیه و تحلیل مادون قرمز کباب از یک سعی کننده استفاده می کند ، ابزاری که در قهوه جوش ها یافت می شود که برای قهوه در هنگام برشته کردن مورد استفاده قرار می گیرد ، تا نمونه قهوه را نگه دارد. سعی کننده در آنالایزر قرار داده می شود که در آن سنسور AS7263 NIR Spectral برای اندازه گیری 6 باند مادون قرمز مختلف (610 ، 680 ، 730 ، 760 ، 810 و 860 نانومتر) استفاده می شود. اندازه گیری بازتاب از طریق بلوتوث منتقل می شود و سپس می تواند با میزان برشته ارتباط داشته باشد. ابتدا باید با فشردن یک دکمه در داخل جعبه که PVC در آن به عنوان تراز سفیدی استفاده می شود ، آنالیز کننده کالیبره شود زیرا دارای بازتاب نسبتاً مسطحی در محدوده طیفی است که توسط سنسور تشخیص داده می شود.

مرحله 1: مواد

فهرست مواد

1. SparkFun Qwiic Shield (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. اتصال دهنده SparkFun Qwiic (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. سنسور طیفی SparkFun AS7263 NIR (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 x VCC 6150 لامپ 5V.06A (لامپ رشته ای) (https://www.mouser.com/)
5. 2 عدد دکمه فشاری لحظه ای
6. 2 مقاومت 10 x 10 کیلو اهم
7. DC Barrel Jack Female (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. ماژول بلوتوث HC-05 (https://www.amazon.com/)
9. سوئیچ قدرت
10. رله حالت جامد (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. درپوش پی وی سی 1/2 اینچی
12. 1/2 اینچ 1/ 1/2 اینچ 3 3/4 اینچ تی وی PVC
13. جعبه صنایع دستی (لابی سرگرمی)
14. آردوینو اونو
15. سعی کننده
16. منبع تغذیه 5V 2A (https://www.adafruit.com/product/276)

17. کابل USB - استاندارد A -B (کابل برنامه نویسی)

نکاتی در مورد مواد

لامپ های VCC 6150 - این لامپ های رشته ای هستند که به دلیل خروجی مادون قرمز بالا انتخاب شده اند. از لامپ های رشته ای به جای چراغ LED ارائه شده در ماژول AS7263 استفاده می شود زیرا LED داخلی خروجی مادون قرمز مورد نیاز برای بازتاب دانه های قهوه را منتشر نمی کند و سپس توسط سنسور اندازه گیری می شود. علاوه بر این ، توجه به این نکته ضروری است که در این طراحی لامپ های رشته ای از منبع تغذیه 5 ولت 2 آمپر تغذیه شده و توسط آردوینو از طریق رله کنترل می شوند. SparkFun دو پین لحیم کاری روی ماژول AS7263 به منظور تغذیه و کنترل منبع نور کمکی ارائه می دهد ، اما از این پین ها استفاده نمی شود زیرا ولتاژ یا آمپر کافی برای تغذیه کافی لامپ های رشته ای انتخاب شده را فراهم نمی کند.

سپر SparkFun Qwiic - این سپر به دلیل قابلیت اتصال آسان به سنسور AS7263 از طریق اتصال Qwicc استفاده می شود. سپر همچنین تغییر سطح منطقی 3.3 ولت و یک منطقه نمونه سازی بزرگ را فراهم می کند.

رله حالت جامد - این نوع رله به دلیل قابلیت سوئیچ سریع و بی سر و صدا انتخاب شد ، اما گران است و غیر ضروری است زیرا یک رله الکتریکی استاندارد نیز کار می کند. در صورت استفاده از رله الکتریکی استاندارد ، ممکن است نیاز به اصلاح کد باشد تا روند نمونه برداری و کالیبراسیون کند شود.

اندازه PVC - اندازه PVC به دلیل قطر سعی کننده در دست انتخاب شده است و در صورت استفاده از سعی کننده اندازه متفاوت باید تغییر کند.

ماژول بلوتوث HC-05-از یک دستورالعمل (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Bluetooth-Mod/) برای تغییر میزان استفاده شد نرخ ماژول از 9600 تا 115200 برای مطابقت با سرعت باتری AS7263.

مرحله 2: نمودار سیم کشی

S1 - سوئیچ قدرت

SSR1 - رله حالت جامد

B1 - دکمه نمونه گیری

B2 - دکمه کالیبراسیون

R1 - مقاومت 10 کیلو اهم

R2 - مقاومت 10 کیلو اهم

L1 ، L2 ، L3 ، L4 - لامپ های رشته ای

مرحله 3: نصب لامپ های Incadesent به AS7263

یک حلقه نصب چاپ سه بعدی (STL ارائه شده است) برای نگه داشتن لامپ ها در اطراف سنسور ساخته شد. لامپ ها به طور موازی سیم کشی می شوند و از چسب حرارتی برای جلوگیری از تماس لامپ ها با یکدیگر استفاده می شود. به جای چسب حرارتی می توان از عایق لاستیکی مایع استفاده کرد. در مرحله بعد ، سیم های کوچکی برای محکم کردن حلقه نصب روی سنسور با بستن سیم ها از طریق سوراخ های ارائه شده روی سنسور استفاده شد.

