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溫度控制器與電子點火器與電磁閥之間的關..........

一般常見的溫度控制器在控制盒上開孔的大小多為45X45、69X69等,當然根據輸入輸出的數量與功能不同,也有其他各種規格,做為烘豆機上的溫控器,基本上多是使用45X45規格的,原因是便宜、易於使用等。
根據輸入的訊號、輸出的訊號、是否有數據輸出等,又細分為各種不同的型號。
烘豆機最重要的功能是溫度的觀察,說穿了就是溫度計,指針式溫度計不如數字式溫控器來的直觀,所以可以顯示數字的溫控器成了最好的選擇之一,當然還有各種將溫度針的電壓差取樣的訊號轉換成可以理解的溫度數字的機器,不是需要程式的編寫不然就是所費不貲,在合理的誤差範圍內,小型的溫控器式較佳的選擇。
而溫控器之所以稱為溫控器,除了溫度的顯示外,當然包括控制,控制什麼呢?
控制使用者想要控制的機構,所以根據溫控器的輸入來判斷是否輸出或斷線等功能。
溫控器的輸入如果用在烘豆機上的話,由於烘焙的溫度並未超過攝氏400度C,K-Type的溫度感應線是較佳的選擇(便宜),一般有兩種模式  0.0~400.0、0~1200,如果需要用到小數點,0.0~400.0的模式較適合,所以購買溫度感應線或針,要指定規格與溫度的感應區間。
而小數點的顯示就要先確認該溫控器有無相關的模式了,國內的溫控器基本上都有相對應的模式,一般以K2命名,K是感應線的規格、2是感應線的感側區間。溫控器的說明書上都會有相對應的說明。
K-Type感應線的接法很簡單,僅正、負兩條線而已,接錯的也沒關係,因為溫度變化會呈現上升或下降,在根據實際的溫度來判斷接線正確與否就好。
至於溫控器的電源,目前除非特殊規格,國內的溫控器電源輸入:12V、24V、110V、220V基本上是隨插隨用的,購買時注意一下就好。
接下來就是控制的部份了!
控制有兩個基本的功能,一是警報,另一是Relay、SSR、4~20mA。
警報的功能很直觀,設定警報的溫度,實際溫度到達後,警報的開關就會打開,警報器就會響,所以需要一組蜂鳴器。
Relay、SSR、4~20mA是三種不同的功能,而這三種功能根據要驅動的控制機構而定:
Relay是繼電器,基本上就是開關(有電壓與電流的限制)。
SSR是電壓脈衝,通常是驅動電壓較高的電熱管等。
4~20mA是線性電流,通常是用來驅動其他的機構,如馬達等。

以電子點火器的規格來說,主要的控制有兩個,一個是點火的控制,另一個是瓦斯輸出的控制,電子點火根據火焰的有無啟動產生火花,點燃母火或是火排;瓦斯輸出的控制主要搭配常閉式電磁閥與母火管,母火點燃後,感應針感應電流或溫度,啟動電磁閥,瓦斯輸出至火排。
最簡單的方式就是讓溫控器的Relay控制電子點火器的電源,當實際溫度到達設定溫度時,Relay關閉,電子點火器整個關閉。
另一種是恆溫的模式,Relay控制電子點火器的火排輸出電磁閥,實際溫度到達設定溫度時,Relay關閉電磁閥,母火不會關閉,當溫度下降時,Relay打開,電磁閥打開,火排的瓦斯輸出經母火點燃繼續燃燒,反覆這樣的過程。這個部份還需要PID的函數設定,日本的烘豆機已經有這樣的機構。

接下來還有的部份就是第二組輸出,輸出控制的可以是風門,以近來流行的變頻抽風機來看,根據火焰的點燃與溫度的設定,可以控制抽風機的變頻馬達,這個部份就需要多次的實驗來取得烘豆機的設定參數了。

所以根據需求來決定溫控器與電子點火器的規格,也是成本的考量。

國外的烘豆機對於點火的模式已經是多組電磁閥的機構結合,除了母火的電磁閥,還包括瓦斯輸入的調壓閥,各有一組最大輸出與最小輸出的調壓閥,這樣可以避免瓦斯輸出時低於最小輸出不易點燃的狀況,造成氣爆的危險性。

