Digitális vákuumszabályozó: 15 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ez egy furnér vákuumprés (vákuumszivattyú), amelyet digitális vákuumszabályzóval módosítottak, hogy vákuumnyomáson működjön. Ez az eszköz helyettesíti a vákuumvezérlőt a DIY furnér vákuumprésemben, amelyet a VeneerSupplies.com vagy a JoeWoodworking.com tervei alapján építettek. Ezek nagyszerű tervek, és a szivattyúk nagyon kielégítően működnek a tervek szerint. Én azonban barkácsoló vagyok, és szerettem volna továbbfejleszteni a szivattyút azzal a képességgel, hogy a nyomásbeállításokat (csavarhúzó nélkül) egyszerűen és könnyen vezérelhetem egy szélesebb nyomástartományban, egy digitálisan vezérelt szabályozóval.

Nemrégiben felmerült egy olyan igény, amely meghaladta a vákuumvezérlőm (1. típus) alsó határait. Ehhez a projekthez 2-es típusú vákuumszabályozóra volt szükség 2–10 in-Hg nyomáson. Az 1-es típusú vákuumvezérlő cseréje 2-es típusú modellre egy lehetőség volt, azonban ez praktikusnak tűnt, mivel további költségeket és módosításokat igényel a két vákuumtartomány közötti váltás. Az ideális megoldás egyetlen vezérlő, szélesebb nyomástartománnyal (2-28 in-Hg).

Vákuumvezérlő: Vákuumvezérelt mikrokapcsoló, amely vákuumszivattyút vagy relét aktivál egy kiválasztott nyomáson. A vákuumszabályozó rendelkezik egy beállító csavarral, amely lehetővé teszi a kívánt vákuumszint tárcsázását. Az érintkezők névleges feszültsége 10 amper, 120 V AC.

A vákuumvezérlő típusai: 1 -es típus = 10,5 "és 28" Hg között szabályozható (2-5 "Hg differenciálmű) 2.

1. lépés: Tervezési szempontok

Az én tervezésem a vákuumszabályozót digitális vákuumszabályozóra (DVR) cseréli. A DVR-t a RELAY-30A LINE-DVR vonalának vezérlésére fogják használni, amint az a Fő vezérlőegység sematikus ábráján látható. Ehhez a kialakításhoz AC/DC 5 VDC tápegységet kell hozzáadni a fő vezérlőegységhez a DVR tápellátásához.

Ez a kialakítás képes a vákuumnyomás széles tartományának fenntartására, de a teljesítmény teljes mértékben a szivattyú képességétől függ. Az alacsonyabb nyomástartományban egy nagy CFM szivattyú megtartja ezeket a nyomásokat, de nagyobb nyomáskülönbség -ingadozásokat eredményez a szivattyú elmozdulása következtében. Ez a helyzet a 3 CFM szivattyúmnál. Képes 3 in-Hg fenntartására, de a nyomáskülönbség-ingadozás ± 1 in-Hg, és a szivattyú BE-ciklusai, bár ritkák, körülbelül egy vagy két másodpercig tartanak. A ± 1 in-Hg nyomáskülönbség-ingadozás 141 font/ft2 és 283 lbs/ft² közötti nyomást eredményez. Nincs tapasztalatom vákuumpréselésnél ilyen alacsony nyomáson, ezért nem vagyok biztos ebben a nyomáskülönbség -változás jelentőségében. Véleményem szerint egy kisebb CFM vákuumszivattyú valószínűleg megfelelőbb lenne ezen alacsonyabb vákuumnyomások fenntartására és a nyomáskülönbségek csökkentésére.

Ennek a szabályozónak a felépítése tartalmaz egy Raspberry Pi Zero, MD-PS002 nyomásérzékelőt, HX711 Wheatstone Bridge erősítő modult, LCD kijelzőt, 5 V-os tápegységet, forgó kódolót és egy relé modult. Mindezek az alkatrészek a kedvenc internetes elektronikai alkatrészek beszállítóitól kaphatók.

A Raspberry Pi -t (RPi) választom, mert a python a kedvenc programozási nyelvem, és az RPi -k támogatása könnyen elérhető. Bízom benne, hogy ezt az alkalmazást át lehet vinni egy ESP8266 -ba vagy más, python futtatására képes vezérlőbe. Az RPi egyetlen hátránya, hogy leállítás előtt erősen ajánlott a kikapcsolás, hogy megelőzze az SD kártya sérülését.

2. lépés: Alkatrészlista

Ez az eszköz olyan polcról készült alkatrészekből áll, mint a Raspberry Pi, a nyomásérzékelő, a HX711 híderősítő, az LCD és más, körülbelül 25 dollárba kerülő alkatrészek.

