Tostacaffè fai da te controllato da Arduino: 13 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

In questo Instructable daremo un'occhiata alla modifica di una macchina per popcorn ad aria calda per trasformarla in una torrefazione del caffè domestica completamente automatica e a temperatura controllata. La torrefazione del caffè a casa è sorprendentemente semplice e anche qualcosa di semplice come una padella può fare il trucco con abbastanza pazienza e pratica. In termini più elementari, il processo di tostatura prevede il riscaldamento graduale dei chicchi di caffè fino a circa o poco più di 200 gradi Celsius. Man mano che si riscaldano, i fagioli subiscono varie reazioni chimiche e il loro colore passa dal verde al giallo al marrone. I fagioli si espandono, alla fine si spezzano in modo udibile.

La chiave per ottenere il gusto giusto del caffè tostato (e farlo ripetutamente) è duplice. Innanzitutto, vogliamo controllare la temperatura durante il processo di tostatura in modo molto preciso, in modo da poter controllare quanto tempo trascorrono i chicchi nelle diverse zone di temperatura. Questo controlla quali tipi di reazioni chimiche avvengono fino a che punto e, infine, i sapori nei chicchi tostati. In secondo luogo, vogliamo assicurarci che i fagioli vengano costantemente mescolati e girati, in modo che la temperatura sia uniforme.

Le macchine per popcorn ad aria calda sono una soluzione perfetta per il problema numero due: fanno esplodere una partita di popcorn con aria calda dal basso, abbastanza forte da far roteare costantemente i chicchi di popcorn attorno a un piccolo contenitore. Poiché si dà il caso che i chicchi di caffè abbiano all'incirca le stesse dimensioni e peso dei chicchi di popcorn, questo funziona anche per la torrefazione del caffè. Anche una macchina per popcorn ad aria calda non modificata può essere utilizzata per tostare il caffè abbastanza bene, ma per una tostatura perfetta dobbiamo anche affrontare il problema numero uno: il controllo della temperatura a grana fine. Ecco di cosa tratta questo Instructable: modificheremo una macchina per popcorn standard in modo da aggiungere una sonda di temperatura all'interno della "camera di arrosto", ottenere un controllo preciso dell'elemento riscaldante e del motore della ventola e interfacciarlo con un computer host tramite e microcontrollore Arduino. Una volta terminato, saremo in grado di monitorare e controllare il processo di tostatura tramite un software open source standard del settore chiamato Artisan.

Esistono già numerose guide disponibili per questo, ma ho scoperto che sono tutte molto specifiche per un particolare modello di macchina per popcorn. Ho quindi dovuto mettere insieme informazioni da diverse fonti quando ho costruito per la prima volta la mia torrefazione. Quindi, ho voluto creare una guida che spero possa astrarre e lavorare per una vasta gamma di configurazioni specifiche. A volte questo entrerà in molti dettagli: sentiti libero di saltare avanti dove qualcosa non ti sembra rilevante.

Il resto della guida è strutturato come segue:

Nei passaggi 1 e 2, daremo un'occhiata a come funziona una macchina per popcorn. Per prima cosa esamineremo le parti meccaniche principali, quindi discuteremo di come la ventola e il riscaldatore sono collegati elettricamente. Presteremo particolare attenzione alle differenze tra i diversi modelli e a ciò che potresti incontrare nella tua macchina.

Nel passaggio 3, forniremo una panoramica di alto livello delle modifiche che apporteremo. Ancora una volta, descriveremo in dettaglio le differenze in ciò che dovrai fare per i diversi tipi di macchine per popcorn.

I passaggi 4-10 ti guideranno attraverso le modifiche della macchina per popcorn e quindi attraverso il cablaggio dell'elettronica di controllo. In questi, utilizziamo un particolare modello di macchina per popcorn per fotografie del mondo reale, ma includeremo comunque una discussione generale ove applicabile.

I passaggi 11-13 dettagliano la configurazione del software e forniscono indicazioni per un primo arrosto di successo.

Avviso importante per la sicurezza:

In questa guida ci occuperemo dell'elettricità di rete e di una potenza di riscaldamento significativa. Se non sei sicuro di come seguire questa guida in modo sicuro, fermati o chiedi aiuto a un elettricista qualificato. Non lavorare mai sul girarrosto mentre è collegato e non lasciarlo mai incustodito mentre è acceso.

Forniture

Quello che segue è un elenco di parti che ho usato. Potresti voler leggere prima di ordinare, poiché alcuni dipendono dalla tua configurazione esatta.

• Macchina per popcorn ad aria calda, ad es. Severin PC3751 disponibile su Amazon in Europa. Modelli simili disponibili su eBay o Amazon altrove. K
• Scudo Arduino TC4+, disponibile su Tindie https://www.tindie.com/products/artisanaltech/tc4-coffee-roaster-shield-tc4-plus/ o sito web
• Arduino UNO, disponibile sul sito Arduino, Amazon, eBay.
• Display LCD IIC opzionale, 20x4, ampiamente disponibile su eBay, Amazon.
• Relè a stato solido, DC-AC, ad es. Fotek SSR-40DA.
• Per ventola CC: ventola adatta all'alimentatore CC, ad es. Alimentatore LED da 18 V o power brick per laptop, disponibile su eBay, Amazon, ecc.
• Per ventola AC: modulo dimmer AC PWM, ad es.
• Termocoppia a punta flessibile tipo K, filo schermato, ad es. https://www.ebay.co.uk/itm/K-Type-Temperature-Sensor-Probe-1-5M-Cable-1-3mm-x-100-300mm-Probe-Thermocouple-/382878838907 ma molti altri disponibili su eBay o simili.
• Una seconda termocoppia di tipo K, punta liscia, ad es.
• Nastro adesivo per alte temperature, ad es. Nastro Kapton.
• Diametro del camino in vetro corrispondente alla camera di arrosto della macchina per popcorn, ad es. https://www.ebay.co.uk/itm/DUPLEX-Round-Bulge-OIL-LAMP-CHIMNEY-Single-Glass-10-X-2-5-NEW/352484391524 (Assicurati che il diametro sia adatto!)
• Condotto di scarico in alluminio dello stesso diametro
• Custodia per elettronica
• Vari fili e cavi elettrici
• Connettori ad anello e a forcella
• Manicotto in filo intrecciato

Utensili:

• Saldatore.
• Tagliafili e spellafili.
• Strumento di crimpatura per connettori ad anello/forcella.
• Trapano.

Fase 1: Anatomia di una macchina per popcorn ad aria calda: meccanica

Secondo Premio al Concorso Arduino 2019