ციფრული ვაკუუმის მარეგულირებელი: 15 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ეს არის ვინიუმის ვაკუუმური პრესი (ვაკუუმური ტუმბო), რომელიც შეცვლილია ციფრული ვაკუუმის მარეგულირებელით, რათა იმუშაოს არჩევითი ვაკუუმის წნევით. ეს მოწყობილობა არის ჩანაცვლება ვაკუუმის კონტროლერის ჩემს წვრილმანი Veneer Vacuum Press– ში, რომელიც შექმნილია VeneerSupplies.com– ის ან JoeWoodworking.com– ის გეგმებით. ეს არის დიდი გეგმები და ტუმბოები ძალიან დამაკმაყოფილებლად მუშაობს, როგორც შემუშავებულია. თუმცა, მე ვარ მეკარე და მინდოდა გამეზარდა ჩემი ტუმბო, რომლითაც ადვილად და ადვილად ვაკონტროლებდი წნევის პარამეტრებს (ხრახნიანი მძღოლის გარეშე) ზეწოლის უფრო ფართო სპექტრზე, ციფრული კონტროლით.

ცოტა ხნის წინ, გაჩნდა საჭიროება, რომელიც სცილდებოდა ჩემი ვაკუუმ კონტროლერის (ტიპი 1) ქვედა ზღვრებს. ამ პროექტს დასჭირდა ტიპი 2-ვაკუუმური კონტროლერი წნევისთვის 2-დან 10-მდე Hg– მდე. ჩემი ტიპის 1-ვაკუუმ კონტროლერის შეცვლა ტიპი 2 მოდელით იყო ვარიანტი, თუმცა, ეს არაპრაქტიკულად მეჩვენებოდა, ვინაიდან ორ ვაკუუმურ დიაპაზონს შორის გადასასვლელად საჭიროებდა დამატებით ხარჯებს და ცვლილებებს. იდეალური გადაწყვეტა არის ერთი კონტროლერი ზეწოლის უფრო ფართო სპექტრით (2-დან 28 სთ-მდე).

ვაკუუმის კონტროლერი: ვაკუუმით კონტროლირებადი მიკრო-გადამრთველი, რომელიც გამოიყენება ვაკუუმური ტუმბოს ან რელეს არჩეული წნევის გასააქტიურებლად. ვაკუუმ კონტროლერს აქვს რეგულირების ხრახნი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ აკრიფოთ ვაკუუმის სასურველ დონეზე. კონტაქტები შეფასებულია 10 ამპერით 120V AC– ზე.

ვაკუუმ კონტროლერის ტიპები: ტიპი 1 = რეგულირებადი 10,5 "დან 28" Hg (დიფერენციალური 2 to 5 "Hg) ტიპი 2 = რეგულირებადი 2" დან 10 "Hg (დიფერენციალური 2 დან 4" Hg)

ნაბიჯი 1: დიზაინის მოსაზრებები

ჩემი დიზაინი ცვლის ვაკუუმის კონტროლერს ციფრული ვაკუუმის რეგულატორით (DVR). DVR გამოყენებული იქნება RELAY-30A- ს LINE-DVR ხაზის გასაკონტროლებლად, როგორც ეს ჩანს მთავარი საკონტროლო ყუთის სქემატურ სურათში. ეს დიზაინი მოითხოვს დამატებით AC/DC 5-VDC დენის წყაროს მთავარ საკონტროლო ყუთში DVR- ის გასაძლიერებლად.