RÉSZEK: 1ea Raspberry Pi Zero-1.3 verzió 5 USD 1ea MD-PS002 Vákuumérzékelő abszolút nyomásérzékelő AC-DC Step Down Module $ 2.56 1ea 2004 20x4 karakteres LCD kijelző modul $ 4.02 1ea 5V 1-csatornás optocsatoló relé modul $ 0.99 "ID x 1/4" FIP $ 3.11 1ea sárgaréz cső négyszögletes fej dugó 1/4 "MIP $ 2.96 1ea GX12-2 2 tűs átmérő 12 mm-es férfi és női huzalpanel csatlakozó Körkörös csavaros típusú elektromos csatlakozóaljzat dugó $ 0.67 1ea Proto Box (vagy 3D nyomtatott)

3. lépés: Vákuumérzékelő összeszerelése

A Mingdong Technology (Shanghai) Co., Ltd. (MIND) által gyártott MD-PS002 nyomásérzékelő tartománya 150 KPa (abszolút nyomás). Ennek az érzékelőnek a nyomásmérési tartománya (tengerszinten) 49 és -101 KPa között van, vagy 14,5 és 29,6 in -Hg között. Ezek az érzékelők könnyen elérhetők az eBay -n, a banggood -on, az aliexpress -en és más online oldalakon. Azonban néhány szállító által felsorolt specifikációk ellentmondásosak, ezért mellékeltem egy Mingdong -technológia "Műszaki paraméterek" lapját.

Az érzékelő HX711 terhelésmérő és nyomásérzékelő 24 bites AD modulhoz történő csatlakoztatásához a következőkre van szükség: csatlakoztassa a 3 és 4 csapokat; 1. tű (+IN) - E+; 3. és 4. tű (-IN)-E-; Rögzítse a HX711 modul 2. (+ OUT)- A+ és 5. (-OUT)- A- érintkezőit. Mielőtt a vezetékes érzékelőt sárgaréz adapterbe csomagolná, takarja le a vezetékeket és az érzékelő szabad széleit zsugorcsővel vagy elektromos szalaggal. Helyezze be és helyezze középpontba az érzékelőt a szögesbimbó -nyílás fölé, majd tiszta szilikon tömítéssel zárja le az érzékelőt az adapter belsejében, miközben ügyeljen arra, hogy a tömítést távol tartsa az érzékelő felületétől. A sárgaréz cső négyszögletes fejdugót, amelyet elég nagy lyukkal fúrtak be, hogy elférjen az érzékelő huzalja, a huzal fölé csavarják, szilikon tömítéssel töltik fel és a szögesdrótra csavarják. Törölje le a felesleges tömítést a szerelvényről, és várjon 24 órát, amíg a tömítés megszárad.

4. lépés: Elektronika

Az elektronika egy Raspberry Pi Zero (RPi) -ből áll, amely egy HX711 modulhoz van csatlakoztatva MD-PS002 nyomásérzékelővel, KY-040 forgó kódolóval, relé modullal és LCD kijelzővel. A forgó kódoló az RPi -hez van csatlakoztatva a 21 -es tűn keresztül a kódoló DT -hez, a 16 -os csap a CLK -hoz és a 20 -as érintkező a kódoló SW -hez vagy kapcsolójához. A nyomásérzékelő a HX711 modulhoz, a modul DT és SCK csapjai pedig közvetlenül az RPi 5. és 6. csapjához vannak csatlakoztatva. A relé modult egy 2N2222A tranzisztor áramkör váltja ki, amely az RPi 32 csaphoz van csatlakoztatva egy trigger forráshoz. A relé modul normálisan nyitott érintkezői a LINE-SW-hez és a 30A RELAY tekercs egyik oldalához vannak csatlakoztatva. A digitális vákuumszabályozó áramellátását és földelését az RPi 1., 4., 6. és 9. csapja biztosítja. A 4 -es érintkező az 5 voltos táp, amely közvetlenül az RPi tápellátásához van csatlakoztatva. A csatlakozások részleteit a Digitális vákuumszabályozó sematikus ábrája tartalmazza.

