Skaitmeninis vakuuminis reguliatorius: 15 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Tai faneruotas vakuuminis presas (vakuuminis siurblys), kuris buvo modifikuotas naudojant skaitmeninį vakuuminį reguliatorių, kad veiktų pasirinktu vakuuminiu slėgiu. Šis prietaisas pakeičia vakuuminį valdiklį mano „pasidaryk pats“faneros vakuuminėje spaudoje, sukurtoje pagal „VeneerSupplies.com“arba „JoeWoodworking.com“planus. Tai puikūs planai, o siurbliai veikia labai patenkinamai, kaip suprojektuoti. Tačiau aš esu meistras ir norėjau patobulinti savo siurblį, kad būtų galima lengvai ir lengvai valdyti slėgio nustatymus (be atsuktuvo) naudojant didesnį slėgio diapazoną naudojant skaitmeniniu būdu valdomą reguliatorių.

Neseniai atsirado poreikis, kuris viršijo apatines mano vakuuminio valdiklio ribas (1 tipas). Šiam projektui reikėjo 2 tipo vakuuminio valdiklio, kurio slėgis būtų nuo 2 iki 10 in-Hg. Buvo galima pakeisti 1 tipo vakuuminį valdiklį 2 tipo modeliu, tačiau tai atrodė nepraktiška, nes norint persijungti tarp dviejų vakuumo diapazonų reikės papildomų išlaidų ir pakeitimų. Idealus sprendimas yra vienas valdiklis, turintis platesnį slėgio diapazoną (nuo 2 iki 28 in-Hg).

Vakuuminis valdiklis: vakuuminiu būdu valdomas mikro jungiklis, naudojamas įjungti vakuuminį siurblį arba relę pasirinktu slėgiu. Vakuuminis valdiklis turi reguliavimo varžtą, leidžiantį surinkti norimą vakuumo lygį. Kontaktai yra skirti 10 amperų esant 120 V kintamajai srovei.

Vakuuminio valdiklio tipai: 1 tipas = reguliuojamas nuo 10,5 iki 28 colių Hg (diferencialas nuo 2 iki 5 colių Hg) 2 tipas = reguliuojamas nuo 2 iki 10 colių Hg (diferencialas nuo 2 iki 4 colių Hg)

1 žingsnis: projektavimo aspektai

Mano dizainas vakuuminį valdiklį pakeičia skaitmeniniu vakuuminiu reguliatoriumi (DVR). DVR bus naudojamas RELAY-30A LINE-DVR linijai valdyti, kaip parodyta pagrindinio valdymo dėžutės schemoje. Ši konstrukcija reikalauja, kad prie pagrindinio valdymo bloko būtų pridėtas AC/DC 5 VDC maitinimo šaltinis.

Ši konstrukcija gali išlaikyti platų vakuuminio slėgio diapazoną, tačiau našumas visiškai priklauso nuo siurblio galimybių. Esant žemesniam slėgio diapazonui, didelis CFM siurblys išlaikys šį slėgį, tačiau dėl siurblio poslinkio padidės slėgio skirtumai. Tai yra mano 3 CFM siurblio atvejis. Jis gali išlaikyti 3 in-Hg, tačiau slėgio skirtumas yra ± 1 in-Hg, o siurblio įjungimo ciklai, nors ir retai, trunka maždaug vieną ar dvi sekundes. Slėgio skirtumas svyruoja ± 1 in-Hg, o slėgis svyruoja nuo 141 lbs/ft² iki 283 lbs/ft². Neturiu vakuuminio spaudimo esant tokiam žemam slėgiui, todėl nesu tikras dėl šio slėgio skirtumo reikšmės. Mano nuomone, mažesnis CFM vakuuminis siurblys tikriausiai būtų tinkamesnis norint išlaikyti šiuos mažesnius vakuumo slėgius ir sumažinti slėgio skirtumus.