以上做為個人對於溫控器與電子點火系統的一點認知紀錄。

創用 CC 授權條款
著作蔡政育製作,以創用CC 姓名標示-非商業性-禁止改作 3.0 台灣 授權條款釋出。

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風門的作用與測定

有人問這個問題,真不知道要從哪裡開始回答?
首先先來談談風門的發展,就我個人的角度來討論;以烘豆機而言,風門的發展是有必然性的,由於歐美於18、19世紀開始發展的咖啡烘焙設備主要以數十公斤甚至上百公斤等級的烘豆機,當時為了因應大量的咖啡需求,能穩定烘焙並烘熟,不容易損壞為原則,其實在Probat提出現在主流的滾筒式烘豆機之前,能見到的多是連續式烘豆設備,主體為長圓鑄鐵管,下方採用瓦斯或木炭等火源,內部設置攪拌葉片,攪拌的過程生豆會逐漸在鑄鐵圓管前進,烘焙的過程就是一端下生豆,另一端出來就是熟豆,至於銀皮與煙塵等等,當時可沒這麼多限制排放的規定,完全就是自然排出。
工業式烘焙進入的中小型烘焙,則是由Probat提出的滾筒式烘豆機為主流,體積小(以當時而言),價格優勢,適合以鐵路為主要運輸的歐洲國家在鐵路的要站設置小型烘焙廠。然而排煙的問題開始出現了,就算烘焙量較少,每鍋也至少有15~30公斤,如何在較小型的烘焙機中將煙塵適當的排出便成了主要的課題。
以我個人的角度來說,風門的主要作用就是避免悶燒,造成咖啡豆內燃,甚至設備的損壞。理所當然也發展出了應用旋風集塵原理的集塵設備,而逐漸嚴格的排放標準也是主要的推手之一,而各種高單價的生豆在市面上開始流通,小型烘豆機的需求應運而生,而製作烘豆機的工廠也開始蓬勃而生,每個人設計製作的概念會因為接觸的環境不同有所差異,也形成了目前的主流半熱風、直火烘豆機。
這兩種形式的烘豆機各有優缺點,而要去思考的就是熱量的交換形式的差異。
直火烘豆機其實主要依靠熱風來烘焙咖啡,跟一般認為的採用接觸熱來烘焙的角度不同,所以典型的富士皇家的直火烘豆機,得達到5kg等級才能有穩定的熱風與接觸熱比例,操控的手法也與1kg的直火烘豆機熱風比例較高完全不同。

台灣的楊家烘豆機普遍以熱源不穩定與價格低廉著稱,先不論這兩點,該烘豆機的鑄鐵鍋極為扎實,卻也因為過於扎實,烘焙易產生所謂的鑊氣。
鑊氣為中華料理中,鐵鍋經高溫過油產生的特有香氣,炒菜時可快速將食物表面炙熟形成保護膜鎖住食物的水分,一般家庭使用的瓦斯爐由於溫度不夠,不易形成鑊氣。
離題了,主要提醒的點是說明烘焙咖啡豆時,如果採用極厚實的鑄鐵鍋,就要很注意熱源的足夠與抽風的強度,不然極易形成鑊氣,烘焙出的咖啡豆具備相當明顯的特徵。
要避免鑄鐵鍋的鑊氣這種特徵,得先了解烘豆時的熱量交換過程的差異:熱風、接…

關於烘豆機的火力與風門的測定,個人見解。

起因是昆明的網友在網路上發問,討論的過程有一些看法。
測試過後的結果挺有趣的,在這裡紀錄一下。
Q:抽風機的選擇與測試?
A:抽風機得測試,每台烘豆機的狀況不一樣,最快的方式是先搜尋國外網站提供的資料,根據做的機器屬於流速快慢,再參考網站上類似機型所提供的抽風數據來挑選抽風機。
裝上測試後,重點是看風門關閉(全閉的狀況下必須有留一個小口)的時候,火力是否穩定,如果火焰不穩定,表示風門的最小口開得太小;風門全開的狀況下,火焰會不會飄。如果火焰的燃燒很勉強,會飄表示風管的口徑太小,需要換大一點,風門全關,火焰會燃燒不太完全是因為進入的新鮮空氣不足。
然後去取樣口,用打火機測試風門:



Q:風門開最大還是升溫快是不是抽風不夠?
A:不是,風門開最大,升溫快要看是接觸熱的作用還是熱風比例高。因為風門開大,抽風變強,烘焙桶本身的蓄熱夠,溫度仍然會上升。