Lépés: Frissítse és konfigurálja a Raspberry Pi -t

Frissítse a Raspberry Pi (RPi) meglévő szoftverét a következő parancssori utasításokkal

sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade

Attól függően, hogy az RPi éppen mennyire elavult, meghatározza a parancsok végrehajtásához szükséges időt. Ezután az RPi-t konfigurálni kell a Raspi-Config-on keresztüli I2C kommunikációhoz.

sudo raspi-config

Megjelenik a fent látható képernyő. Először válassza a Speciális beállítások, majd a Fájlrendszer kiterjesztése lehetőséget, majd válassza az Igen lehetőséget. Miután visszatért a Raspi-Config főmenüjébe, válassza a Boot to Desktop/Scratch engedélyezése lehetőséget, majd a Boot to Console lehetőséget. A főmenüben válassza a Speciális beállítások lehetőséget, és engedélyezze az I2C és az SSH lehetőséget a rendelkezésre álló lehetőségek közül. Végül válassza a Befejezés lehetőséget, és indítsa újra az RPi -t.

Telepítse az I2C és a numpy szoftvercsomagokat a python számára

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

6. lépés: Szoftver

Jelentkezzen be az RPi -be, és hozza létre a következő könyvtárakat. A /Vac_Sensor tartalmazza a programfájlokat, a /logs pedig a crontab naplófájlokat.

cd ~ mkdir Vac_Sensor mkdir naplók cd Vac_Sensor

Másolja a fenti fájlokat a /Vac_Sensor mappába. WinSCP -t használok az RPi fájljainak csatlakoztatásához és kezeléséhez. Az RPi-hez való csatlakozás Wifi vagy soros kapcsolaton keresztül történhet, de az SSH-t engedélyezni kell a raspi-configban, hogy lehetővé tegye ezt a fajta kapcsolatot.

Az elsődleges program a vac_sensor.py, és a parancssorból futtatható. A szkript teszteléséhez írja be a következőt:

sudo python vac_sensor.py

Amint korábban említettük, a vac_sensor.py parancsfájl a skála elsődleges fájlja. Importálja a hx711.py fájlt a vákuumérzékelő olvasásához a HX711 modulon keresztül. A projektemhez használt hx711.py verzió a tatobari/hx711py fájlból származik. Ezt a verziót a kívánt funkciókkal találtam meg.

Az LCD -hez szükség van Denis Pleic RPi_I2C_driver.py -jére, Marty Tremblay villájára, és megtalálható a MartyTremblay/RPi_I2C_driver.py címen.

Peter Flocker Rotary Encoder a következő címen található:

Alan Aufderheide pimenu a https://github.com/skuater/pimenu címen található

A config.json fájl a program által tárolt adatokat tartalmazza, és egyes elemek menüopciókkal módosíthatók. Ez a fájl leállításkor frissül és mentésre kerül. Az "egységek" az Egységek menüpont segítségével beállíthatók in-Hg (alapértelmezett), mm-Hg vagy psi értékben. A "vákuum_készlet" a határnyomás, amelyet H-in-beli értékként tárolnak, és a Cutoff Pressure menüpont módosítja. A "calibration_factor" érték manuálisan állítható be a config.json fájlban, és a vákuumérzékelő vákuummérőre történő kalibrálásával kerül meghatározásra. Az "eltolás" a Tare által létrehozott érték, és ezen a menüponton keresztül állítható be. A "cutoff_range" manuálisan van beállítva a config.json fájlban, és a "Vákuum_készlet" érték nyomáskülönbség tartománya.

Vágási érték = "vákuumszett" ± (("levágási tartomány" /100) x "vákuumszett")

Kérjük, vegye figyelembe, hogy a "calibration_factor" és az "offset" eltérhet az általam megadottól. Példa config.json fájl:

7. lépés: Kalibrálás

A kalibrálás sokkal egyszerűbb SSH használatával és a következő parancsok futtatásával:

cd Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py

A python parancsfájlból való kilépés a Ctrl-C billentyűvel történhet, és a /Vac_Sensor/config.json fájl módosítható.

A vákuumérzékelő kalibrálásához pontos vákuummérő szükséges, és a "calibration_factor" beállítása az LCD -n megjelenített kimenethez igazodik. Először a Tára menüpont segítségével állítsa be és mentse el az "eltolás" értéket a szivattyúval légköri nyomáson. Ezután kapcsolja be a szivattyút a Vákuum menüben, és miután a nyomás rendeződött, olvassa el az LCD kijelzőt, és hasonlítsa össze ezt a vákuummérővel. Kapcsolja ki a szivattyút, és lépjen ki a szkriptből. Állítsa be a "calibration_factor" változót a /Vac_Sensor/config.json fájlban. Indítsa újra a szkriptet, és ismételje meg a folyamatot a Tare kivételével. Végezze el a szükséges beállításokat a "calibration_factor" értéken, amíg az LCD kijelző meg nem egyezik a mérőmutatóval.

