Torradeira de café faça você mesmo controlada por Arduino: 13 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Neste Instructable, daremos uma olhada na modificação de uma máquina de pipoca de ar quente para transformá-la em uma torrefadora de café doméstica totalmente automática e com temperatura controlada. Torrar café em casa é surpreendentemente simples, e mesmo algo tão básico como uma frigideira pode resolver o problema com bastante paciência e prática. Em termos mais básicos, o processo de torrefação envolve o aquecimento dos grãos de café gradualmente até cerca de 200 graus Celsius ou pouco mais. À medida que aquecem, os grãos passam por várias reações químicas e sua cor muda do verde ao amarelo (ish) para marrom. Os grãos se expandem, eventualmente quebrando de forma audível.

A chave para obter o sabor do café torrado certo (e fazê-lo repetidamente) é dupla. Primeiro, queremos controlar a temperatura durante o processo de torra com muita precisão, para que possamos controlar quanto tempo os grãos passam em diferentes zonas de temperatura. Isso controla quais tipos de reações químicas acontecem em que extensão e, em última análise, os sabores nos grãos torrados. Em segundo lugar, queremos garantir que os grãos sejam constantemente misturados e virados, para que a temperatura seja uniforme.

As máquinas de pipoca de ar quente são a solução perfeita para o problema número dois: elas explodem um lote de pipoca com ar quente vindo de baixo, com força suficiente para girar constantemente os grãos de pipoca em um pequeno recipiente. Como os grãos de café têm aproximadamente o mesmo tamanho e peso que os grãos de pipoca, isso também funciona para torrar café. Até mesmo uma máquina de pipoca de ar quente não modificada pode ser usada para torrar café razoavelmente bem, mas para a torrefação perfeita, também precisamos resolver o problema número um - controle de temperatura refinado. É disso que se trata este Instructable: vamos modificar uma máquina de pipoca pronta para usar de modo a adicionar uma sonda de temperatura dentro da "câmara de assar", obter controle preciso do elemento de aquecimento e do motor do ventilador e fazer a interface com um computador host através de um microcontrolador Arduino. Assim que terminarmos, seremos capazes de monitorar e controlar o processo de torrefação por meio de um software de código aberto padrão da indústria chamado Artisan.

Já existem vários guias disponíveis para isso, mas descobri que todos eles são muito específicos para um modelo específico de máquina de pipoca. Portanto, tive que reunir informações de várias fontes quando construí meu próprio torrador. Então, eu queria criar um guia que, espero, possa abstrair e trabalhar para uma ampla gama de configurações específicas. Às vezes, isso vai entrar em muitos detalhes - fique à vontade para pular sempre que algo não parecer relevante para você.

O resto do guia está estruturado da seguinte forma:

Nas etapas 1 e 2, daremos uma olhada em como funciona uma máquina de pipoca. Primeiro, veremos as principais partes mecânicas e, em seguida, discutiremos como o ventilador e o aquecedor são conectados eletricamente. Prestaremos atenção especial às diferenças entre os diferentes modelos e ao que você pode encontrar em sua própria máquina.

Na etapa 3, daremos uma visão geral de alto nível das modificações que faremos. Mais uma vez, iremos detalhar as diferenças no que você terá que fazer para os diferentes tipos de máquinas de pipoca.

As etapas 4 a 10 orientarão você nas modificações da máquina de pipoca e, em seguida, na fiação dos componentes eletrônicos de controle. Nestes, usamos um modelo específico de máquina de pipoca para fotografias do mundo real, mas ainda incluiremos uma discussão geral quando aplicável.

As etapas 11-13 detalham a configuração do software e fornecem dicas para uma primeira torrefação bem-sucedida.

Aviso de segurança importante:

Neste guia, vamos lidar com a eletricidade da rede e com uma potência de aquecimento significativa. Se você não tiver certeza sobre como seguir este guia com segurança, pare ou peça ajuda a um eletricista qualificado. Nunca trabalhe no seu torrador enquanto ele estiver conectado e nunca o deixe sem supervisão enquanto estiver ligado.

Suprimentos

A seguir está uma lista de peças que usei. Você pode querer ler antes de fazer o pedido, pois alguns dependem de sua configuração exata.

• Máquina de pipoca de ar quente, por ex. Severin PC3751 disponível na Amazon na Europa. Modelos semelhantes disponíveis no eBay ou Amazon em outro lugar. K
• TC4 + Arduino shield, disponível em Tindie https://www.tindie.com/products/artisanaltech/tc4-coffee-roaster-shield-tc4-plus/ ou no site
• Arduino UNO, disponível no site do Arduino, Amazon, eBay.
• Opcionalmente, display IIC LCD, 20x4, amplamente disponível no eBay, Amazon.
• Relé de estado sólido, DC-AC, por ex. Fotek SSR-40DA.
• Para ventilador DC: ventilador DC PSU correspondente, por ex. Fonte de alimentação de LED de 18 V, ou fonte de alimentação de laptop, disponível no eBay, Amazon, etc.
• Para ventilador AC: módulo dimmer AC PWM, por ex.
• Termopar de ponta flexível tipo K, fio blindado, e. https://www.ebay.co.uk/itm/K-Type-Temperature-Sensor-Probe-1-5M-Cable-1-3mm-x-100-300mm-Probe-Thermocouple-/382878838907 mas muitos outros disponíveis no eBay ou similar.
• Um segundo termopar tipo K, ponta simples, e.
• Fita adesiva de alta temperatura, por ex. Fita Kapton.
• Diâmetro correspondente da chaminé de vidro da câmara de assar da máquina de pipoca, por ex. https://www.ebay.co.uk/itm/DUPLEX-Round-Bulge-OIL-LAMP-CHIMNEY-Single-Glass-10-X-2-5-NEW/352484391524 (Certifique-se de que o diâmetro se encaixa!)
• Duto de exaustão de alumínio do mesmo diâmetro
• Invólucro eletrônico
• Vários fios e cabos elétricos
• Conectores de anel e espada
• Manga de arame trançado

Ferramentas:

• Ferro de solda.
• Cortadores e descascadores de fios.
• Ferramenta de crimpagem para conectores de anel / espada.
• Furar.

Etapa 1: anatomia de uma máquina de pipoca de ar quente: mecânica

Segundo prêmio no Arduino Contest 2019