ამ დიზაინს შეუძლია შეინარჩუნოს ვაკუუმური წნევის ფართო სპექტრი, მაგრამ შესრულება მთლიანად დამოკიდებულია ტუმბოს შესაძლებლობებზე. ქვედა წნევის დიაპაზონში დიდი CFM ტუმბო შეინარჩუნებს ამ წნევას, მაგრამ გამოიწვევს უფრო დიდი დიფერენციალური წნევის ცვალებადობას ტუმბოს გადაადგილების შედეგად. ეს ეხება ჩემს 3 CFM ტუმბოს. მას შეუძლია შეინარჩუნოს 3 in-Hg, მაგრამ დიფერენციალური წნევის ცვლა არის in 1 in-Hg, ხოლო ტუმბოს ჩართვის ციკლები, თუმცა იშვიათია, გრძელდება დაახლოებით ერთი ან ორი წამი. დიფერენციალური წნევის ing 1 in-Hg გამოიწვევს წნევას 141 lbs/ft²– დან 283 lbs/ft²– მდე. მე არ მაქვს გამოცდილება ვაკუუმში დაჭერით ამ დაბალ წნევაზე, ამიტომ არ ვარ დარწმუნებული ამ დიფერენციალური წნევის ცვალებადობის მნიშვნელობაზე. ჩემი აზრით, უფრო მცირე CFM ვაკუუმური ტუმბო ალბათ უფრო მიზანშეწონილი იქნება ამ ქვედა ვაკუუმური წნევის შესანარჩუნებლად და დიფერენციალური წნევის ცვალებადობის შესამცირებლად.

ამ მარეგულირებლის კონსტრუქცია მოიცავს Raspberry Pi Zero, MD-PS002 წნევის სენსორს, HX711 Wheatstone Bridge გამაძლიერებლის მოდულს, LCD ეკრანს, 5V კვების ბლოკს, მბრუნავ კოდს და სარელეო მოდულს. ყველა ეს ნაწილი ხელმისაწვდომია თქვენი საყვარელი ინტერნეტ ელექტრონიკის ნაწილების მომწოდებლებისგან.

მე ვირჩევ Raspberry Pi (RPi) - ს, რადგან პითონი ჩემი სასურველი პროგრამირების ენაა და RPi- ების მხარდაჭერაც ხელმისაწვდომია. დარწმუნებული ვარ, რომ ეს პროგრამა შეიძლება გადაიტანოს ESP8266– ში ან სხვა კონტროლერებზე, რომლებსაც შეუძლიათ პითონის გაშვება. RPi– ს ერთი მინუსი არის გამორთვა რეკომენდირებულია მისი გამორთვამდე SD ბარათის გაფუჭების თავიდან ასაცილებლად.

ნაბიჯი 2: ნაწილების სია

ეს მოწყობილობა დამზადებულია შელფის ნაწილებისგან, მათ შორის ჟოლოს Pi, წნევის სენსორი, HX711 ხიდის გამაძლიერებელი, LCD და სხვა ნაწილები, რომლებიც დაახლოებით 25 დოლარი ღირს.

ნაწილები: 1ea Raspberry Pi Zero-ვერსია 1.3 $ 5 1ea MD-PS002 ვაკუუმური სენსორი აბსოლუტური წნევის სენსორი $ 1.75 1 ეა HX711 დატვირთვის უჯრედი და წნევის სენსორი 24 ბიტი AD მოდული $ 0.75 1 ეა KY-040 მბრუნავი კოდირების მოდული $ 1 1ea 5V 1.5A 7.5W გადამრთველი AC-DC Step Down Module $ 2.56 1 ეა 2004 20x4 ხასიათი LCD ჩვენების მოდული $ 4.02 1ea 5V 1 არხიანი ოპტოქუპლერის სარელეო მოდული $ 0.99 1 ეა ადაფრუტი Perma-Proto ნახევრად ზომის პურის დაფა PCB $ 4.50 1ea 2N2222A NPN ტრანზისტორი $ 0.09 2eaa 10K 1/2 რეზერვი "ID x 1/4" FIP $ 3.11 1ea სპილენძის მილის კვადრატული თავსატეხი 1/4 "MIP $ 2.96 1ea GX12-2 2 პინიანი დიამეტრი 12 მმ მამრობითი და მდედრობითი მავთულის პანელის კონექტორი წრიული ხრახნიანი ტიპი ელექტრული კონექტორის სოკეტი დანამატი $ 0.67 1 ეა პროტო ყუთი (ან 3D დაბეჭდილი)

ნაბიჯი 3: ვაკუუმ სენსორის შეკრება

MD-PS002 წნევის სენსორს, რომელიც დამზადებულია Mingdong Technology (Shanghai) Co., Ltd., MIND– ის დიაპაზონში 150 KPa (აბსოლუტური წნევა). ამ სენსორისთვის წნევის გაზომვის დიაპაზონი (ზღვის დონეზე) იქნება 49 -დან -101 KPa- მდე ან 14.5 -დან -29.6 -მდე Hg. ეს სენსორები ადვილად ხელმისაწვდომია eBay, banggood, aliexpress და სხვა ონლაინ საიტებზე. ამასთან, ამ მომწოდებლებისგან ჩამოთვლილი სპეციფიკაციები ურთიერთსაწინააღმდეგოა, ამიტომ, მე შევიტანე თარგმნილი "ტექნიკური პარამეტრების" ფურცელი Mingdong ტექნოლოგიიდან.

სენსორის HX711 Load Cell და წნევის სენსორის 24 ბიტიანი AD მოდულის დაკავშირება მოითხოვს შემდეგს: დააკავშირეთ ქინძისთავები 3 და 4 ერთად; მიამაგრეთ 1 (+IN) E+; მიამაგრეთ 3 და 4 (-IN) E- სკენ; HX711 მოდულის 2 (+ OUT) A+ და pin 5 (-OUT) A- დან. მანამ, სანამ სადენიანი სენსორი სპილენძის ადაპტერში შეფუთავთ, გადააფარეთ სენსორის სადენები და გაშლილი კიდეები სითბოს შემცირების მილით ან ელექტრული ლენტით. ჩადეთ და მოათავსეთ სენსორი მავთულხლართების გასახსნელად, შემდეგ კი გამოიყენეთ სილიკონის გამჭვირვალე დალუქვა სენსორის დასაკავშირებლად ადაპტერის შიგნით, ხოლო ზრუნვა სენსორის სახეს მოშორებით. სპილენძის მილის კვადრატული თავსაბურავი, რომელიც გაბურღულია სენსორული მავთულის დასაყენებლად საკმარისად დიდი ხვრელით, მავთულხლართებით ივსება, ივსება სილიკონის საფარით და იჭრება მავთულხლართულ ადაპტერზე. წაშალეთ ზედმეტი დალუქვა შეკრებიდან და დაელოდეთ 24 საათი, სანამ გამოცდა მოხდება.

ნაბიჯი 4: ელექტრონიკა

ელექტრონიკა შედგება Raspberry Pi Zero (RPi), რომელიც დაკავშირებულია HX711 მოდულთან MD-PS002 წნევის სენსორით, KY-040 მბრუნავი კოდირებით, სარელეო მოდულით და LCD დისპლეით. Rotary Encoder უკავშირდება RPi– ს პინ 21 – ის საშუალებით კოდირების DT– სთან, Pin 16 – ის CLK– სთან და Pin 20 – ით SW– სთან ან გადასაღებ კოდირთან. წნევის სენსორი უკავშირდება HX711 მოდულს, ხოლო ამ მოდულის DT და SCK ქინძისთავები უშუალოდ უკავშირდება RPi პინ 5 -სა და 6 -ს. სარელეო მოდული გააქტიურებულია 2N2222A ტრანზისტორით, რომელიც დაკავშირებულია RPi პინ 32 -თან გამომწვევი წყაროსთვის. სარელეო მოდულის ჩვეულებრივ ღია კონტაქტები დაკავშირებულია LINE-SW- თან და 30A RELAY- ის კოჭის ერთ მხარეს. სიმძლავრე და საფუძველი ციფრული ვაკუუმის მარეგულირებლისთვის მოწოდებულია RPi– ის 1, 4, 6 და 9 პინებით. პინი 4 არის 5 ვ სიმძლავრის პინი, რომელიც უშუალოდ უკავშირდება RPi დენის შეყვანას. კავშირების დეტალები შეგიძლიათ იხილოთ ციფრული ვაკუუმის მარეგულირებლის სქემატურ სქემაში.