Šio reguliatoriaus konstrukcijoje yra „Raspberry Pi Zero“, MD-PS002 slėgio jutiklis, „HX711 Wheatstone“tilto stiprintuvo modulis, LCD ekranas, 5 V maitinimo šaltinis, rotacinis kodavimo įrenginys ir relės modulis. Visas šias dalis galite įsigyti iš mėgstamiausių interneto elektronikos dalių tiekėjų.

Aš renkuosi Raspberry Pi (RPi), nes „python“yra mano mėgstamiausia programavimo kalba, o RPi palaikymas yra lengvai prieinamas. Esu įsitikinęs, kad ši programa gali būti perkelta į ESP8266 ar kitus valdiklius, galinčius paleisti „python“. Vienas RPi trūkumas yra labai rekomenduojamas išjungimas prieš jį išjungiant, kad būtų išvengta SD kortelės sugadinimo.

2 žingsnis: dalių sąrašas

Šis prietaisas pagamintas be lentynų dalių, įskaitant „Raspberry Pi“, slėgio jutiklį, HX711 tilto stiprintuvą, skystųjų kristalų ekraną ir kitas dalis, kainuojančias maždaug 25 USD.

DALYS: 1ea Raspberry Pi Zero-1.3 versija 5 $ 1ea MD-PS002 Vakuuminio jutiklio absoliutaus slėgio jutiklis $ 1,75 AC-DC mažinimo modulis $ 2.56 1ea 2004 20x4 simbolių skystųjų kristalų ekrano modulis $ 4.02 1ea 5V 1 kanalų optinio jungiklio relės modulis $ 0.99 "ID x 1/4" FIP $ 3.11 1ea žalvarinis vamzdžio kvadratinis galvutės kištukas 1/4 "MIP $ 2,96 1ea GX12-2 2 kontaktų skersmuo 12 mm vyriškas ir moteriškas laidų skydo jungtis apskrito varžto tipo elektros jungties lizdo kištukas $ 0.67 1ea Proto dėžutė (arba 3D spausdinta)

3 žingsnis: Vakuuminio jutiklio surinkimas

„Mingdong Technology (Shanghai) Co., Ltd.“(MIND) gaminamo slėgio jutiklio MD-PS002 diapazonas yra 150 KPa (absoliutus slėgis). Šio jutiklio manometrinis slėgio diapazonas (jūros lygyje) būtų nuo 49 iki -101 KPa arba nuo 14,5 iki -29,6 in -Hg. Šie jutikliai yra lengvai prieinami „eBay“, „banggood“, „aliexpress“ir kitose internetinėse svetainėse. Tačiau kelių šių tiekėjų pateiktos specifikacijos yra prieštaringos, todėl įtraukiau išverstą „Techninių parametrų“lapą iš „Mingdong Technology“.

Norint prijungti jutiklį prie HX711 apkrovos elemento ir slėgio jutiklio 24 bitų AD modulio, reikia: sujungti 3 ir 4 kaiščius; Pin 1 (+IN) to E+; 3 ir 4 kaiščiai (-IN) iki E-; Prijunkite HX711 modulio 2 (+ OUT) prie A+ ir 5 (-OUT) prie A-. Prieš supakuojant laidinį jutiklį į žalvarinį adapterį, uždenkite laidus ir atvirus jutiklio kraštus termiškai susitraukiančiais vamzdeliais arba elektrine juostele. Įdėkite jutiklį ir sukoncentruokite jį ant spygliuotos angos angos, o tada naudokite skaidrų silikoninį sandariklį, kad sandarintumėte jutiklį adapterio viduje, stengdamiesi, kad sandarinimas nebūtų nuo jutiklio paviršiaus. Žalvarinio vamzdžio kvadratinės galvutės kištukas, išgręžtas su pakankamai didele skylute, kad tilptų jutiklio viela, yra sriegiuotas ant vielos, užpildytas silikono sandarikliu ir prisukamas prie spygliuoto adapterio. Iš bandymo nuvalykite perteklinį sandariklį ir palaukite 24 valandas, kol sandariklis išdžius.

