Digitaalne vaakumregulaator: 15 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

See on spoonvaakumpress (vaakumpump), mida on muudetud digitaalse vaakumregulaatoriga, et see töötaks valitud vaakumrõhuga. See seade asendab vaakumkontrolleri minu DIY spoonvaakumpressis, mis on ehitatud VeneerSupplies.com või JoeWoodworking.com plaanidega. Need on suurepärased plaanid ja pumbad töötavad kavandatud viisil väga rahuldavalt. Siiski olen ma näppija ja tahtsin oma pumpa täiustada võimalusega hõlpsalt ja hõlpsalt reguleerida survesätteid (ilma kruvikeerajata) laiemas rõhuvahemikus digitaalselt juhitava regulaatoriga.

Hiljuti tekkis vajadus, mis ületas minu vaakumkontrolleri (tüüp 1) alampiiri. Selle projekti jaoks oli vaja 2-tüüpi vaakumkontrollerit rõhkude vahemikus 2 kuni 10 in-Hg. Võimalus oli asendada oma 1. tüüpi vaakumkontroller 2. tüüpi mudeliga, kuid see tundus ebapraktiline, kuna kahe vaakumvahemiku vahel vahetamiseks oleks vaja lisakulusid ja muudatusi. Ideaalne lahendus on üks kontroller laiema rõhuvahemikuga (2 kuni 28 in-Hg).

Vaakumkontroller: vaakumiga juhitav mikrolüliti, mida kasutatakse vaakumpumba või relee aktiveerimiseks valitud rõhul. Vaakumkontrolleril on reguleerimiskruvi, mis võimaldab valida soovitud vaakumitaseme. Kontaktide nimivõimsus on 10 amprit 120 V vahelduvvoolul.

Vaakumkontrolleri tüübid: tüüp 1 = reguleeritav 10,5 "kuni 28" Hg (diferentsiaal 2 kuni 5 "Hg) tüüp 2 = reguleeritav 2" kuni 10 "Hg (diferentsiaal 2 kuni 4" Hg)

Samm: disaini kaalutlused

Minu disain asendab vaakumkontrolleri digitaalse vaakumregulaatoriga (DVR). DVR-i kasutatakse RELAY-30A LINE-DVR-liini juhtimiseks, nagu on näha peamise juhtploki skeemil. See disain nõuab DVR-i toiteks peavoolukastile AC/DC 5-VDC toiteallika lisamist.

See disain suudab säilitada laias valikus vaakumrõhku, kuid jõudlus sõltub täielikult pumba võimekusest. Madalamal rõhuvahemikul säilitab suur CFM -pump neid rõhke, kuid põhjustab pumba nihkumise tõttu suuremaid rõhuerinevusi. See kehtib minu 3 CFM pumba kohta. See suudab säilitada 3 in-Hg, kuid rõhkude erinevus on ± 1 in-Hg ja pumba sisselülitustsüklid, kuigi harvad, kestavad umbes ühe või kaks sekundit. Rõhuerinevusega ± 1 in-Hg kaasneb rõhk vahemikus 141 lbs/ft² kuni 283 lbs/ft². Mul ei ole kogemusi vaakumpressimisel sellistel madalatel rõhkudel, seetõttu ei ole ma selle rõhkude erinevuse olulisuses kindel. Minu arvates oleks väiksem CFM vaakumpump ilmselt sobivam nende madalamate vaakumrõhkude säilitamiseks ja rõhkude erinevuste vähendamiseks.

Selle regulaatori konstruktsioon sisaldab Raspberry Pi Zero, MD-PS002 rõhuandurit, HX711 Wheatstone'i silla võimendusmoodulit, LCD-ekraani, 5 V toiteallikat, pöörlevat kodeerijat ja releemoodulit. Kõik need osad on saadaval teie lemmik Interneti -elektroonikaosade tarnijatelt.

Valin Raspberry Pi (RPi), kuna python on minu eelistatud programmeerimiskeel ja RPi tugi on hõlpsasti saadaval. Olen kindel, et selle rakenduse saab teisaldada ESP8266 -sse või teistesse pythonit käivitavatesse kontrolleritesse. RPi üks puudus on väljalülitamine, enne kui see välja lülitatakse, SD -kaardi riknemise vältimiseks.