ნაბიჯი 5: განაახლეთ და დააკონფიგურირეთ Raspberry Pi

განაახლეთ არსებული პროგრამული უზრუნველყოფა თქვენს Raspberry Pi- ზე (RPi) შემდეგი ბრძანების ხაზების ინსტრუქციით

sudo apt-get updatesudo apt-get განახლება

იმისდა მიხედვით, თუ რამდენად მოძველებულია თქვენი RPi იმ დროს, განსაზღვრავს დრო, რომელიც საჭიროა ამ ბრძანებების შესასრულებლად. შემდეგი, RPi უნდა იყოს კონფიგურირებული I2C კომუნიკაციისათვის Raspi-Config- ის საშუალებით.

sudo raspi-config

გამოჩნდება ზემოთ ნაჩვენები ეკრანი. ჯერ აირჩიეთ გაფართოებული პარამეტრები და შემდეგ გააფართოვეთ ფაილური სისტემა და აირჩიეთ დიახ. Raspi-Config– ის მთავარ მენიუში დაბრუნების შემდეგ აირჩიეთ ჩართეთ ჩატვირთვა სამუშაო მაგიდაზე/Scratch და აირჩიეთ ჩატვირთვა კონსოლზე. მთავარი მენიუდან აირჩიეთ მოწინავე პარამეტრები და ჩართეთ I2C და SSH არსებული პარამეტრებიდან. დაბოლოს, აირჩიეთ დასრულება და გადატვირთეთ RPi.

დააინსტალირეთ I2C და numpy პროგრამული პაკეტები პითონისთვის

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

ნაბიჯი 6: პროგრამული უზრუნველყოფა

შედით RPi– ში და შექმენით შემდეგი დირექტორიები. /Vac_Sensor შეიცავს პროგრამის ფაილებს და /ჟურნალები შეიცავს crontab ჟურნალის ფაილებს.

cd ~ mkdir Vac_Sensor mkdir ჟურნალი cd Vac_Sensor

დააკოპირეთ ზემოთ მოცემული ფაილები /Vac_Sensor საქაღალდეში. მე ვიყენებ WinSCP– ს ფაილების დასაკავშირებლად და მართვისთვის RPi– ზე. RPi– სთან დაკავშირება შეიძლება მოხდეს Wifi– ს ან სერიული კავშირის საშუალებით, მაგრამ SSH უნდა იყოს ჩართული raspi– კონფიგურაციაში, რათა მოხდეს ამ ტიპის კავშირი.

ძირითადი პროგრამა არის vac_sensor.py და შეიძლება გაშვებული იყოს ბრძანების სტრიქონიდან. სკრიპტის შესამოწმებლად შეიყვანეთ შემდეგი:

sudo python vac_sensor.py

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, vac_sensor.py სკრიპტი არის მასშტაბის მთავარი ფაილი. ის შემოაქვს hx711.py ფაილს ვაკუუმის სენსორის წასაკითხად HX711 მოდულის საშუალებით. ჩემი პროექტისთვის გამოყენებული hx711.py ვერსია მოდის tatobari/hx711py– დან. მე ვიპოვე ეს ვერსია იმ მახასიათებლების გათვალისწინებით, რაც მინდოდა.

LCD მოითხოვს RPi_I2C_driver.py დენის პლეიკის მიერ და ფორტირებული Marty Tremblay– ს მიერ და შეგიძლიათ იხილოთ MartyTremblay/RPi_I2C_driver.py– ზე.

პიტერ ფლოკერის Rotary Encoder შეგიძლიათ იხილოთ

პიმენუ ალან აუფდერჰაიდის მიერ შეგიძლიათ იხილოთ

Config.json ფაილი შეიცავს პროგრამის მიერ შენახულ მონაცემებს და ზოგიერთი ერთეულის შეცვლა შესაძლებელია მენიუს პარამეტრებით. ეს ფაილი განახლებულია და ინახება გამორთვისას. "ერთეულების" დაყენება შესაძლებელია ერთეულების მენიუს ვარიანტის საშუალებით, როგორც in-Hg (ნაგულისხმევი), mm-Hg ან psi. "ვაკუუმ_წესრიგი" არის წნევის შეწყვეტა და ინახება როგორც Hg- ის მნიშვნელობა და შეცვლილია "მკვეთრი წნევის" მენიუს პარამეტრით. "Calibration_factor" მნიშვნელობა ხელით არის მითითებული config.json ფაილში და განისაზღვრება ვაკუუმური სენსორის ვაკუუმური გაზომვით დაკალიბრებით. "ოფსეტური" არის ტარის მიერ შექმნილი მნიშვნელობა და მისი დაყენება შესაძლებელია ამ მენიუს პარამეტრის საშუალებით. "Cutoff_range" ხელით არის მითითებული config.json ფაილში და არის დიფერენციალური წნევის დიაპაზონი "vacuum_set" მნიშვნელობისა.