4 žingsnis: Elektronika

Elektroniką sudaro „Raspberry Pi Zero“(RPi), prijungta prie HX711 modulio su MD-PS002 slėgio jutikliu, rotaciniu koduotuvu KY-040, relės moduliu ir LCD ekranu. Rotacinis kodavimo įrenginys yra prijungtas prie RPi per 21 kaištį prie kodavimo įrenginio DT, 16 kaiščio prie CLK ir 20 kaiščio prie kodavimo įrenginio SW arba jungiklio. Slėgio jutiklis prijungtas prie HX711 modulio, o šio modulio DT ir SCK kaiščiai yra tiesiogiai prijungti prie RPi 5 ir 6 kaiščių. Relės modulį suaktyvina 2N2222A tranzistoriaus grandinė, kuri yra prijungta prie RPi kaiščio 32 trigerio šaltiniui. Paprastai atviri relės modulio kontaktai yra prijungti prie LINE-SW ir vienos 30A RELAY ritės pusės. Skaitmeninio vakuuminio reguliatoriaus maitinimą ir įžeminimą tiekia RPi 1, 4, 6 ir 9 kaiščiai. 4 kaištis yra 5 V maitinimo kaištis, kuris yra tiesiogiai prijungtas prie RPi maitinimo įvesties. Išsamią informaciją apie jungtis rasite skaitmeninio vakuuminio reguliatoriaus schemoje.

5 veiksmas: atnaujinkite ir sukonfigūruokite „Raspberry Pi“

Atnaujinkite esamą „Raspberry Pi“(RPi) programinę įrangą naudodami šias komandų eilutės instrukcijas

sudo apt-get atnaujinimai sud apt-get atnaujinimas

Priklausomai nuo to, kiek jūsų RPi tuo metu yra pasenęs, nustatys, kiek laiko reikės šioms komandoms įvykdyti. Be to, RPi turi būti sukonfigūruotas I2C ryšiui per „Raspi-Config“.

sudo raspi-config

Bus rodomas aukščiau matytas ekranas. Pirmiausia pasirinkite Išplėstinės parinktys, tada Išplėskite failų sistemą ir pasirinkite Taip. Grįžę į pagrindinį „Raspi-Config“meniu pasirinkite Įgalinti įkrovą darbalaukyje/„Scratch“ir pasirinkite „Boot to Console“. Pagrindiniame meniu pasirinkite Išplėstinės parinktys ir įgalinkite I2C ir SSH iš galimų parinkčių. Galiausiai pasirinkite Baigti ir iš naujo paleiskite RPi.

Įdiekite „I2C“ir „numpy“programinės įrangos paketus, skirtus „python“

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

6 žingsnis: programinė įranga

Prisijunkite prie RPi ir sukurkite šiuos katalogus. /Vac_Sensor yra programos failai ir /žurnaluose bus crontab žurnalo failai.

cd ~ mkdir Vac_Sensor mkdir rąstai cd Vac_Sensor

Nukopijuokite aukščiau esančius failus į aplanką /Vac_Sensor. Aš naudoju „WinSCP“, norėdamas prijungti ir valdyti RPi esančius failus. Prisijungimas prie RPi gali būti atliktas naudojant „Wifi“arba nuoseklųjį ryšį, tačiau norint įgalinti tokio tipo ryšį, raspi-config reikia įjungti SSH.

Pagrindinė programa yra vac_sensor.py ir gali būti paleista iš komandinės eilutės. Norėdami išbandyti scenarijų, įveskite:

sudo python vac_sensor.py

Kaip minėta anksčiau, scenarijus „vac_sensor.py“yra pagrindinis skalės failas. Jis importuoja failą hx711.py, kad nuskaitytų vakuumo jutiklį per HX711 modulį. Mano projektui naudojama hx711.py versija yra iš tatobari/hx711py. Radau šią versiją su norimomis funkcijomis.