Q:火焰離烘焙桶要多少距離?
A:火焰最高點與烘焙桶至少要有5cm~10cm。

Q:火焰離太近了是不是容易烤焦豆子?大火火焰直接燒到滾筒?
A:所以桶身有焦痕,那是燃燒不完全炭附著,紅火是氧氣不足。

Q:圓直徑20cm,長度24cm的滾筒是烘焙量是多少?
A:以圓徑150mm,高150mm,最大的烘焙量是800g,最適合的烘焙量是500g,最佳烘焙量350g,用這樣去計算的話,20cmX24cm的桶子,最佳的烘焙量是1~1.2kg,最大的烘焙量跟最佳烘焙量是不同的。簡單的做法就是把生豆倒進去,不要超過桶子2/5,大概可以算是最大的烘焙量使用圓直徑跟長度一樣的桶子,重點是豆子有空間可以攪拌,所以重點是圓直徑,不是高。火焰的範圍要比度少約4~5cm,不然發生把火焰吸入烘焙桶內造成內燃的狀況,有危險性。

Q:滾筒後面進熱風空間要多少呢?
A: 熱風的空間5cm就夠了。

Q:設計的時候要注意什麼?
A:火排的不同放置的位置不一樣,火力面積大火焰輸出強的口琴式火排或是熱水氣火排不要直接放在烘焙桶正下方,因為這種爐子的輸出很大,要利用空氣從爐嘴之間經過加熱的熱風效果來烘焙;半熱風的機器,靠抽風就可以了,設計的角度都是把零件最少化,但是效果最大化,不然實際製作,會很麻煩。還有設計的時候要考慮裝卸的過程順不順利,螺絲越多,雖然設計的時候很麻煩,但是組裝相對容易,也比較好修改。

Q:好好把要做的機器設計好,我之前一直有個誤區,熱風吹多了豆子味道單薄,後來發…

DIY002_800g烘豆機的組裝過程。

因為懶得畫組裝說明書(其實是不會畫~~),所以用影片的方式說明DIY編號002的烘豆機如何組裝。
主要使用的工具有:
1.十字螺絲起子
2.六角板手
3.7號梅花板手
4.耐心


六角板手直接使用五金行買的到的版本就好,主要用來鎖止付(無頭)螺絲,而7號的梅花板手,最好也準備另一種7號的套筒板手。

整組的六角板手。
梅花板手(7號)
套筒板手(7號)
至於耐心,就不用多說了,因為組裝過程中要不斷的調整烘焙桶的位置,所以鎖螺絲時最好不要一次就鎖緊,等該組件的螺絲都鎖上去後,再轉動烘焙桶,根據轉動的順暢度來確定螺絲的位置,確定好後再鎖緊。

烘豆機的零件:

比較難組裝的部份的零件會先組裝好,這樣在組裝的過程中就不至於花太多時間。
根據組裝的實際狀況來說,熟練的話大概1~2小時能裝完,至於不熟練呢?
就培養耐心吧。

這次使用的是直火鍋,厚度2mm的沖孔不鏽鋼板輥圓銲接。

其實料件不多的狀況下,只要跟著影片中的步驟組裝,應該都能順利完成?
馬達的線路會先接線完成,但是根據每個人使用的馬達也許會有不同,仍就希望採用厚利貿易的 6W AC感應馬達或是 20W的直流無刷馬達,組裝的時候才能符合馬達固定座的開孔尺寸,至於無刷馬達需要直流電,所以必須另外購買一組 AC to DC的電源供應器,這部分另外再寫一篇討論。

開關只有兩個,一個總電源,另一個是4"工業風扇的開關,開關的設定是總開關開啟,馬達就會啟動,而風扇不會動作,得打開風扇開關才會通電。
影片分為三個:
1.主要機體



2.後方機體



3.前方組件與組裝完成




影片是用Iphone 6S手持拍攝,些許晃動請大家多多包涵
有興趣的可以參考一下。

至於有沒有人會去複製?這部分就懶得想了.......

另外備註一下,該台DI002_800g烘豆機將於8/31~9/3於台北南港展覽中心四樓厚利貿易的展位展出,有興趣的人可以於上班時間洽詢
厚利貿易 台中營業所 江小姐 何小姐
台中市407西屯區工業1路96巷7弄1號1F-3
TEL:04-23550318 FAX:04-23550319
E-MAIL:fang@sunholy.com.tw


再備註一下,會從500g改為800g是因為有客戶來試烘,發現下了1kg的耶加雪非一樣烘得很漂亮,於是建議用1kg的容量來銷售,將這一點跟經銷商討論後,決定以800g的容量來銷售。


本著作由蔡…