შეწყვეტის მნიშვნელობა = "vacuum_set" (("cutoff_range" /100) x "vacuum_set")

გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ თქვენი "დაკალიბრების_ფაქტორი" და "ოფსეტური" შეიძლება განსხვავდებოდეს ჩემსგან. მაგალითი config.json ფაილი:

ნაბიჯი 7: კალიბრაცია

კალიბრაციის გაკეთება ბევრად უფრო ადვილია SSH გამოყენებით და შემდეგი ბრძანებების გაშვება:

cd Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py

პითონის სკრიპტიდან გასვლა შესაძლებელია Ctrl-C- ის საშუალებით და ცვლილებები შეიძლება განხორციელდეს /Vac_Sensor/config.json ფაილში.

ვაკუუმის სენსორის დაკალიბრება მოითხოვს ზუსტი ვაკუუმის ლიანდაგს და "დაკალიბრების_ფაქტორის" მორგებას LCD ეკრანზე ნაჩვენებ გამომავალთან. პირველი, გამოიყენეთ Tare მენიუს ვარიანტი, რომ დააყენოთ და შეინახოთ "ოფსეტური" მნიშვნელობა ტუმბოსთან ატმოსფერულ წნევაზე. შემდეგი, ჩართეთ ტუმბო ვაკუუმის მენიუდან და წნევის შემცირების შემდეგ წაიკითხეთ LCD ეკრანი და შეადარეთ იგი ვაკუუმის მრიცხველს. გამორთეთ ტუმბო და გამოდით სკრიპტიდან. შეცვალეთ "calibration_factor" ცვლადი, რომელიც მდებარეობს /Vac_Sensor/config.json ფაილში. გადატვირთეთ სკრიპტი და გაიმეორეთ პროცესი ტარის გარდა. გააკეთეთ აუცილებელი კორექტირება "დაკალიბრების_ფაქტორზე" მანამ, სანამ LCD ეკრანი არ დაემთხვევა ლიანდაგის მაჩვენებელს.

"დაკალიბრების_ფაქტორი" და "ოფსეტური" გავლენას ახდენს ჩვენებაზე შემდეგი გამოთვლებით:

get_value = საშუალო_ წაკითხვა - "ოფსეტური"

წნევა = get_value/ "calibration_factor"

მე გამოვიყენე ძველი Peerless Engine Vacuum Gauge მარეგულირებლის დაკალიბრების მიზნით, ჩემს ტუმბოზე არსებული ვაკუუმური ლიანდაგის ნაცვლად, რადგან ის გამოტოვებული იყო კალიბრაციაში. შეუდარებელი ლიანდაგი არის 3-3/4 (9.5 სმ) დიამეტრის და ბევრად უფრო ადვილი წასაკითხი.

ნაბიჯი 8: მთავარი მენიუ

• ვაკუუმი - ჩართავს ტუმბოს
• შეწყვეტის წნევა - დააყენეთ შეწყვეტის წნევა
• ტარი - ეს უნდა გაკეთდეს ტუმბოზე ვაკუუმის გარეშე და ატმოსფერულ წნევაზე.
• ერთეულები-შეარჩიეთ გამოსაყენებელი ერთეულები (მაგ. In-Hg, mm-Hg და psi)
• გადატვირთვა - გადატვირთეთ Raspberry Pi
• გამორთვა - გამორთეთ Raspberry Pi სანამ გამორთავთ მთავარ ძალას.

ნაბიჯი 9: ვაკუუმი

ვაკუუმ მენიუს პარამეტრზე დაჭერით ჩართავთ ტუმბოს და გამოჩნდება ზემოთ მოყვანილი ეკრანი. ეს ეკრანი აჩვენებს ერთეულებს და მარეგულირებლის [გათიშვის წნევის] პარამეტრებს, ასევე ტუმბოს მიმდინარე წნევას. დააჭირეთ ღილაკს ვაკუუმის მენიუდან გასასვლელად.

