Rregullatori dixhital i vakumit: 15 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:21

Ky është një Shtypës me Vakuum Veneer (Pompë Vakumi) i cili është modifikuar me një Rregullator dixhital të vakumit për të funksionuar me një presion vakumi të zgjedhur. Kjo pajisje është një zëvendësim për Vakum Controller në DIY Veneer Vacuum Press të ndërtuar me plane nga VeneerSupplies.com ose JoeWoodworking.com. Këto janë plane të shkëlqyera dhe pompat funksionojnë në mënyrë shumë të kënaqshme siç janë projektuar. Sidoqoftë, unë jam një kallajxhi, dhe doja të përmirësoja pompën time me aftësinë për të kontrolluar me lehtësi dhe me lehtësi cilësimet e presionit (pa një vidë vidhos) mbi një gamë më të gjerë presionesh me një rregullator dixhital të kontrolluar.

Kohët e fundit, u shfaq një nevojë e cila ishte përtej kufijve të poshtëm të Kontrollorit tim të Vakumit (Lloji 1). Ky projekt kërkonte një Kontrollor vakumi të tipit 2 për presionet në rangun prej 2 deri në 10 in-Hg. Zëvendësimi i Kontrollorit Tip 1-Vakum me një model Tip 2 ishte një opsion, megjithatë, kjo dukej jopraktike pasi do të kërkonte një kosto shtesë dhe modifikime për të kaluar midis dy vargjeve të vakumit. Zgjidhja ideale është një kontrollues i vetëm me një gamë më të gjerë presionesh (2 deri në 28 in-Hg).

Kontrolluesi i vakumit: Një mikro-çelës i kontrolluar me vakum që përdoret për të aktivizuar një pompë vakumi ose stafetë në një presion të zgjedhur. Kontrolluesi i vakumit ka një vidë rregullimi që ju lejon të thirrni në nivelin e dëshiruar të vakumit. Kontaktet janë vlerësuar në 10 amper në 120v AC.

Llojet e kontrolluesit të vakumit: Lloji 1 = i rregullueshëm për 10.5 "në 28" të Hg (Diferenciali 2 deri në 5 "të Hg) Lloji 2 = i rregullueshëm për 2" në 10 "të Hg (Diferenciali 2 deri në 4" të Hg)

Hapi 1: Konsideratat e Dizajnit

Dizajni im zëvendëson kontrolluesin e vakumit me një rregullator dixhital të vakumit (DVR). DVR do të përdoret për të kontrolluar linjën LINE-DVR të RELAY-30A siç shihet në skemën e Kutisë së Kontrollit Kryesor. Ky dizajn kërkon shtimin e një Furnizimi me energji AC/DC 5-VDC në Kutinë e Kontrollit Kryesor për të fuqizuar DVR-në.

Ky dizajn është i aftë të mbajë një gamë të gjerë presionesh vakumi, por performanca varet tërësisht nga aftësia e pompës. Në rangun më të ulët të presionit, një pompë e madhe CFM do t'i mbajë këto presione, por do të rezultojë në luhatje më të mëdha diferenciale të presionit si rezultat i zhvendosjes së pompës. Ky është rasti për pompën time 3 CFM. Shtë i aftë të mbajë 3 in-Hg, por lëkundja diferenciale e presionit është ± 1 in-Hg, dhe ciklet ON të pompës, edhe pse të rralla, zgjasin afërsisht një ose dy sekonda. Një ndryshim diferencial i presionit prej in 1 in-Hg do të rezultojë me presione midis 141 lbs/ft² deri në 283 lbs/ft². Unë nuk kam përvojë në shtypjen me vakum në këto presione të ulëta, prandaj nuk jam i sigurt për rëndësinë e kësaj luhatjeje të presionit diferencial. Sipas mendimit tim, një pompë vakumi më e vogël CFM ndoshta do të ishte më e përshtatshme për të ruajtur këto presione më të ulëta vakumi dhe për të zvogëluar luhatjet e presionit diferencial.