A "kalibrációs_faktor" és az "eltolás" a következő számításokon keresztül befolyásolja a kijelzőt:

get_value = read_average - "eltolás"

nyomás = get_value/ "calibration_factor"

Egy régi Peerless motor vákuummérőt használtam a szabályozó kalibrálására a szivattyúm vákuummérője helyett, mert ki volt ütve a kalibrálás. A páratlan mérőműszer átmérője 3-3/4 (9,5 cm), és sokkal könnyebben olvasható.

8. lépés: Főmenü

• Vákuum - Bekapcsolja a szivattyút
• Vágási nyomás - Állítsa be a levágási nyomást
• Tára - Ezt úgy kell megtenni, hogy a szivattyún nincs vákuum és légköri nyomáson.
• Egységek-Válassza ki a használni kívánt egységeket (pl. Hg, mm-Hg és psi)
• Újraindítás - Indítsa újra a Raspberry Pi -t
• Leállítás - Kapcsolja ki a Raspberry Pi -t, mielőtt kikapcsolja a főkapcsolót.

9. lépés: Vákuum

A Vákuum menüpont megnyomásával bekapcsolja a szivattyút, és megjelenik a fenti képernyő. Ez a képernyő megjeleníti a mértékegységeket és a szabályozó [Cutoff Pressure] beállításait, valamint a szivattyú aktuális nyomását. A gombbal lépjen ki a Vákuum menüből.

10. lépés: Lekapcsolási nyomás

A Vágási nyomás menü lehetővé teszi a kívánt nyomás kiválasztását a levágáshoz. A gomb elforgatása megváltoztatja a kijelzett nyomást, amikor eléri a kívánt nyomást. Nyomja meg a gombot a Mentés és kilépés a menüből.

11. lépés: Tára

A Tara menüt úgy kell elvégezni, hogy a szivattyún nincs vákuum, és a légköri vagy nulla nyomást mutató mérőműszer.

12. lépés: Egységek

Az Egységek menü lehetővé teszi a működési és megjelenítési egységek kiválasztását. Az alapértelmezett egység in-Hg, de mm-Hg és psi is kiválasztható. Az aktuális mértékegységet csillag jelzi. Egy egység kiválasztásához vigye a kurzort a kívánt egységre, és nyomja meg a gombot. Végül mozgassa a kurzort vissza, és nyomja meg a gombot a Kilépés és a Mentéshez.

13. lépés: Indítsa újra vagy állítsa le

Ahogy a neve is sugallja, ezek közül a menüpontok közül bármelyik kiválasztása az újraindítást vagy a leállítást eredményezi. Erősen ajánlott a Raspberry Pi leállítása, mielőtt kikapcsolná a készüléket. Ezzel elmenti a működés közben megváltozott paramétereket, és csökkenti az SD -kártya sérülésének lehetőségét.

14. lépés: Futtassa az indításkor

Van egy kiváló Instructable Raspberry Pi: Indítsa el a Python szkriptet indításkor a szkriptek futtatásához indításkor.

Jelentkezzen be az RPi -be, és váltson a /Vac_Sensor könyvtárba.

cd /Vac_Sensornano launcher.sh

Illessze be a következő szöveget a launcher.sh fájlba

#!/bin/sh # launcher.sh # navigáljon a saját könyvtárba, majd ebbe a könyvtárba, majd futtassa a python szkriptet, majd vissza a homecd/cd home/pi/Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py cd/

Lépjen ki és mentse a launcher.sh fájlt

Futtathatóvá kell tennünk a szkriptet.

chmod 755 launcher.sh

Teszteld a szkriptet.

sh launcher.sh

Ezután szerkesztenünk kell a crontab -ot (a linuxos feladatkezelőt), hogy elindítsuk a szkriptet indításkor. Megjegyzés: korábban már létrehoztuk a /logs könyvtárat.

sudo crontab -e

Ezzel a fent látható crontab ablak jelenik meg. Keresse meg a fájl végét, és írja be a következő sort.

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

Lépjen ki és mentse a fájlt, majd indítsa újra az RPi -t. A szkriptnek el kell indítania a vac_sensor.py szkriptet az RPi újraindítása után. A szkript állapotát a /logs mappában található naplófájlokban ellenőrizheti.

15. lépés: 3D nyomtatott alkatrészek

Ezeket az alkatrészeket terveztem a Fusion 360 -ban, és kinyomtattam a tokhoz, a gombhoz, a kondenzátor fedeléhez és a csavaros konzolhoz.

A Thingiverse 1/4 hüvelykes NPT anyájának egyik modelljét használtam a vákuumérzékelő szerelvény csatlakoztatásához a tokhoz. Az ostariya által létrehozott fájlok megtalálhatók az NPT 1/4 szálon.