Samm: osade loend

See seade on valmistatud ilma riiulita, sealhulgas Raspberry Pi, rõhuandur, HX711 sillavõimendi, LCD ja muud osad, mis maksavad umbes 25 dollarit.

OSAD: 1ea Raspberry Pi Zero-versioon 1.3 $ 5 1ea MD-PS002 vaakumanduri absoluutse rõhu andur $ 1,75 1ea HX711 koormusandur ja rõhuandur 24-bitine AD-moodul $ 0,75 1ea KY-040 pöörleva anduri moodul AC-DC astmemoodul $ 2,56 1ea 2004 20x4 sümboliga LCD-ekraanimoodul $ 4,02 1ea 5V 1-kanaliline optoelementide releemoodul 0,99 $ 1ea "ID x 1/4" FIP $ 3,11 1ea messingist toru ruudukujuline pistik 1/4 "MIP $ 2,96 1ea GX12-2 2 tihvti läbimõõt 12 mm isas- ja naisjuhtme paneeli pistik ümmarguse kruvitüüpi elektripistiku pistikupesa $ 0,67 1ea Proto Box (või 3D-trükitud)

3. samm: vaakumanduri kokkupanek

Mingdong Technology (Shanghai) Co., Ltd. (MIND) toodetud rõhuanduri MD-PS002 vahemik on 150 KPa (absoluutne rõhk). Selle anduri manomeetri rõhuvahemik (merepinnal) oleks 49–101 KPa või 14,5–29,6 in -Hg. Need andurid on hõlpsasti saadaval eBay, banggood, aliexpress ja muudel veebisaitidel. Mõnede tarnijate loetletud spetsifikatsioonid on aga vastuolulised, seetõttu olen lisanud tõlgitud lehe „Tehnilised parameetrid” Mingdongi tehnoloogiast.

Anduri ühendamiseks HX711 koormusanduri ja rõhuanduri 24 -bitise AD -mooduliga on vaja järgmist: ühendage tihvtid 3 ja 4 kokku; Pin 1 (+IN) kuni E+; Tihvtid 3 ja 4 (-IN) kuni E-; Kinnitage HX711 mooduli tihvt 2 (+ OUT) kuni A+ ja tihvt 5 (-OUT) A-. Enne juhtmega anduri pakkimist messingist adapterisse katke anduri juhtmed ja avatud servad termokahanevate torude või elektrilindiga. Sisestage ja tsentreerige andur okastatud nippelava kohale ja seejärel kasutage läbipaistvat silikoontihendit, et tihendada andur adapteri sees, hoolitsedes selle eest, et tihendusandur ei jääks pinnale. Messingist toruga ruudukujuline pistik, mis on puuritud anduri juhtme mahutamiseks piisavalt suure avaga, keermestatakse traadi kohal, täidetakse silikoontihendiga ja keeratakse okastraadile. Pühkige seadmest üleliigne tihendus ära ja oodake enne katsetamist 24 tundi, kuni tihend kuivab.

4. samm: elektroonika

Elektroonika koosneb Raspberry Pi Zero (RPi), mis on ühendatud HX711 mooduliga, millel on rõhuandur MD-PS002, pöörlev kooder KY-040, releemoodul ja LCD-ekraan. Pöörlemiskooder on RPi -ga liidestatud tihvti 21 kaudu kodeerija DT -ga, tihvt 16 CLK -ga ja tihvt 20 kodeerija SW või lüliti külge. Rõhuandur on ühendatud HX711 mooduliga ning selle mooduli DT ja SCK tihvtid on ühendatud otse RPi tihvtidega 5 ja 6. Releemoodul käivitatakse 2N2222A transistori ahelaga, mis on ühendatud päästikuallikaga RPi tihvtiga 32. Relee mooduli normaalselt avatud kontaktid on ühendatud LINE-SW ja 30A RELAY mähise ühe küljega. Digitaalse vaakumregulaatori toide ja maandus on varustatud RPi tihvtidega 1, 4, 6 ja 9. Tihvt 4 on 5v toitepulk, mis on ühendatud otse RPi toitesisendiga. Ühenduste üksikasju saab näha digitaalse vaakumregulaatori skemaatiliselt.