Ndërtimi i këtij rregullatori përfshin një Raspberry Pi Zero, MD-PS002 Presion Sensor, HX711 Wheatstone Bridge Amplifier Module, LCD Display, 5V Power Supply, Rotary Encoder dhe një Relay Modul. Të gjitha këto pjesë janë në dispozicion nga furnizuesit tuaj të preferuar të pjesëve elektronike të internetit.

Unë zgjedh një Raspberry Pi (RPi) sepse python është gjuha ime e preferuar e programimit, dhe mbështetja për RPi është në dispozicion. Kam besim se ky aplikacion mund të transferohet në një ESP8266 ose kontrollues të tjerë të aftë për të drejtuar python. Një disavantazh i RPi është një mbyllje rekomandohet shumë para se ta fikni atë për të parandaluar korrupsionin e Kartës SD.

Hapi 2: Lista e Pjesëve

Kjo pajisje është ndërtuar pa pjesë të raftit duke përfshirë një Raspberry Pi, Sensor Presioni, Amplifikator Ura HX711, LCD dhe pjesë të tjera që kushtojnë afërsisht 25 dollarë.

PJES: 1ea Raspberry Pi Zero-Versioni 1.3 $ 5 1ea MD-PS002 Sensori vakum Sensori i presionit absolut 1.75 $ 1ea HX711 Sensori i ngarkesës dhe qelizës së presionit 24 modul AD modul $ 0.75 1ea KY-040 Moduli i koduesit rrotullues $ 1 1ea 5V 1.5A 7.5W Switch Moduli i Shkarkimit AC-DC 2.56 $ 1ea 2004 20x4 Karakteri Modeli i Ekranit LCD 4.02 $ 1ea 5V 1-Channel Modul Rele Optokoupler 0.99 $ 1 dollarë Adafruit Perma-Proto Breadboard me madhësi gjysmë PCB 4.50 $ 1 $ 2N2222A NPN Transistor $ 0.09 2eea 10K 1/2 "ID x 1/4" FIP $ 3.11 1ea Tubi i Kufirit me Tub Tunxh 1/4 "MIP $ 2.96 1ea GX12-2 2 Pin Diametër 12mm Konektor i Panelit Mashkullor dhe Femëror Lloji i Vidës Rrethi Lloji i Konektorit Elektrik Priza 0.67 $ 1ea Proto Box (ose e printuar 3D)

Hapi 3: Montimi i sensorit të vakumit

Sensori i presionit MD-PS002 i prodhuar nga Mingdong Technology (Shanghai) Co, Ltd (MIND) ka një gamë prej 150 KPa (presion absolut). Gama e presionit të matësit (në nivelin e detit) për këtë sensor do të ishte 49 në -101 KPa ose 14.5 në -29.6 in -Hg. Këta sensorë janë lehtësisht të disponueshëm në eBay, banggood, aliexpress dhe faqe të tjera online. Sidoqoftë, specifikimet e listuara nga disa prej këtyre furnizuesve janë konfliktuale, prandaj, unë kam përfshirë një fletë të përkthyer "Parametrat Teknik" nga një Teknologji Mingdong.

Lidhja e sensorit me një modul AD 24 bitësh të Qelizës së Ngarkesës dhe Presionit HX711 kërkon sa vijon: lidhni Kunjat 3 & 4 së bashku; Pin 1 (+IN) në E+; Pin 3 & 4 (-IN) në E-; Pin 2 (+ OUT) në A+ dhe Pin 5 (-OUT) në A- të modulit HX711. Para se të paketoni sensorin me tela në një përshtatës prej bronzi, mbuloni kabllot dhe skajet e ekspozuara të sensorit me tuba të tkurrjes së nxehtësisë ose shirit elektrik. Vendoseni dhe vendoseni qendrën sensorit mbi hapjen e thithës me gjemba dhe më pas përdorni mbyllje silikoni të qartë për të mbyllur sensorin brenda përshtatësit, duke u kujdesur që ta mbani mbërthimin larg faqes së sensorit. Një prizë me kokë për tuba tunxhi e cila është shpuar me një vrimë mjaft të madhe për të akomoduar tela sensor është e filetuar mbi tela, e mbushur me mbulesë silikoni dhe e vidhosur në përshtatësin me gjemba. Fshini ngjyrosjen e tepërt nga montimi dhe prisni 24 orë që tharja të thahet para testimit.