Skystųjų kristalų ekranui reikalingas Denis Pleic RPi_I2C_driver.py ir Marty Tremblay šakutės, jį galima rasti adresu MartyTremblay/RPi_I2C_driver.py.

Peterio Flockerio sukamąjį kodavimo įrenginį galima rasti adresu

Alano Aufderheide'o pimenu galima rasti adresu

Faile config.json yra programos saugomi duomenys, o kai kuriuos elementus galima keisti naudojant meniu parinktis. Šis failas atnaujinamas ir išsaugomas išjungus. „Vienetai“gali būti nustatyti naudojant vienetų meniu parinktį kaip Hg (numatytasis), mm-Hg arba psi. „Vakuuminis rinkinys“yra ribinis slėgis, jis saugomas kaip Hg vertė ir yra pakeičiamas meniu „Išjungimo slėgis“. „Calibration_factor“reikšmė rankiniu būdu nustatoma faile config.json ir nustatoma kalibruojant vakuumo jutiklį prie vakuumo matuoklio. „Poslinkis“yra „Tare“sukurta vertė, kurią galima nustatyti naudojant šią meniu parinktį. „Cutoff_range“rankiniu būdu nustatomas faile config.json ir yra „vakuuminio rinkinio“vertės slėgio skirtumo diapazonas.

Ribinė vertė = "vakuuminis rinkinys" ± (("ribinis_dydis" /100) x "vakuuminis rinkinys")

Atminkite, kad jūsų „calibration_factor“ir „offset“gali skirtis nuo tų, kuriuos turiu. Config.json failo pavyzdys:

7 žingsnis: kalibravimas

Kalibruoti daug lengviau naudojant SSH ir vykdant šias komandas:

cd Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py

Išeiti iš „python“scenarijaus galima naudojant „Ctrl-C“, o failo /Vac_Sensor/config.json pakeitimus.

Vakuuminio jutiklio kalibravimui reikalingas tikslus vakuumo matuoklis ir „calibration_factor“koregavimas, kad jis atitiktų LCD ekrane rodomą išvestį. Pirmiausia naudokite „Tare“meniu parinktį, kad nustatytumėte ir išsaugotumėte „poslinkio“reikšmę siurblyje esant atmosferos slėgiui. Tada įjunkite siurblį naudodami vakuumo meniu ir nusistovėjus slėgiui perskaitykite LCD ekraną ir palyginkite tai su vakuumo matuokliu. Išjunkite siurblį ir išeikite iš scenarijaus. Sureguliuokite „calibration_factor“kintamąjį, esantį faile /Vac_Sensor/config.json. Iš naujo paleiskite scenarijų ir pakartokite procesą, išskyrus „Tare“. Atlikite reikiamus „calibration_factor“koregavimus, kol LCD ekranas atitiks matuoklio rodmenis.

„Kalibravimo_faktorius“ir „poslinkis“veikia ekraną atlikdami šiuos skaičiavimus:

get_value = read_average - "poslinkis"

slėgis = get_value/ "calibration_factor"

Aš naudoju seną „Peerless“variklio vakuuminį matuoklį reguliatoriui kalibruoti, o ne siurblio vakuumo matuokliui, nes jis buvo išjungtas. „Peerless“matuoklis yra 3-3/4 (9,5 cm) skersmens ir daug lengviau skaitomas.

8 veiksmas: pagrindinis meniu

• Vakuumas - įjungia siurblį
• Išjungimo slėgis - nustatykite išjungimo slėgį
• Tara - tai turėtų būti daroma be siurblio vakuumo ir esant atmosferos slėgiui.
• Vienetai-pasirinkite naudojamus vienetus (pvz., In-Hg, mm-Hg ir psi)
• Perkraukite - iš naujo paleiskite „Raspberry Pi“
• Išjungimas - išjunkite „Raspberry Pi“prieš išjungdami pagrindinį maitinimą.

