Статья посвящена модернизации кофемашины, которая ставит перед собой задачу увеличения ресурса работы систем технического устройства и увеличение качества производимой продукции. Чтобы произошло увеличение ресурса работы систем ТУ, мы внесли коррективы, в топологию системы питания предусмотрев улучшенную защиту от скачков напряжения. Сделали новую систему фильтрации воды. Для улучшения качества приготовления кофе, предусмотрели стабильную подачу пара, автоматизировав регулировку нагревания и мощность нагнетателя пара.
Ключевые слова: стабилизация напряжения, фильтрация воды, стабильная подача пара.
Варка кофе — это целый производственный процесс, при том что на неавтоматических и полуавтоматических машинах могут добиваться стабильно хорошего результата лишь единицы с большим опытом в кофе варении, их называют баристами. Но для маленьких кафе бариста просто не выгоден по ряду экономических причин, поэтому лучшим вариантом будет нанять работника без опыта для управления пусть и более дорогим оборудованием, но зато с более стабильным качеством выпускаемой продукции.
Установка САУ — автоматической кофемашины является наиболее приемлемым решением для заведения. Процесс от помола зерен до готовой чашки кофе в автоматической кофемашине занимает около 40 секунд. Электронная память позволяет использовать различные режимы приготовления кофе: эспрессо, ристретто, капучино, латте, горячий шоколад и др. Сервисные программы позволяют промывать внутренние узлы, очищать от накипи, задавать время включения. Таким образом, для пользователей достигается максимальная автоматизация процесса варки кофе — одно из главных достоинств данных аппаратов.
Но иногда встроенные системы TУ не отличаются большим качеством или мощностью, более того бывает, что некоторые системы не предустановлены в саму машину. При покупке иногда невозможно отследить установлена та или иная система или нет.
Для модернизации была взята кофемашина Victoria Arduino Adonis 2Gr Core. (Рис. 1)
Рис 1.
Описание: Автоматическая кофемашина Victoria Arduino Adonis 2 Gr используется на предприятиях общественного питания, в офисах и частных домах для приготовления кофе эспрессо и капучино. Модель оснащена 2 паровыми кранами из нержавеющей стали с системой Push&Pull и 1 краном подачи горячей воды с экономайзером. Аппарат осуществляет автоматическую дозацию и подачу кипятка и пара.
Из названия и описания ТУ невозможно понять проблемы, которые встретятся при эксплуатации устройства. Проблемы начались в том, что подача пара стала очень слабая и нестабильная на то указывают отзывы покупателей. Также у данного агрегата слабая фильтрация, как результат накипь, которая может вылетать из сопел при подаче пара, и забивать узлы системы, что ухудшает качество продукта и явно мешает работе.
В последнее время в особенности в нашем городе участились скачки напряжения после аварийных отключений. После таких скачков появляются люди, у которых выходят из строя бытовые приборы. Учитывая то, что в кафе и фудкортах данные аппараты работают постоянно, чтобы быстро обслужить каждого клиента, они выходят из строя очень часто.
При неисправности основных мощностей заведения, у предприятий могут возникнуть большие убытки. Поэтому нужна модернизация.
Мы решили начать модернизацию с решения проблемы фильтрации
Какая вода нужна кофемашине?
‒ Воду необходимо очищать от солей жесткости.
‒ Воду необходимо очищать от хлора и посторонних запахов
‒ Воду нужно умягчать.
В кофеварках есть встроенные фильтры, но из-за своего малого ресурса, вследствие малых габаритов, они не могут противостоять накипи и вредным веществам продолжительное время. А пользователи не могут их своевременно заменить без вызова мастеров наладчиков, поэтому системы кофемашины подвержены загрязнению.
Эксперты по технике для кофе отмечают: машине может даже не требоваться на чистку, если в ней установлен фильтр, но это не значит, что угрозы поломки нет. Кофемашины не учитывают фактический объем “наросшей” накипи: они просто считают количество приготовленных чашек кофе и через 50–100 порций сигнализируют, что нужно провести очистку. Так что следить за качеством воды лучше самостоятельно.
Решает поставленную задачу фильтр, основанный на методе обратного осмоса, при этом вода становится практически дистиллированной и ненасыщенной полезными минеральными веществами. У нас появилось комбинированное решение. Это использование фильтра обратного осмоса совместно с картриджем, восполняющим недостаток минеральных веществ, в среднем фильтры обратного осмоса рассчитаны на 50 литров воды, проходящей через машину для приготовления кофе (2–3 месяца), а восполняющий картридж прослужит максимум половину этого срока (около 1,5 месяца). Данное решение является наиболее экономичным, потому как не требует дополнительного оборудования и постоянной замены картриджей (1 раз в 2–4 недели).
Мы нашли решение проблемы подачи пара — нужно заменить помпу (рис.2) на более долговечную. Износу подвержена пружина. Нужна пружина с повышенной устойчивость к удлинению-сжатию, с малой хладноломкостью материала при динамических нагрузках и повышенная упругостью. В среднем долговечность данного узла увеличится в 2–2,5 раза, а размер парообразования в 1,78 раза.
Так как после модернизации, возможно, изменится качество продукта, мы предусмотрели получение оптимального давления пара автоматизированием с помощью САР — ШИМ регулировки с использованием полевых транзисторов для подачи тока на нагревательный элемент и подачи воды в образователь пара. Теперь температура будет стабильной, а подача пара стандартной для каждого типа напитка. Так мы решили проблему постепенного остывания элементов парообразования и подачи пара в каждую порцию напитка.
Рис. 2
Для решения проблемы нестабильного питания мы провели доработку уже существующих принципов защиты от скачков напряжения САР. Нами была предложена электрическая схема. Она основана на двойном D — триггере К561ТM2, двух последовательно соединенных МОП-транзисторах IRF840 с общим затвором. Для улучшения характеристик транзисторы были помещены на алюминиевый радиатор. Устройство схемы позволяет “запомнить” пределы нормального напряжения питания прибора. Мы испытали схему защиты от скачков в условиях близких к реальным. Она способна выдержать около предельное напряжение скачка — 500 вольт с током 8 A в нормальных условиях, при этом выключив аппарат без выхода последнего из строя.
После всех проведенных работ, мы добились следующих результатов: 1) Избавились от накипи, исправлением недостатков фильтрации воды 2) Улучшили парообразование, заменив помпу 4) отрегулировав парообразование электронным путём 5) Увеличили защищённость прибора от скачков напряжения.
Литература:
- Е. В. Поезжаева // Концепции развития робототехники: учебное пособие / М-во образования и науки Рос. Федерации, Перм. нац. исслед. политехн. ун-т. — Пермь: Изд — во ПНИПУ, 2018. — 437 с. Допущено УМО вузов по образованию в обл. автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учеб. пособия.
- Концепции развития робототехники, http://coffeecard.info/, http://www.entero.ru/, Журнал “Радио”
