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Raspberry Pi

コーヒー豆の焙煎温度を計測してみた

目次

Raspberry Pi Advent Calendar 2024の4日目の記事です。

コーヒー豆の手鍋焙煎にハマっており、安定した焙煎をするために（？）焙煎温度を計測したくなったので、やってみました。

焙煎する直前の様子

といってもCircuitPythonライブラリのチュートリアルみたいなドキュメントをなぞっていくだけです。

準備したもの

一通り必要そうなものはスイッチサイエンスで揃えつつ、作業していて必要になったものは秋月電子に買いに行きました（色々間違えて日に2度も秋月電子に足を運ぶことになりました）。

ラズパイのセットアップ

SSH、SPI module、I2C moduleを有効化しておきます。

sudo raspi-config

# Interface Options -> SSH / SPI / I2C

色々繋ぐ

ラズパイのGPIOピンにブレッドボード経由で熱電対アンプモジュールを接続します。

チュートリアルの配線図通りに繋いでいくだけです。

adafruitのドキュメントで用いられている配線図

というわけで、つなぎました。

ラズパイにMAX31855を接続した様子

計測する

MAX31855を利用するうえで必要なライブラリはpipで導入できますが、グローバルインストールしようとすると怒られるので、仮想環境を使います。
また、globalに入っているライブラリ（boardとか）を仮想環境内から参照するために、--system-site-packageオプションをつけます。

python -m venv .venv --system-site-package
source .venv/bin/activate
pip3 install adafruit-circuitpython-max31855

あとは引き続きチュートリアルに従うだけですが、後で温度変化を確認するためにCSVでそれらしいログを出力します。

# SPDX-FileCopyrightText: 2021 ladyada for Adafruit Industries
# SPDX-License-Identifier: MIT

import time
import board
import digitalio
import adafruit_max31855


def main():
    spi = board.SPI()
    cs = digitalio.DigitalInOut(board.D5)
    max31855 = adafruit_max31855.MAX31855(spi, cs)

    start = time.time()
    data = []
    try:
        while True:
            try:
                tempC = max31855.temperature
            except RuntimeError:
                # Ignore `short circuit to ground` error 🔥
                pass
            else:
                now = time.time()
                data.append([now, tempC])
                print(f"Temperature: {tempC} C")
                print(
                    f"Elapsed: {int(now - start) // 60} min {int(now - start) % 60} sec"
                )
                time.sleep(1.0)

    except KeyboardInterrupt:
        import csv

        filename = f"data/roasting_{int(time.time())}.csv"
        with open(filename, mode="w", encoding="utf-8") as file:
            writer = csv.writer(file)
            writer.writerows(data)


if __name__ == "__main__":
    main()

何度かテストしているとRuntimeError: short circuit to groundが頻発するようになったので、握りつぶしました。
デバイスにはあまり良くなさそうですが、人が死ぬわけではないので…

結果をグラフに出力する

Jupyter環境を用意してグラフにします。Jupyterじゃなくてもいいのですが、必要なライブラリ群がサクッと揃って楽なので。

購入したRaspberry Piはメモリが4GBもあるので、arm64のOSを使えばDockerが普通に動きます。適当にcomposeファイルを用意してJupyter Notebookを立ち上げます。

services:
  jupyter:
    image: quay.io/jupyter/scipy-notebook:2024-10-07
    ports:
      - 10000:10000
    command:
      - start-notebook.sh
      - --NotebookApp.token=''
      - --NotebookApp.disable_check_xsrf=True
    environment:
      - JUPYTER_PORT=10000
    volumes:
      - ./jupyter:/home/jovyan/work
      - ./data:/home/jovyan/data

で、よしなに可視化してみると、こんな感じでした。

可視化してみた

10分付近にある温度変化は、カセットコンロのガスが切れてしまったことによるものです😢
おかげで焙煎時間がめちゃめちゃ伸びてしまいました。

感想など

  • 流石に固定方法が甘く（テープで蓋の穴に固定しているだけ）、計測ノイズが酷かった
  • artisanという焙煎専用のオープンソース可視化ツールがあるみたいなので、そっちを使うでも良かったかも（対応しているロガーに制限はあるっぽい）
  • 普通に赤字