Hapi 4: Elektronikë

Elektronika përbëhet nga një Raspberry Pi Zero (RPi) e lidhur me një modul HX711 me një sensor presioni MD-PS002, Kodues Rotary KY-040, Modul Relay dhe një ekran LCD. Kodifikuesi rrotullues ndërlidhet me RPi përmes Pin 21 në DT të koduesit, Pin 16 në CLK dhe Pin 20 në SW ose çelësin e koduesit. Sensori i presionit është i lidhur me modulin HX711, dhe kunjat DT dhe SCK të këtij moduli lidhen drejtpërdrejt me Pin 5 dhe 6 të RPi. Moduli Stafetë nxitet nga një qark transistor 2N2222A i cili është i lidhur me RPi Pin 32 për një burim shkas. Kontaktet Normalisht të Hapura të Modulit Rele janë të lidhura me LINE-SW dhe njërën anë të spirales të RELAY 30A. Fuqia dhe baza për rregullatorin dixhital të vakumit furnizohen nga kunjat 1, 4, 6 dhe 9 të RPi. Pin 4 është kunja e fuqisë 5v, e cila lidhet drejtpërdrejt me hyrjen e energjisë të RPi. Detajet e lidhjeve mund të shihen në skemën e rregullatorit dixhital të vakumit.

Hapi 5: Përditësoni dhe Konfiguroni Raspberry Pi

Përditësoni softuerin ekzistues në Raspberry Pi (RPi) tuaj me udhëzimet e mëposhtme të linjave komanduese

sudo apt-merrni përditësime sudo apt-merrni upgrade

Në varësi të faktit se sa i vjetër është RPi juaj në atë kohë, do të përcaktojë sasinë e kohës që nevojitet për të përfunduar këto komanda. Tjetra, RPi duhet të konfigurohet për komunikimet I2C nëpërmjet Raspi-Config.

sudo raspi-config

Ekrani i parë më sipër do të shfaqet. Së pari zgjidhni Opsionet e Avancuara dhe më pas Expand Filesystem dhe zgjidhni Po. Pasi të ktheheni në Menunë kryesore të Raspi-Config zgjidhni Enable Boot to Desktop/Scratch dhe zgjidhni Boot to Console. Nga Menyja kryesore zgjidhni Opsionet e Avancuara dhe aktivizoni I2C dhe SSH nga opsionet e disponueshme. Së fundi, zgjidhni Finish dhe rindizni RPi.

Instaloni paketat softuerike I2C dhe numpy për python

sudo apt-get install python-smbus python3-smbus python-dev python3-dev python-numpy

Hapi 6: Softuer

Hyni në RPi dhe krijoni drejtoritë e mëposhtme. /Vac_Sensor përmban skedarët e programit dhe /regjistrat do të përmbajnë skedarët e regjistrit crontab.

cd ~ mkdir Vac_Sensor mkdir regjistron cd Vac_Sensor

Kopjoni skedarët e mësipërm në dosjen /Vac_Sensor. Unë përdor WinSCP për të lidhur dhe menaxhuar skedarët në RPi. Lidhja me RPi mund të bëhet nëpërmjet Wifi ose lidhjes serike, por SSH duhet të aktivizohet në raspi-config për të lejuar këtë lloj lidhjeje.

Programi kryesor është vac_sensor.py dhe mund të ekzekutohet nga komanda e shpejtë. Për të testuar skriptin, futni sa vijon:

sudo python vac_sensor.py

Siç u përmend më parë, skripti vac_sensor.py është skedari kryesor për shkallën. Ajo importon skedarin hx711.py për të lexuar sensorin e vakumit përmes modulit HX711. Versioni i hx711.py i përdorur për projektin tim vjen nga tatobari/hx711py. E gjeta këtë version me kusht që veçoritë që doja.