مرحله 4: Porter Tryer را مونتاژ کنید

سوراخی در پشت درپوش PVC ایجاد شد تا دکمه فشار لحظه ای را در خود جای دهد. سمت 3/4 اینچ تی وی PVC قطع شد و از زیپ برای محکم کردن سنسور به پورت tryer استفاده شد. طول سه راهی ممکن است نیاز باشد تا متناسب با اندازه سعی کننده باشد. یک بریدگی در آن قرار داده شد سمت بند سه راهی PVC برای تراز کردن نمونه لوبیا در تستر با سنسور.

مرحله 5: سیم کشی رله حالت جامد و کلید برق

چراغ های این مجموعه به صورت سری با رله حالت جامد و جک بشکه DC وصل شده بودند.

Vin روی سپر Qwiic از طریق یک سوئیچ قدرت به جک بشکه DC متصل شد.

Ground در سپر Qwiic به زمین جک بشکه DC متصل بود.

مرحله 6: سیم کشی دکمه کالیبراسیون

دکمه کالیبراسیون با استفاده از مقاومت به برق ، دیجیتال 2 و زمین متصل شد.

مرحله 7: سیم کشی دکمه نمونه برداری

دکمه نمونه گیری با استفاده از مقاومت به برق ، دیجیتال 3 و زمین متصل شد.

مرحله 8: سیم کشی INPUT به رله حالت جامد

قسمت ورودی رله حالت جامد به دیجیتال 5 وصل شد.

مرحله 9: سیم کشی ماژول بلوتوث

ماژول بلوتوث مطابق نمودار سیم کشی ارائه شده سیم کشی شد.

VCC - 5 ولت

RXD - دیجیتال 11

TXD - دیجیتال 10

GND - GND

مرحله 10: کد

کد ارائه شده در Arduino Uno را با استفاده از کابل برنامه نویسی بارگذاری کنید.

به عنوان مرجع ، SparkFun راهنمای راه اندازی AS726x را ارائه می دهد (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi)

احتیاط !! هنگام تست کد ، مطمئن شوید که آردوینو از منبع تغذیه 5 ولت و کابل برنامه نویسی تغذیه نمی کند. با این کار آردوینو سرخ می شود

مرحله 11: نمایش نتایج از طریق بلوتوث

برای نمایش نتایج بلوتوث ، Bluetooth Electronics by keuwlsoft را از فروشگاه Google Play بارگیری کنید. فایل DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl را در پوشه keulsoft در حافظه داخلی دستگاه بلوتوث ذخیره کنید. برای بارگیری فایل kwl از نماد ذخیره در برنامه استفاده کنید. در مرحله بعد ، به ماژول بلوتوث HC-05 متصل شوید و فایل بارگذاری شده را اجرا کنید.

مرحله 12: نتیجه گیری

افسانه طول موج:

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

سنسور AS7263 NIR برای اندازه گیری بازتاب طیفی دانه های قهوه در 6 طول موج مختلف برای قهوه بو داده و همچنین برشته های روشن ، متوسط و تیره استفاده شد. نتایج حاصل از حسگر نشان می دهد که بازتاب مادون قرمز با درجات بالاتر برشته در تمام طول موج های آزمایش شده کاهش می یابد. طول موج با بیشترین تنوع بر حسب درجه برشته 860 نانومتر مشخص شد. این سیستم یک مبنای سریع و آسان برای اندازه گیری آفلاین میزان برشته شدن دانه های قهوه فراهم می کند. داده های این سنسور با اطمینان از برشته های تکرار شونده و کاهش خطای انسانی ، روش اضافی ای برای کنترل کیفیت در اختیار قهوه سازها قرار می دهد. برای ارتباط داده های مادون قرمز با استانداردهای صنعت ، باید کارهای بیشتری انجام شود.

مرحله 13: تشکر ویژه از…

• دکتر تیموتی باوزر - مشاور
• دکتر نینگ وانگ - عضو کمیته
• دکتر پل وکلر - عضو کمیته
• دان جولیف - شرکت Roaster Corp.
• کانر کاکس - مرکز پیشرفت علم و فناوری اوکلاهما
• گروه بیوسیستم ها و مهندسی کشاورزی در دانشگاه ایالتی اوکلاهما ، استیل واتر ، OK
• مرکز مواد غذایی و کشاورزی در دانشگاه ایالتی اوکلاهما ، استیل واتر ، اوکی