Թվային վակուումային կարգավորիչ `15 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Սա երեսպատման վակուումային մամլիչ է (վակուումային պոմպ), որը փոփոխվել է թվային վակուումային կարգավորիչով `վակուումի ընտրելի ճնշմամբ աշխատելու համար: Այս սարքը փոխարինում է իմ DIY Veneer Vacuum Press- ի վակուումային հսկիչի փոխարինմանը, որը կառուցված է VeneerSupplies.com կամ JoeWoodworking.com ծրագրերից: Սրանք հիանալի ծրագրեր են, և պոմպերը գործում են շատ գոհացուցիչ, ինչպես նախագծված է: Այնուամենայնիվ, ես գինեգործ եմ, և ես ուզում էի ուժեղացնել իմ պոմպը ՝ թվային հսկողության կարգավորիչով ճնշման ավելի լայն շրջանակի (առանց պտուտակահան) հեշտ և պատրաստ վերահսկելու ունակությամբ:

Վերջերս անհրաժեշտություն առաջացավ, որը դուրս էր իմ Վակուումային կարգավորիչի (1 -ին տիպի) ստորին սահմաններից: Այս նախագծի համար պահանջվում էր 2-րդ վակուումային վերահսկիչ `2-ից 10 Hg միջակայքում ճնշումների համար: Իմ Type 1-Vacuum Controller- ը Type 2 մոդելով փոխարինելը տարբերակ էր, սակայն դա անիրագործելի էր թվում, քանի որ երկու վակուումային տիրույթների միջև անցնելու համար կպահանջվեր լրացուցիչ ծախսեր և փոփոխություններ: Իդեալական լուծումը մեկ վերահսկիչ է `ճնշման ավելի լայն շրջանակով (2-ից 28 դյույմ Hg):

Վակուումային վերահսկիչ. Վակուումային վերահսկվող միկրո անջատիչ, որն օգտագործվում է վակուումային պոմպը կամ ռելեը ընտրված ճնշման ներքո ակտիվացնելու համար: Վակուումային հսկիչն ունի ճշգրտման պտուտակ, որը թույլ է տալիս հավաքել վակուումի ցանկալի մակարդակում: Կոնտակտները գնահատվում են 10 ամպեր `120 վ AC- ով:

Վակուումային վերահսկիչի տեսակները. Տեսակ 1 = կարգավորելի Hg 10.5 " - ից 28" (Hg դիֆերենցիալ 2 - 5 ") Type 2 = կարգավորելի Hg 2" - ից "10" (Hg դիֆերենցիալ 2 - 4 ")

Քայլ 1: Դիզայնի նկատառումներ

Իմ դիզայնը փոխարինում է Վակուումային վերահսկիչին Թվային վակուումային կարգավորիչով (DVR): DVR- ն կօգտագործվի RELAY-30A- ի LINE-DVR գիծը վերահսկելու համար, ինչպես երևում է Հիմնական կառավարման տուփի սխեմատիկայում: Այս դիզայնը պահանջում է AC/DC 5-VDC սնուցման սարքի ավելացում հիմնական կառավարման վանդակում `DVR- ը սնուցելու համար:

Այս դիզայնը ունակ է պահպանել վակուումային ճնշումների լայն տեսականի, սակայն կատարումը լիովին կախված է պոմպի հնարավորությունից: Ստորին ճնշման տիրույթում մեծ CFM պոմպը կպահպանի այս ճնշումները, սակայն պոմպի տեղաշարժի արդյունքում կհանգեցնի ավելի մեծ դիֆերենցիալ ճնշման ճոճանակների: Սա իմ 3 CFM պոմպի դեպքում է: Այն ունակ է պահպանել 3 in-Hg, սակայն դիֆերենցիալ ճնշման ճոճումը ± 1 in-Hg է, և պոմպի ON ցիկլերը, չնայած հազվադեպ, տևում են մոտավորապես մեկ կամ երկու վայրկյան: Different 1 դյույմ Hg- ի դիֆերենցիալ ճնշման ռիթմը կհանգեցնի 141 lbs/ft²- ից մինչև 283 lbs/ft² ճնշման: Ես այս ցածր ճնշումներում վակուումային սեղմման փորձ չունեմ, հետևաբար ես վստահ չեմ այս դիֆերենցիալ ճնշման ճոճանակի նշանակության վրա: Իմ կարծիքով, ավելի փոքր CFM վակուումային պոմպը, հավանաբար, ավելի նպատակահարմար կլինի պահպանել այս ցածր վակուումային ճնշումները և նվազեցնել դիֆերենցիալ ճնշման ճոճանակները:

Այս կարգավորիչի կառուցումը ներառում է Raspberry Pi Zero, MD-PS002 Sնշման տվիչ, HX711 Wheatstone Bridge ուժեղացուցիչ մոդուլ, LCD էկրան, 5 Վ էլեկտրամատակարարում, Պտտվող կոդավորիչ և ռելեի մոդուլ: Այս բոլոր մասերը հասանելի են ձեր նախընտրած էլեկտրոնիկայի մասերի մատակարարներից:

Ես ընտրում եմ Raspberry Pi (RPi), քանի որ python- ը իմ նախընտրած ծրագրավորման լեզուն է, իսկ RPi- ի աջակցությունը հասանելի է: Վստահ եմ, որ այս ծրագիրը կարող է տեղափոխվել ESP8266 կամ այլ կարգավորիչներ, որոնք ունակ են աշխատելու պիթոն: RPi- ի միակ թերությունն այն է, որ անջատումը խստորեն խորհուրդ է տրվում այն անջատելուց առաջ ՝ SD քարտի կոռուպցիան կանխելու համար:

Քայլ 2: Մասերի ցուցակ

Այս սարքը կառուցված է դարակից դուրս գտնվող մասերով, ներառյալ Raspberry Pi, ureնշման ցուցիչ, HX711 Bridge ուժեղացուցիչ, LCD և այլ մասեր, որոնք արժեն մոտ $ 25:

ՄԱՍՆԵՐ. 1ea Ազնվամորու Pi Zero-Տարբերակ 1.3 $ 5 1ea MD-PS002 Վակուումային սենսոր Բացարձակ ճնշման տվիչ 1.75 $ 1ea HX711 Բեռնախցիկի և ճնշման տվիչ 24 բիթ AD մոդուլ 0.75 $ 1ea KY-040 Պտտվող կոդավորիչ մոդուլ $ 1 1եա 5V 1.5A հզորություն 7.5W անջատիչ AC-DC Step Down Module $ 2.56 1ea 2004 20x4 Նիշերի LCD ցուցադրման մոդուլ $ 4.02 $ 1ea 5V 1-ալիք ունեցող օպտոկուլպլերային ռելեի մոդուլ $ 0.99 $ 1 ադա Adafruit Perma-Proto Կիսափայտ Breadboard PCB $ 4.50 1eaa 2N2222A NPN Transistor $ 0.09 2eaaar 10K 1/2 ռեզիստոր "ID x 1/4" FIP $ 3.11 1ea փողային խողովակի քառակուսի գլխի խրոց 1/4 "MIP $ 2.96 1ea GX12-2 2 Pin տրամագիծ 12 մմ արական և իգական լարերի վահանակի միակցիչ)

Քայլ 3: Վակուումային տվիչների հավաքում

MD-PS002 ճնշման սենսորը, որն արտադրվում է Mingdong Technology (Shanghai) Co., Ltd. (MIND) ընկերության կողմից, ունի 150 KPa տիրույթ (բացարձակ ճնշում): Այս սենսորի ճնշման չափման միջակայքը (ծովի մակարդակում) կլինի 49 -ից -101 KPa կամ 14.5 -ից -29.6 -Hg: Այս տվիչները մատչելի են eBay, banggood, aliexpress և այլ առցանց կայքերում: Այնուամենայնիվ, այս մատակարարներից մի քանիսի կողմից նշված բնութագրերը հակասական են, հետևաբար, ես ներառել եմ թարգմանված «Տեխնիկական պարամետրեր» թերթը Mingdong տեխնոլոգիայից:

Սենսորը HX711 բեռնախցիկի և ճնշման տվիչի 24 բիթ AD մոդուլին միացնելը պահանջում է հետևյալը. 3 և 4 կապումներն իրար միացնել; Պին 1 (+IN) դեպի E+; Ամրացրեք 3 և 4 (-IN) դեպի E-; HX711 մոդուլի 2-րդ (+ OUT) A+ և PIN 5 (-OUT)- A- A- ին: Նախքան մետաղալարերի ադապտերում լարային սենսորը փաթեթավորելը, ծածկիչները և սենսորի բաց եզրերը ծածկեք ջերմության նվազեցման խողովակով կամ էլեկտրական ժապավենով: Տեղադրեք և կենտրոնացրեք սենսորը փշալար խուլ անցքի վրայով, այնուհետև օգտագործեք թափանցիկ սիլիկոնե ամրացում ՝ ադապտորի ներսում սենսորը փակելու համար, միաժամանակ հոգալով, որ կափարիչը հեռու մնա սենսորի երեսից: Լույսի խողովակի քառակուսի գլխի խրոցակը, որը փորված է բավականաչափ մեծ անցքով, որը կարող է տեղավորել սենսորային մետաղալարը, պտուտակված է մետաղալարով, լցված սիլիկոնային ծածկով և պտուտակված փշալարերի վրա: Սրբեք հավաքման ավելցուկային ամրացումը և սպասեք 24 ժամ, մինչև որ փորձարկումը չորանա:

Քայլ 4: Էլեկտրոնիկա

Էլեկտրոնիկան բաղկացած է Raspberry Pi Zero (RPi)-ից, որը միացված է HX711 մոդուլին MD-PS002 ճնշման սենսորով, KY-040 պտտվող կոդավորիչով, ռելեի մոդուլով և LCD էկրանով: Rotary Encoder- ը միացված է RPi- ին Pin 21 -ի միջոցով դեպի կոդավորիչի DT, Pin 16 -ը CLK- ին և Pin 20 -ը դեպի SW կամ կոդավորիչի անջատիչ: Pressureնշման սենսորը միացված է HX711 մոդուլին, իսկ այս մոդուլի DT և SCK կապումներն ուղղակիորեն միացված են RPi- ի 5 -րդ և 6 -րդ կապին: Ռելեի մոդուլը գործարկվում է 2N2222A տրանզիստորային միացումով, որը միացված է RPi Pin 32 -ին `ձգանման աղբյուրի համար: Ռելեի մոդուլի Սովորաբար բաց կոնտակտները միացված են LINE-SW- ին և 30A RELAY- ի կծիկի մի կողմին: Թվային վակուումային կարգավորիչի էներգիան և հիմքը մատակարարվում են RPi- ի 1, 4, 6 և 9 կապում: Պին 4 -ը 5 վ հոսանքի պին է, որն ուղղակիորեն միացված է RPi հոսանքի մուտքին: Կապերի մանրամասները կարելի է տեսնել Թվային վակուումի կարգավորիչի սխեմատիկայում:

Քայլ 5: Թարմացրեք և կազմաձևեք Raspberry Pi- ն

Թարմացրեք ձեր Raspberry Pi- ի (RPi) առկա ծրագրակազմը ՝ հրամանի տողերի հետևյալ հրահանգներով

sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade

Կախված նրանից, թե որքան ժամանակավրեպ է ձեր RPi- ն այդ ժամանակ, որոշելու է այդ հրամանների կատարման համար անհրաժեշտ ժամանակը: Հաջորդը, RPi- ն պետք է կազմաձևվի Raspi-Config- ի միջոցով I2C հաղորդակցությունների համար:

sudo raspi-config

Վերևում երևացող էկրանը կհայտնվի: Նախ ընտրեք Ընդլայնված ընտրանքներ, այնուհետև Ընդլայնեք ֆայլերի համակարգը և ընտրեք Այո: Raspi-Config- ի հիմնական ընտրացանկ վերադառնալուց հետո ընտրեք Enable Boot to Desktop/Scratch և ընտրեք Boot to Console: Հիմնական ընտրացանկից ընտրեք Ընդլայնված ընտրանքներ և առկա ընտրանքներից միացրեք I2C և SSH: Վերջապես, ընտրեք Ավարտել և վերագործարկեք RPi- ն:

Տեղադրեք I2C և numpy ծրագրային փաթեթները python- ի համար

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

Քայլ 6: Softwareրագրակազմ

Մուտք գործեք RPi և ստեղծեք հետևյալ գրացուցակները: /Vac_Sensor- ը պարունակում է ծրագրի ֆայլերը և /տեղեկամատյանները կպարունակեն crontab տեղեկամատյանները:

cd ~ mkdir Vac_Sensor mkdir տեղեկամատյանները cd Vac_Sensor

Պատճենեք վերը նշված ֆայլերը /Vac_Sensor պանակում: Ես օգտագործում եմ WinSCP ՝ RPi- ի ֆայլերը միացնելու և կառավարելու համար: RPi- ին միացումը կարող է կատարվել Wifi- ի կամ սերիական կապի միջոցով, սակայն SSH- ն պետք է միացված լինի raspi-config- ում `այս տեսակի կապը թույլ տալու համար:

Առաջնային ծրագիրը vac_sensor.py է և կարող է գործարկվել հրամանի տողից: Սցենարը փորձարկելու համար մուտքագրեք հետևյալը.

sudo python vac_sensor.py

Ինչպես արդեն նշվեց, vac_sensor.py սցենարը սանդղակի հիմնական ֆայլն է: Այն ներմուծում է hx711.py ֆայլը ՝ վակուումային սենսորը կարդալու համար HX711 մոդուլի միջոցով: Իմ նախագծի համար օգտագործվող hx711.py տարբերակը գալիս է tatobari/hx711py- ից: Ես գտա այս տարբերակը `տրամադրելով իմ ուզած հնարավորությունները:

LCD- ի համար պահանջվում է Դենիս Պլեյքի RPi_I2C_driver.py- ն և պատառաքաղված Marty Tremblay- ի կողմից, և այն կարելի է գտնել MartyTremblay/RPi_I2C_driver.py հասցեում:

Պիտեր Ֆլոքերի Rotary Encoder- ը կարելի է գտնել https://github.com/petervflocke/rotaryencoder_rpi կայքում

Ալեն Աուֆդերհայդեի պիմենուն կարելի է գտնել https://github.com/skuater/pimenu կայքում

Config.json ֆայլը պարունակում է ծրագրի կողմից պահվող տվյալները, իսկ որոշ տարրեր կարող են փոփոխվել ՝ ընտրացանկի ընտրանքներով: Այս ֆայլը թարմացվում և պահվում է անջատման ժամանակ: «Միավորները» կարող են կարգավորվել «Միավորների» ընտրացանկի միջոցով `in-Hg (կանխադրված), մմ-Hg կամ psi: «Վակուումային_կարգը» ճնշման ճնշումն է և պահվում է որպես Hg արժեք, և փոփոխվում է Cutoff Pressure ընտրացանկի տարբերակով: «Calibration_factor» արժեքը ձեռքով սահմանվում է config.json ֆայլում և որոշվում է ՝ վակուումային տվիչը վակուումաչափի չափաբերելով: «Օֆսեթ» -ը Tare- ի կողմից ստեղծված արժեք է և կարող է սահմանվել այս ընտրացանկի միջոցով: «Cutoff_range» - ը ձեռքով դրված է config.json ֆայլում և հանդիսանում է «vacuum_set» արժեքի դիֆերենցիալ ճնշման տիրույթը:

Անջատման արժեքը = "vacuum_set" (("cutoff_range" /100) x "vacuum_set")

Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ ձեր «calibration_factor» - ը և «offset» - ը կարող են տարբերվել իմ ունեցածից: Օրինակ config.json ֆայլ:

Քայլ 7: Կալիբրացում

Կալիբրացումը շատ ավելի հեշտ է անել SSH- ի միջոցով և գործարկել հետևյալ հրամանները.

cd Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py

Պիթոնի սցենարից դուրս գալը կարող է կատարվել Ctrl-C- ի միջոցով, և փոփոխություններ կարող են կատարվել /Vac_Sensor/config.json ֆայլում:

Վակուումային սենսորի ճշգրտումը պահանջում է վակուումի ճշգրիտ չափիչ, իսկ «calibration_factor» - ի ճշգրտում `LCD- ում ցուցադրվող ելքին համապատասխանելու համար: Նախ, օգտագործեք Tare ընտրացանկի տարբերակը `մթնոլորտային ճնշման տակ պոմպի հետ« անջատված »արժեքը սահմանելու և պահպանելու համար: Հաջորդը, միացրեք պոմպը «Վակուում» ընտրացանկով և ճնշումը կարգավորվելուց հետո կարդացեք LCD էկրանը և համեմատեք այն վակուումաչափի հետ: Անջատեք պոմպը և դուրս եկեք սցենարից: Կարգավորեք «calibration_factor» փոփոխականը, որը գտնվում է /Vac_Sensor/config.json ֆայլում: Վերագործարկեք սցենարը և կրկնում եք գործընթացը, բացառությամբ Tare- ի: Կատարեք «calibration_factor» - ի անհրաժեշտ ճշգրտումները, մինչև LCD էկրանը չհամապատասխանի չափիչի ցուցանիշին:

«Calibration_factor» և «offset» ազդում են էկրանին հետևյալ հաշվարկների միջոցով.

get_value = read_average - "offset"

ճնշում = get_value/ "calibration_factor"

Պոմպի վակուումաչափի փոխարեն կարգավորիչը չափագրելու համար ես օգտագործեցի հին անզուգական շարժիչի վակուումաչափ, քանի որ այն դուրս էր եկել ստուգաչափումից: Անզուգական չափիչն ունի 3-3/4 (9.5 սմ) տրամագիծ և շատ ավելի հեշտ է կարդալ:

Քայլ 8: Հիմնական ընտրացանկ

• Վակուում - Պոմպը միացնում է
• Անջատման ճնշում - Սահմանեք անջատման ճնշումը
• Tare - Դա պետք է արվի պոմպի վրա NO վակուումով և մթնոլորտային ճնշման դեպքում:
• Միավորներ-Ընտրեք օգտագործվող միավորները (օրինակ ՝ Hg, mm-Hg և psi)
• Վերագործարկեք - Վերագործարկեք Raspberry Pi- ն
• Անջատում - Անջատեք Raspberry Pi- ն ՝ հիմնական էներգիան անջատելուց առաջ:

Քայլ 9: Փոշեկուլ

Սեղմելով «Վակուում» ընտրացանկի ընտրանքին ՝ Պոմպը կմիացնի և կցուցադրի վերը նշված էկրանը: Այս էկրանին ցուցադրվում են Միավորները և կարգավորիչի [Անջատման ճնշում] կարգավորումները, ինչպես նաև պոմպի ընթացիկ ճնշումը: Սեղմեք կոճակը ՝ Դուրս գալու վակուումի ընտրացանկից:

Քայլ 10: Անջատիչ ճնշում

Անջատման ճնշման ընտրացանկը թույլ է տալիս ընտրել անջատման համար ցանկալի ճնշում: Բռնակը պտտելով կփոխվի ցուցադրվող ճնշումը, երբ ցանկալի ճնշումը հասնի, սեղմեք կոճակը ՝ «Պահել և դուրս գալ» ցանկից:

Քայլ 11: Տարա

Tare- ի ընտրացանկը պետք է կատարվի NO վակուումով պոմպի վրա և մթնոլորտային կամ զրո ճնշման չափիչ չափիչով:

Քայլ 12: Միավորներ

Միավորների ընտրացանկը թույլ կտա ընտրել գործառույթի և ցուցադրման միավորներ: Կանխադրված միավորը-Hg է, սակայն կարող են ընտրվել նաև mm-Hg և psi: Ընթացիկ միավորը նշված կլինի աստղանիշով: Միավոր ընտրելու համար կուրսորը տեղափոխեք ցանկալի միավոր և սեղմեք կոճակը: Վերջապես, կուրսորը տեղափոխեք «Հետ» և սեղմեք կոճակը ՝ «Ելք» և «Պահել»:

Քայլ 13: Վերագործարկեք կամ անջատեք

Ինչպես նշում է անունը, այս ընտրացանկի տարրերից որևէ մեկը ընտրելը կհանգեցնի վերագործարկման կամ անջատման: Խիստ խորհուրդ է տրվում, որ Raspberry Pi- ն անջատվի մինչև հոսանքը անջատված լինի: Սա կփրկի շահագործման ընթացքում փոխված ցանկացած պարամետր և կնվազեցնի SD քարտը վնասելու հնարավորությունը:

Քայլ 14: Գործարկեք գործարկման ժամանակ

Կա գերազանց հրահանգվող Raspberry Pi. Գործարկելիս գործարկեք Python սցենարը `գործարկման ժամանակ սցենարներ գործարկելու համար:

Մուտք գործեք RPi և անցեք /Vac_Sensor գրացուցակին:

cd /Vac_Sensornano launcher.sh

Ներառեք հետևյալ տեքստը launcher.sh- ում

#!/bin/sh # launcher.sh # նավարկեք դեպի տան գրացուցակ, այնուհետև այս գրացուցակում, այնուհետև կատարեք python սցենարը, այնուհետև վերադարձեք homecd/cd home/pi/Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py cd/

Դուրս եկեք և պահեք launcher.sh- ը

Մենք պետք է սցենարը դարձնենք գործարկելի:

chmod 755 գործարկիչ: շ

Փորձարկեք սցենարը:

sh գործարկիչ.շ

Հաջորդը, մենք պետք է խմբագրենք crontab- ը (linux առաջադրանքի կառավարիչ) `սկիզբը գործարկելիս սցենարը գործարկելու համար: Նշում. Մենք արդեն ստեղծել ենք /logs գրացուցակը:

sudo crontab -e

Սա կբերի crontab պատուհանը, ինչպես վերևում է: Գնացեք ֆայլի վերջ և մուտքագրեք հետևյալ տողը:

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

Ելք և պահեք ֆայլը և վերագործարկեք RPi- ն: RPi- ի վերաբեռնումից հետո սցենարը պետք է սկսի vac_sensor.py սցենարը: Սցենարի կարգավիճակը կարելի է ստուգել /logs պանակում տեղակայված տեղեկամատյաններում:

Քայլ 15: 3D տպագիր մասեր

Սրանք այն մասերն են, որոնք ես նախագծել եմ Fusion 360 -ում և տպել եմ Case, Knob, Capacitor Cover և Screw Bracket- ի համար:

Ես օգտագործել եմ մեկ մոդել 1/4 դյույմանոց NPT ընկույզի Thingiverse- ից ՝ վակուումային տվիչների հավաքումը գործին միացնելու համար: Օստարիայի ստեղծած ֆայլերը կարելի է գտնել NPT 1/4 թեմա: