Máy rang cà phê tự làm điều khiển bằng Arduino: 13 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Trong Tài liệu hướng dẫn này, chúng ta sẽ xem xét cách sửa đổi máy làm bắp rang bơ bằng hơi nóng để biến nó thành máy rang cà phê tại nhà hoàn toàn tự động và được kiểm soát nhiệt độ. Rang cà phê tại nhà đơn giản một cách đáng ngạc nhiên, và ngay cả những thứ cơ bản như chảo rán cũng có thể thực hiện được mẹo này nếu bạn có đủ kiên nhẫn và thực hành. Trong hầu hết các thuật ngữ cơ bản, quá trình rang bao gồm việc làm nóng hạt cà phê dần dần đến khoảng hoặc chỉ hơn 200 độ C. Khi chúng nóng lên, hạt cà phê trải qua nhiều phản ứng hóa học khác nhau và màu của chúng chuyển từ màu xanh lá cây qua màu vàng (ish) sang màu nâu. Hạt cà phê nở ra, cuối cùng nứt ra.

Chìa khóa để có được hương vị cà phê rang vừa phải (và làm như vậy lặp đi lặp lại) là hai lần. Đầu tiên, chúng tôi muốn kiểm soát nhiệt độ trong quá trình rang thật chính xác, vì vậy chúng tôi có thể kiểm soát thời gian đậu ở các vùng nhiệt độ khác nhau. Điều này kiểm soát các loại phản ứng hóa học xảy ra ở mức độ nào, và cuối cùng là hương vị trong đậu rang. Thứ hai, chúng tôi muốn đảm bảo đậu liên tục được trộn và đảo để nhiệt độ đều khắp.

Máy làm bỏng ngô không khí nóng là một giải pháp hoàn hảo cho vấn đề thứ hai: Chúng nổ một mẻ bỏng ngô bằng không khí nóng từ bên dưới, đủ cứng để liên tục xoay hạt bỏng ngô xung quanh một thùng nhỏ. Vì hạt cà phê có kích thước và trọng lượng tương đương với hạt bỏng ngô nên điều này cũng có tác dụng đối với việc rang cà phê. Ngay cả máy làm bắp rang bơ không khí nóng cũng có thể được sử dụng để rang cà phê một cách hợp lý, nhưng để có món rang hoàn hảo, chúng ta cũng cần giải quyết vấn đề số một - kiểm soát nhiệt độ hạt mịn. Đây là tất cả những gì có thể hướng dẫn này: Chúng tôi sẽ sửa đổi một máy bỏng ngô bán sẵn để thêm một đầu dò nhiệt độ bên trong "buồng rang", kiểm soát chính xác bộ phận làm nóng và động cơ quạt, và giao diện này với một lưu trữ máy tính thông qua và vi điều khiển Arduino. Sau khi hoàn tất, chúng tôi sẽ có thể theo dõi và kiểm soát quá trình rang thông qua một phần mềm nguồn mở tiêu chuẩn ngành có tên là Artisan.

Đã có một số hướng dẫn có sẵn cho việc này, nhưng tôi thấy rằng tất cả đều rất cụ thể cho một kiểu máy làm bắp rang bơ cụ thể. Do đó, tôi đã phải tổng hợp thông tin từ một số nguồn khi lần đầu tiên tôi xây dựng máy rang xay của riêng mình. Vì vậy, tôi muốn tạo một hướng dẫn mà tôi hy vọng có thể tóm tắt và hoạt động cho nhiều loại thiết lập cụ thể. Đôi khi điều này sẽ đi vào rất nhiều chi tiết - vui lòng bỏ qua bất cứ nơi nào có vẻ như không liên quan đến bạn.

Phần còn lại của hướng dẫn được cấu trúc như sau:

Trong bước 1 và bước 2, chúng ta sẽ xem xét cách thức hoạt động của máy làm bắp rang bơ. Đầu tiên chúng ta sẽ xem xét các bộ phận cơ khí chính, sau đó chúng ta sẽ thảo luận về cách quạt và lò sưởi được kết nối điện. Chúng tôi sẽ đặc biệt chú ý đến sự khác biệt giữa các kiểu máy khác nhau và những gì bạn có thể gặp phải trong máy của chính mình.

Trong bước 3, chúng tôi sẽ cung cấp tổng quan cấp cao về các sửa đổi mà chúng tôi sẽ thực hiện. Một lần nữa, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết sự khác biệt về những gì bạn sẽ phải làm đối với các loại máy làm bắp rang bơ khác nhau.

Các bước 4-10 sẽ hướng dẫn bạn qua các sửa đổi của máy làm bỏng ngô, và sau đó là cách đấu dây các thiết bị điện tử điều khiển. Trong số này, chúng tôi sử dụng một mô hình máy bỏng ngô cụ thể để chụp ảnh trong thế giới thực, nhưng chúng tôi vẫn sẽ bao gồm một cuộc thảo luận chung nếu có thể.

Các bước 11-13 sẽ trình bày chi tiết cấu hình phần mềm và cung cấp cho bạn các gợi ý để có lần rang đầu tiên thành công.

Thông báo an toàn quan trọng:

Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ giải quyết vấn đề điện lưới và năng lượng sưởi ấm đáng kể. Nếu bạn không chắc chắn về cách làm theo hướng dẫn này một cách an toàn, hãy dừng lại hoặc nhờ thợ điện có chuyên môn giúp đỡ. Không bao giờ hoạt động trên máy rang của bạn khi nó được cắm vào và không bao giờ để nó không được giám sát khi đang bật nguồn.

Quân nhu

Sau đây là danh sách các bộ phận tôi đã sử dụng. Bạn có thể muốn đọc trước trước khi đặt hàng, vì một số tùy thuộc vào thiết lập chính xác của bạn.

• Máy làm bỏng ngô không khí nóng, ví dụ: Severin PC3751 hiện có trên Amazon ở Châu Âu. Các mô hình tương tự có sẵn trên eBay hoặc Amazon ở những nơi khác. K
• Lá chắn TC4 + Arduino, có trên Tindie https://www.tindie.com/products/artisanaltech/tc4-coffee-roaster-shield-tc4-plus/ hoặc trang web
• Arduino UNO, có trên trang web Arduino, Amazon, eBay.
• Màn hình LCD IIC tùy chọn, 20x4, có sẵn rộng rãi trên eBay, Amazon.
• Rơ le trạng thái rắn, DC-AC, ví dụ: Fotek SSR-40DA.
• Đối với quạt DC: Quạt phù hợp DC PSU, ví dụ: Bộ nguồn LED 18V, hoặc cục gạch nguồn máy tính xách tay, có sẵn trên eBay, Amazon, v.v.
• Đối với quạt AC: Mô-đun điều chỉnh độ sáng AC PWM, ví dụ:
• Cặp nhiệt điện đầu mềm loại K, dây được bảo vệ, ví dụ: https://www.ebay.co.uk/itm/K-Type-Tempe Heat-Sensor-Probe-1-5M-Cable-1-3mm-x-100-300mm-Probe-Thermocouple-/382878838907 nhưng nhiều người khác có sẵn trên eBay hoặc tương tự.
• Cặp nhiệt điện kiểu K thứ hai, đầu trơn, ví dụ: https://www.ebay.co.uk/itm/K-Type-Thermocouple-Probe-Sensor-TM-902C-Meter-Tempe Heat-Controller-500-C-UK/292813853636
• Băng dính nhiệt độ cao, ví dụ: Băng kapton.
• Ống khói thủy tinh phù hợp với đường kính của buồng rang máy bỏng ngô, ví dụ: https://www.ebay.co.uk/itm/DUPLEX-Round-Bulge-OIL-LAMP-CHIMNEY-Single-Glass-10-X-2-5-NEW/352484391524 (Đảm bảo đường kính vừa vặn!)
• Ống xả bằng nhôm có cùng đường kính
• Vỏ thiết bị điện tử
• Các loại dây và dây điện khác nhau
• Đầu nối vòng và thuổng
• Tay áo dây bện

Công cụ:

• Sắt hàn.
• Máy cắt dây và máy thoát y.
• Dụng cụ uốn cho đầu nối vòng / thuổng.
• Máy khoan.

Bước 1: Giải phẫu Máy làm bỏng ngô bằng khí nóng: Cơ khí

Giải nhì Cuộc thi Arduino 2019