Samm: värskendage ja konfigureerige Raspberry Pi

Värskendage oma Raspberry Pi (RPi) olemasolevat tarkvara järgmiste käsurea juhistega

sudo apt-get updates sud apt-get upgrade

Sõltuvalt sellest, kui aegunud on teie RPi, määrab nende käskude täitmiseks vajaliku aja. Seejärel tuleb RPi konfigureerida I2C-side jaoks Raspi-Configi kaudu.

sudo raspi-config

Ilmub ülaltoodud ekraan. Esmalt valige Täpsemad suvandid, seejärel Laienda failisüsteem ja valige Jah. Pärast Raspi-Configi peamenüüsse naasmist valige Enable Boot to Desktop/Scratch ja Boot to Console. Valige peamenüüst Täpsemad suvandid ja lubage saadaolevatest valikutest I2C ja SSH. Lõpuks valige Lõpeta ja taaskäivitage RPi.

Paigaldage pythonile I2C ja numpy tarkvarapaketid

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

6. samm: tarkvara

Logige sisse RPi ja looge järgmised kataloogid. /Vac_Sensor sisaldab programmifaile ja /logid sisaldavad crontabi logifaile.

cd ~ mkdir Vac_Sensor mkdir logib cd Vac_Sensor

Kopeerige ülaltoodud failid kausta /Vac_Sensor. RPi failide ühendamiseks ja haldamiseks kasutan WinSCP -d. Ühendus RPi-ga võib toimuda Wifi või jadaühenduse kaudu, kuid seda tüüpi ühenduse lubamiseks peab raspi-config lubama SSH.

Esmane programm on vac_sensor.py ja seda saab käivitada käsurealt. Skripti testimiseks sisestage järgmine:

sudo python vac_sensor.py

Nagu varem mainitud, on vac_sensor.py skript skaala esmane fail. See impordib faili hx711.py vaakumsensori lugemiseks HX711 mooduli kaudu. Minu projekti jaoks kasutatav hx711.py versioon pärineb tatobari/hx711py. Leidsin selle versiooni soovitud funktsioonidega.

LCD -ekraan nõuab Denis Pleici RPi_I2C_driver.py ja Marty Tremblay hargnemist ning selle leiate aadressilt MartyTremblay/RPi_I2C_driver.py.

Peter Flockeri pöörleva kodeerija leiate aadressilt

Alan Aufderheide'i pimenu leiate aadressilt

Fail config.json sisaldab programmi salvestatud andmeid ja mõningaid üksusi saab muuta menüüvalikutega. Seda faili värskendatakse ja salvestatakse väljalülitamisel. "Ühikuid" saab seadistada menüü Units abil kas in-Hg (vaikimisi), mm-Hg või psi. "Vaakum_komplekt" on katkestusrõhk ja see salvestatakse väärtusena -Hg ning seda muudetakse menüüvalikuga Lõikusurve. Failis config.json määratakse käsitsi väärtus "calibration_factor" ja see määratakse vaakumanduri vaakummõõturi kalibreerimisega. "Nihe" on Tare loodud väärtus ja seda saab seadistada selle menüüvaliku kaudu. Väljalõikevahemik on failis config.json käsitsi seatud ja see on väärtuse "vaakum_komplekt" rõhu erinevus.

Lõikeväärtus = "vaakum_komplekt" ± (("katkestuspiirkond" /100) x "vaakumseade")

Pange tähele, et teie "calibration_factor" ja "offset" võivad erineda minu omadest. Faili config.json näide:

Samm: kalibreerimine

Kalibreerimist on SSH abil ja järgmiste käskude abil palju lihtsam teha:

cd Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py

Pythoni skriptist saab väljuda Ctrl-C abil ja faili /Vac_Sensor/config.json saab muuta.

Vaakumanduri kalibreerimiseks on vaja täpset vaakumõõturit ja "kalibreerimisfaktori" reguleerimist, et see vastaks LCD -ekraanil kuvatavale väljundile. Esiteks kasutage Tare menüüvalikut, et seadistada ja salvestada "nihke" väärtus koos pumbaga atmosfäärirõhul. Seejärel lülitage pump menüüs Vaakum sisse ja pärast rõhu langemist lugege LCD -ekraani ja võrrelge seda vaakumõõturiga. Lülitage pump välja ja väljuge skriptist. Reguleerige muutujat "calibration_factor", mis asub failis /Vac_Sensor/config.json. Taaskäivitage skript ja korrake protsessi, välja arvatud Tare. Tehke "calibration_factor" vajalikke muudatusi, kuni LCD -ekraan vastab näidiku näidule.

