Самостоятельная обжарочная машина для кофе, управляемая Arduino: 13 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

В этом руководстве мы рассмотрим модификацию аппарата для попкорна с горячим воздухом, чтобы превратить его в полностью автоматический домашний обжарщик кофе с регулируемой температурой. Жарить кофе в домашних условиях на удивление просто, и даже такая простая вещь, как сковорода, может помочь с достаточным терпением и практикой. Проще говоря, процесс обжарки включает постепенное нагревание кофейных зерен до температуры около или чуть более 200 градусов по Цельсию. По мере нагревания бобы подвергаются различным химическим реакциям, и их цвет меняется от зеленого через желтый (иш) к коричневому. Бобы расширяются, в конце концов слышно треск.

Ключ к получению правильного вкуса обжаренного кофе (и повторению этого многократно) состоит из двух частей. Во-первых, мы хотим очень точно контролировать температуру во время процесса обжарки, чтобы мы могли контролировать, сколько времени бобы проводят в разных температурных зонах. Это контролирует, в какой степени происходят химические реакции, и, в конечном итоге, вкус жареных зерен. Во-вторых, мы хотим, чтобы бобы постоянно перемешивались и переворачивались, чтобы температура была равномерной.

Аппараты для приготовления попкорна с горячим воздухом - идеальное решение проблемы номер два: они обдувают партию попкорна горячим воздухом снизу, достаточно сильным, чтобы постоянно вращать зёрна попкорна вокруг небольшого контейнера. Так получилось, что кофейные зерна примерно того же размера и веса, что и ядра попкорна, это также работает для обжарки кофе. Даже немодифицированный аппарат для приготовления попкорна с горячим воздухом можно использовать для достаточно хорошей обжарки кофе, но для идеальной обжарки нам также необходимо решить проблему номер один - мелкозернистый контроль температуры. Об этом и говорится в этом руководстве: мы модифицируем стандартную машину для попкорна, чтобы добавить датчик температуры внутри «камеры для жарки», получить точный контроль над нагревательным элементом и двигателем вентилятора, а также соединить это с хост-компьютер через микроконтроллер Arduino. Когда мы закончим, мы сможем отслеживать и контролировать процесс обжарки с помощью стандартного программного обеспечения с открытым исходным кодом под названием Artisan.

Для этого уже существует ряд руководств, но я обнаружил, что все они очень специфичны для одной конкретной модели машины для попкорна. Поэтому мне пришлось собрать воедино информацию из нескольких источников, когда я впервые построил свой собственный ростер. Итак, я хотел создать руководство, которое, я надеюсь, сможет абстрагироваться и работать с широким спектром конкретных настроек. Иногда это будет включать много деталей - не стесняйтесь пропустить вперед, если что-то не кажется вам актуальным.

Остальная часть руководства построена следующим образом:

На шагах 1 и 2 мы рассмотрим, как работает машина для попкорна. Сначала мы рассмотрим основные механические части, а затем обсудим, как вентилятор и обогреватель связаны электрически. Мы уделим особое внимание различиям между разными моделями и тем, что вы можете встретить на своей машине.

На шаге 3 мы дадим общий обзор внесенных нами изменений. Опять же, мы подробно расскажем о различиях в том, что вам нужно делать для разных типов аппаратов для попкорна.

Шаги 4-10 проведут вас через модификации машины для попкорна, а затем через подключение управляющей электроники. В них мы используем конкретную модель машины для попкорна для реальных фотографий, но мы все равно включим общее обсуждение, где это применимо.

Шаги 11-13 детализируют конфигурацию программного обеспечения и дадут вам указания на успешную первую обжарку.

Важное примечание по безопасности:

В этом руководстве мы будем иметь дело с электросетью и значительной тепловой мощностью. Если вы не уверены, как безопасно следовать этому руководству, остановитесь или обратитесь за помощью к квалифицированному электрику. Никогда не работайте с ростером, когда он подключен к электросети, и никогда не оставляйте его без присмотра при включенном питании.

Запасы

Ниже приводится список деталей, которые я использовал. Вы можете прочитать заранее перед заказом, так как некоторые из них зависят от вашей точной настройки.

• Аппарат для приготовления попкорна с горячим воздухом, например Severin PC3751 доступен на Amazon в Европе. Похожие модели доступны на eBay или Amazon в других местах.
• Экран TC4 + Arduino, доступный на Tindie https://www.tindie.com/products/artisanaltech/tc4-coffee-roaster-shield-tc4-plus/ или на веб-сайте
• Arduino UNO, доступно на веб-сайте Arduino, Amazon, eBay.
• Опционально ЖК-дисплей IIC, 20x4, широко доступный на eBay, Amazon.
• Твердотельное реле, DC-AC, например Фотек ССР-40ДА.
• Для вентилятора постоянного тока: соответствующий вентилятор блока питания постоянного тока, например Светодиодный источник питания 18 В или блок питания для ноутбука, доступный на eBay, Amazon и т. Д.
• Для вентилятора переменного тока: диммерный модуль AC PWM, например
• Термопара с гибким наконечником типа K, экранированный провод, например https://www.ebay.co.uk/itm/K-Type-Temperature-Sensor-Probe-1-5M-Cable-1-3mm-x-100-300mm-Probe-Thermocouple-/382878838907, но доступны многие другие на eBay или аналогичном.
• Вторая термопара типа К, плоский наконечник, например
• Высокотемпературная липкая лента, например Каптоновая лента.
• Стеклянный дымоход, соответствующий диаметру камеры для жарки попкорна, например https://www.ebay.co.uk/itm/DUPLEX-Round-Bulge-OIL-LAMP-CHIMNEY-Single-Glass-10-X-2-5-NEW/352484391524 (Убедитесь, что диаметр подходит!)
• Алюминиевый вытяжной канал того же диаметра
• Корпус для электроники
• Различные электрические провода и шнуры
• Кольцевые и лопаточные соединители
• Рукав из плетеной проволоки

Инструменты:

• Паяльник.
• Кусачки и стрипперы.
• Инструмент для обжима кольцевых / лопаточных разъемов.
• Дрель.

Шаг 1: Анатомия машины для горячего воздуха для попкорна: механическая

Второй приз конкурса Arduino Contest 2019