LCD -ja kërkon RPi_I2C_driver.py nga Denis Pleic dhe e degëzuar nga Marty Tremblay, dhe mund të gjendet në MartyTremblay/RPi_I2C_driver.py.

Kodifikuesi Rotary nga Peter Flocker mund të gjendet në

pimenu nga Alan Aufderheide mund të gjendet në

Skedari config.json përmban të dhënat e ruajtura nga programi, dhe disa artikuj mund të modifikohen nga opsionet e menusë. Ky skedar azhurnohet dhe ruhet në Shutdown. "Njësitë" mund të konfigurohen përmes opsionit të menysë Njësitë ose në-Hg (parazgjedhje), mm-Hg ose psi. "Seti i vakumit" është presioni i ndërprerjes, dhe ruhet si vlerë në Hg, dhe modifikohet nga opsioni i menysë së Presionit të Ndërprerjes. Një vlerë "kalibrimi_faktor" vendoset manualisht në skedarin config.json dhe përcaktohet duke kalibruar sensorin e vakumit në një matës vakumi. "Offset" është vlera e krijuar nga Tare, dhe mund të vendoset përmes këtij opsioni të menysë. "Cutrange_range" vendoset manualisht në skedarin config.json, dhe është diapazoni i presionit diferencial të vlerës "vacuum_set".

Vlera e ndërprerjes = "vakum_set" ± (("intervali i ndërprerjes" /100) x "vakum_caktimi")

Ju lutemi vini re "kalibrimi_faktori" dhe "kompensimi" juaj mund të ndryshojnë nga ato që kam. Shembull skedari config.json:

Hapi 7: Kalibrimi

Kalibrimi është shumë më i lehtë për tu bërë duke përdorur SSH dhe duke ekzekutuar komandat e mëposhtme:

cd Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py

Dalja nga shkrimi python mund të bëhet përmes Ctrl-C, dhe modifikimet mund të bëhen në skedarin /Vac_Sensor/config.json.

Kalibrimi i sensorit të vakumit kërkon një matës vakumi të saktë dhe rregullimin e "faktorit të kalibrimit" që të përputhet me daljen e shfaqur në LCD. Së pari, përdorni opsionin e menysë Tare për të vendosur dhe ruajtur vlerën "kompensuar" me pompën në presion atmosferik. Tjetra, ndizni pompën me menynë Vakuum dhe pasi presioni të qetësohet lexoni ekranin LCD dhe krahasojeni këtë me matësin e vakumit. Fikeni pompën dhe dilni nga skenari. Rregulloni ndryshoren "calibration_factor" të vendosur në /Vac_Sensor/config.json. Rinisni skenarin dhe përsëritni procesin me përjashtim të Tare. Bëni rregullimet e nevojshme në "faktorin e kalibrimit" derisa ekrani LCD të përputhet me leximin e matësit.

"Kalibrimi_faktori" dhe "kompensimi" ndikojnë në ekran nëpërmjet llogaritjeve të mëposhtme:

merrni_vlerë = lexoni_mosha - "kompensuar"

presion = merrni_vlerën/ "faktori i kalibrimit"

Kam përdorur një matës të vjetër të Vakumit të Motorit të Pavarur për të kalibruar rregullatorin në vend të matësit të vakumit në pompën time sepse ishte kalibruar i rrëzuar. Matësi pa koleg është 3-3/4 (9.5 cm) në diametër dhe shumë më i lehtë për t'u lexuar.

Hapi 8: Menyja kryesore

• Vakum - Ndez pompën
• Presioni i ndërprerjes - Vendosni presionin e ndërprerjes
• Tare - Kjo duhet të bëhet me JO vakum në pompë dhe në presion atmosferik.
• Njësitë-Zgjidhni njësitë që do të përdoren (p.sh. në-Hg, mm-Hg dhe psi)
• Rinisni - Rinisni Raspberry Pi
• Shutdown - Mbyllni Raspberry Pi para se të fikni fuqinë kryesore.