"Calibration_factor" ja "offset" mõjutavad ekraani järgmiste arvutuste abil:

get_value = read_average - "nihe"

rõhk = get_value/ "calibration_factor"

Kalibreerisin oma pumba vaakumõõturi asemel regulaatori kalibreerimiseks vana Peerless Mootori vaakumõõturit, kuna see oli kalibreerimise katkestanud. Peerless mõõtur on läbimõõduga 3-3/4 (9,5 cm) ja seda on palju lihtsam lugeda.

8. samm: peamenüü

• Vaakum - lülitab pumba sisse
• Lõikurõhk - seadke väljalülitusrõhk
• Taara - seda tuleks teha pumba NO -vaakumiga ja atmosfäärirõhul.
• Ühikud-valige kasutatavad ühikud (nt in-Hg, mm-Hg ja psi)
• Taaskäivitamine - taaskäivitage Raspberry Pi
• Väljalülitamine - enne toite väljalülitamist lülitage Raspberry Pi välja.

9. samm: vaakum

Vaakumi menüüvaliku vajutamine lülitab pumba sisse ja kuvab ülaltoodud ekraani. Sellel ekraanil kuvatakse regulaatori ühikud ja [katkestusrõhu] sätted, samuti pumba praegune rõhk. Vaakummenüüst väljumiseks vajutage nuppu.

Samm: katkestusrõhk

Lõikurõhu menüü võimaldab teil valida soovitud rõhu väljalülitamiseks. Nupu keeramine muudab soovitud rõhu saavutamisel kuvatavat rõhku. Vajutage nuppu Salvesta ja menüüst väljumiseks.

11. samm: Taara

Tare menüü tuleks teha, kui pumbal pole vaakumit ja näidik näitab atmosfääri- või nullrõhku.

12. samm: ühikud

Ühikute menüü võimaldab valida töö- ja kuvamisühikuid. Vaikeühik on -Hg, kuid võib valida ka mm-Hg ja psi. Praegune ühik tähistatakse tärniga. Üksuse valimiseks liigutage kursor soovitud ühikule ja vajutage nuppu. Lõpuks liigutage kursor tagasi ja vajutage väljumiseks ja salvestamiseks nuppu.

Samm: taaskäivitage või lülitage välja

Nagu nimigi viitab, valides ühe neist menüüelementidest, saate taaskäivitada või välja lülitada. Enne toite väljalülitamist on väga soovitatav Raspberry Pi välja lülitada. See salvestab kõik töö ajal muudetud parameetrid ja vähendab SD -kaardi rikkumise võimalust.

14. samm: käivitage käivitamisel

Seal on suurepärane Instructable Raspberry Pi: käivitage käivitamisel Pythoni skript skriptide käivitamiseks käivitamisel.

Logige sisse RPi ja minge kataloogi /Vac_Sensor.

cd /Vac_Sensornano launcher.sh

Lisage käivitaja.sh -sse järgmine tekst

#!/bin/sh # launcher.sh # navigeeri kodukataloogi, seejärel sellesse kataloogi, seejärel käivita pythoni skript, seejärel tagasi homecd/cd home/pi/Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py cd/

Väljuge ja salvestage käivitaja.sh

Peame skripti muutma käivitatavaks.

chmod 755 launcher.sh

Testige skripti.

sh käivitaja.sh

Järgmisena peame skripti käivitamisel redigeerima crontab (Linuxi tegumihaldur). Märkus: oleme juba loonud kataloogi /logs.

sudo crontab -e

See toob crontabi akna, nagu ülalpool näha. Liikuge faili lõppu ja sisestage järgmine rida.

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

Väljuge ja salvestage fail ning taaskäivitage RPi. Skript peaks käivitama skripti vac_sensor.py pärast RPi taaskäivitamist. Skripti olekut saab kontrollida logifailides, mis asuvad kaustas /logs.

15. samm: 3D -prinditud osad

Need on osad, mille kujundasin Fusion 360 -s ja trükkisin korpuse, nupu, kondensaatori kaane ja kruviklambri jaoks.

Kasutasin Thingiverse'i 1/4 NPT mutri jaoks ühte mudelit, et ühendada vaakumanduri komplekt korpusega. Ostariya loodud failid leiate NPT 1/4 lõimelt.