9 žingsnis: dulkių siurbimas

Paspaudus vakuumo meniu parinktį, siurblys įjungiamas ir rodomas aukščiau esantis ekranas. Šiame ekrane rodomi reguliatoriaus vienetai ir [išjungimo slėgio] nustatymai, taip pat esamas siurblio slėgis. Paspauskite rankenėlę, kad išeitumėte iš vakuumo meniu.

10 žingsnis: išjungimo slėgis

Išjungimo slėgio meniu galite pasirinkti norimą išjungimo slėgį. Pasukus rankenėlę, rodomas slėgis pasikeis, kai bus pasiektas norimas slėgis. Paspauskite rankenėlę, kad išsaugotumėte ir išeitumėte iš meniu.

11 žingsnis: Tara

Tara meniu turėtų būti atliekamas be siurblio vakuumo, o manometras rodo atmosferos arba nulinį slėgį.

12 žingsnis: vienetai

Vienetų meniu bus galima pasirinkti veikimo ir rodymo vienetus. Numatytasis vienetas yra-Hg, tačiau taip pat gali būti pasirinktas mm-Hg ir psi. Dabartinis vienetas bus pažymėtas žvaigždute. Norėdami pasirinkti vienetą, perkelkite žymeklį į norimą vienetą ir paspauskite rankenėlę. Galiausiai perkelkite žymeklį atgal ir paspauskite rankenėlę, kad išeitumėte ir išsaugotumėte.

13 veiksmas: iš naujo paleiskite arba išjunkite

Kaip rodo pavadinimas, pasirinkus vieną iš šių meniu elementų, bus paleistas iš naujo arba išjungtas. Prieš išjungiant maitinimą, labai rekomenduojama „Raspberry Pi“išjungti. Taip bus išsaugoti visi veikimo metu pakeisti parametrai ir sumažinta galimybė sugadinti SD kortelę.

14 veiksmas: paleiskite paleisdami

Yra puikus „Instructable Raspberry Pi“: paleisdami paleiskite „Python“scenarijų, kad paleistumėte scenarijus paleidžiant.

Prisijunkite prie RPi ir pereikite į /Vac_Sensor katalogą.

cd /Vac_Sensornano launcher.sh

Įveskite šį tekstą į launcher.sh

#!/bin/sh # launcher.sh # eikite į namų katalogą, tada į šį katalogą, tada paleiskite „python“scenarijų, tada grįžkite į homecd/cd home/pi/Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py cd/

Išeikite ir išsaugokite launcher.sh

Turime padaryti scenarijų vykdomąjį.

chmod 755 launcher.sh

Išbandykite scenarijų.

sh paleidėjas.sh

Tada turime redaguoti „crontab“(„Linux“užduočių tvarkyklę), kad paleistume scenarijų. Pastaba: mes jau sukūrėme /logs katalogą.

sudo crontab -e

Tai atvers „crontab“langą, kaip parodyta aukščiau. Eikite į failo pabaigą ir įveskite šią eilutę.

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

Išeikite ir išsaugokite failą ir iš naujo paleiskite RPi. Scenarijus turėtų paleisti „vac_sensor.py“scenarijų, kai RPi bus paleistas iš naujo. Scenarijaus būseną galima patikrinti žurnalo failuose, esančiuose aplanke /logs.

15 žingsnis: 3D spausdintos dalys

Tai dalys, kurias sukūriau „Fusion 360“ir išspausdinau korpusui, rankenėlei, kondensatoriaus dangteliui ir varžto laikikliui.

Aš naudoju vieną modelį 1/4 colio „NPT“veržlei iš „Thingiverse“, kad prijungčiau vakuuminio jutiklio mazgą prie dėklo. „Ostariya“sukurtus failus galima rasti „NPT 1/4 Thread“.