Hapi 9: Vakum

Shtypja e opsionit të menysë Vakum do të aktivizojë pompën dhe do të shfaq ekranin e mësipërm. Ky ekran shfaq Njësitë dhe cilësimet e [Presionit të Ndarjes] të rregullatorit, si dhe presionin aktual të pompës. Shtypni çelësin për të dalë nga menyja Vakum.

Hapi 10: Presioni i ndërprerjes

Menyja Presioni i Ndërprerjes ju lejon të zgjidhni presionin e dëshiruar për ndërprerje. Kthimi i çelësit do të ndryshojë presionin e shfaqur kur të arrihet presioni i dëshiruar shtypni çelësin për të ruajtur dhe dalur nga menyja.

Hapi 11: Tare

Menyja Tare duhet të bëhet pa vakum JO në pompë dhe matës që lexon presionin atmosferik ose zero.

Hapi 12: Njësitë

Menyja Njësitë do të lejojë zgjedhjen e njësive të funksionimit dhe ekranit. Njësia e paracaktuar është in-Hg, por gjithashtu mund të zgjidhen mm-Hg dhe psi. Njësia aktuale do të tregohet me një yll. Për të zgjedhur një njësi, lëvizni kursorin në njësinë e dëshiruar dhe shtypni çelësin. Së fundi, lëvizni kursorin në Back dhe shtypni çelësin në mënyrë që të dilni dhe ruani.

Hapi 13: Rinisni ose fikni

Siç nënkupton edhe emri, zgjedhja e njërit prej këtyre artikujve të menysë do të rezultojë në një Rinisje ose Shutdown. Rekomandohet shumë që Raspberry Pi të fiket para se të fiket energjia. Kjo do të ruajë çdo parametër të ndryshuar gjatë funksionimit dhe do të zvogëlojë mundësinë e prishjes së Kartës SD.

Hapi 14: Drejtoni në fillimin

Ekziston një Raspberry Pi i shkëlqyeshëm i Udhëzueshëm: Nisni skriptin Python gjatë fillimit për ekzekutimin e një skripti gjatë fillimit.

Hyni në RPi dhe ndryshoni në drejtorinë /Vac_Sensor.

cd /Vac_Sensornano lëshues.sh

Përfshini tekstin e mëposhtëm në lëshuesin.sh

#!/bin/sh # launcher.sh # lundroni në drejtorinë e shtëpisë, pastaj në këtë drejtori, pastaj ekzekutoni skriptin python, pastaj kthehuni në homecd/cd home/pi/Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py cd/

Dilni dhe ruani lëshuesin.sh

Ne duhet ta bëjmë skenarin një ekzekutues.

lëshuesi chmod 755.sh

Provoni skenarin.

sh lëshuesi.sh

Tjetra, ne duhet të redaktojmë crontab (menaxherin e detyrave linux) për të nisur skriptin gjatë fillimit. Shënim: ne tashmë kemi krijuar drejtorinë /logs më parë.

sudo crontab -e

Kjo do të sjellë dritaren crontab siç shihet më sipër. Shkoni në fund të skedarit dhe futni rreshtin e mëposhtëm.

@reboot sh /home/pi/Vac_Sensor/launcher.sh>/home/pi/logs/cronlog 2> & 1

Dilni dhe ruani skedarin dhe rindizni RPi. Skenari duhet të fillojë skriptin vac_sensor.py pasi të rindizet RPi. Statusi i skriptit mund të kontrollohet në skedarët e regjistrit të vendosur në dosjen /logs.

Hapi 15: Pjesë të printuara në 3D

Këto janë pjesët që kam dizajnuar në Fusion 360 dhe të shtypura për Case, Knob, Capacitor Cover dhe Screw Bracket.

Kam përdorur një model për një NPT Nut 1/4 nga Thingiverse për të lidhur Asamblenë e Sensorit Vakum me Rastin. Skedarët e krijuar nga ostariya mund të gjenden në NPT 1/4 Thread.