ნაბიჯი 10: შეწყვეტის წნევა

შეწყვეტის წნევის მენიუ საშუალებას გაძლევთ აირჩიოთ სასურველი წნევა გათიშვისთვის. ღილაკის გადატრიალება შეცვლის ნაჩვენებ წნევას სასურველი წნევის მიღწევისას დააჭირეთ ღილაკს მენიუდან Save and Exit.

ნაბიჯი 11: ტარი

ტარის მენიუ უნდა გაკეთდეს ტუმბოზე ვაკუუმის გარეშე და ატმოსფერული ან ნულოვანი წნევის გაზომვის გაზომვით.

ნაბიჯი 12: ერთეულები

ერთეულების მენიუ საშუალებას მოგცემთ შეარჩიოთ ოპერაციისა და ჩვენების ერთეულები. ნაგულისხმევი ერთეულია in-Hg, მაგრამ mm-Hg და psi ასევე შეიძლება შეირჩეს. მიმდინარე ერთეული აღინიშნება ვარსკვლავით. ერთეულის შესარჩევად, კურსორი გადაიტანეთ სასურველ ერთეულზე და დააჭირეთ ღილაკს. დაბოლოს, კურსორი გადაიტანეთ უკან და დააჭირეთ ღილაკს გასასვლელად და შენახვის მიზნით.

ნაბიჯი 13: გადატვირთეთ ან გამორთეთ

როგორც სახელი გულისხმობს, მენიუს რომელიმე ერთეულის არჩევა გამოიწვევს გადატვირთვას ან გამორთვას. მიზანშეწონილია, რომ Raspberry Pi გამორთოთ სანამ დენი გამორთულია. ეს დაზოგავს ოპერაციის დროს შეცვლილ ნებისმიერ პარამეტრს და შეამცირებს SD ბარათის დაზიანების შესაძლებლობას.

ნაბიჯი 14: გაუშვით გაშვებისას

არსებობს შესანიშნავი ინსტრუქციური ჟოლო Pi: გაუშვით პითონის სკრიპტი გაშვებისას სკრიპტების გაშვებისას გაშვებისას.

შედით RPi– ში და შეცვალეთ /Vac_Sensor დირექტორია.

cd /Vac_Sensornano launcher.sh

ჩართეთ შემდეგი ტექსტი launcher.sh- ში

#!/bin/sh # launcher.sh # ნავიგაცია სახლის დირექტორიაში, შემდეგ ამ დირექტორიაში, შემდეგ პითონის სკრიპტის შესრულება, შემდეგ homecd/cd home/pi/Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py cd/

გასვლა და შენახვა launcher.sh

ჩვენ უნდა გავაკეთოთ სკრიპტი შესრულებად.

chmod 755 გამშვები.შ

სცადეთ სკრიპტი.

sh გამშვები.შ

შემდეგი, ჩვენ გვჭირდება რედაქტირება crontab (linux task manager), რომ დავიწყოთ სკრიპტი გაშვებისას. შენიშვნა: ჩვენ უკვე შევქმენით /logs დირექტორია ადრე.

sudo crontab -e

ეს მოიტანს crontab ფანჯარას, როგორც ზემოთ ჩანს. გადადით ფაილის ბოლომდე და შეიყვანეთ შემდეგი ხაზი.

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

გამოდით და შეინახეთ ფაილი და გადატვირთეთ RPi. სკრიპტმა უნდა დაიწყოს vac_sensor.py სკრიპტი RPi გადატვირთვის შემდეგ. სკრიპტის სტატუსის შემოწმება შესაძლებელია /logs საქაღალდეში მდებარე ჟურნალის ფაილებში.

ნაბიჯი 15: 3D ნაბეჭდი ნაწილები

ეს ის ნაწილებია, რომლებიც მე შევქმენი Fusion 360 – ში და დაბეჭდილია Case, Knob, Capacitor Cover და Screw Bracket.

მე გამოვიყენე ერთი მოდელი 1/4 NPT თხილისგან Thingiverse- დან ვაკუუმ სენსორის ასამბლეის კეისთან დასაკავშირებლად. ოსტარიას მიერ შექმნილი ფაილები შეგიძლიათ იხილოთ NPT 1/4 თემაში.