Pengatur Vakum Digital: 15 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Ini adalah Veneer Vacuum Press (Vacuum Pump) yang telah dimodifikasi dengan Digital Vacuum Regulator untuk beroperasi dengan tekanan vakum yang dapat dipilih. Peranti ini adalah pengganti Vacuum Controller di DIY Veneer Vacuum Press saya yang dibina dengan rancangan dari VeneerSupplies.com atau JoeWoodworking.com. Ini adalah rancangan hebat dan pam beroperasi dengan memuaskan seperti yang dirancang. Walau bagaimanapun, saya adalah pemikat, dan saya ingin meningkatkan pam saya dengan kemampuan untuk mengawal tetapan tekanan dengan mudah dan mudah (tanpa pemacu skru) di atas tekanan yang lebih luas dengan pengatur yang dikendalikan secara digital.

Baru-baru ini, timbul keperluan yang melebihi had bawah Pengawal Vakum saya (Jenis 1). Projek ini memerlukan Pengawal Vakum Jenis 2 untuk tekanan dalam lingkungan 2 hingga 10 in-Hg. Menggantikan Pengawal Vakum Jenis 1 saya dengan model Jenis 2 adalah pilihan, namun, ini nampaknya tidak praktikal kerana memerlukan kos dan modifikasi tambahan untuk beralih di antara dua julat vakum. Penyelesaian yang ideal adalah pengawal tunggal dengan tekanan yang lebih luas (2 hingga 28 in-Hg).

Vacuum Controller: Suis mikro terkawal vakum yang digunakan untuk mengaktifkan pam vakum atau relay pada tekanan yang dipilih. Pengawal vakum mempunyai skru penyesuaian yang membolehkan anda memanggil tahap vakum yang anda inginkan. Kenalan dinilai pada 10 amp pada 120v AC.

Jenis Pengawal Vakum: Jenis 1 = boleh laras untuk 10,5 "hingga 28" Hg (Pembezaan 2 hingga 5 "Hg) Jenis 2 = laras untuk 2" hingga 10 "Hg (Pembezaan 2 hingga 4" Hg)

Langkah 1: Pertimbangan Reka Bentuk

Reka bentuk saya menggantikan Vacuum Controller dengan Digital Vacuum Regulator (DVR). DVR akan digunakan untuk mengendalikan garis LINE-DVR RELAY-30A seperti yang dilihat dalam skema Main Control Box. Reka bentuk ini memerlukan penambahan Bekalan Daya AC / DC 5-VDC ke Kotak Kawalan Utama untuk menghidupkan DVR.

Reka bentuk ini mampu mengekalkan tekanan vakum yang pelbagai, tetapi prestasinya bergantung sepenuhnya pada kemampuan pam. Pada julat tekanan yang lebih rendah, pam CFM yang besar akan mengekalkan tekanan ini, tetapi menghasilkan perubahan tekanan yang lebih besar sebagai akibat dari perpindahan pam. Ini adalah kes untuk pam 3 CFM saya. Ia mampu mengekalkan 3 in-Hg, tetapi ayunan tekanan perbezaan adalah ± 1 in-Hg, dan kitaran ON pam, walaupun jarang, berlangsung sekitar satu atau dua saat. Ayunan tekanan pembezaan ± 1 in-Hg akan dihasilkan dengan tekanan antara 141 lbs / ft² hingga 283 lbs / ft². Saya tidak mempunyai pengalaman menekan vakum pada tekanan rendah ini, oleh itu saya tidak pasti akan pentingnya perubahan tekanan pembezaan ini. Pada pendapat saya, pam vakum CFM yang lebih kecil mungkin lebih sesuai untuk mengekalkan tekanan vakum yang lebih rendah ini dan mengurangkan perubahan tekanan yang berbeza.

Pembinaan pengatur ini merangkumi Raspberry Pi Zero, Sensor Tekanan MD-PS002, Modul Penguat Jambatan Wheatstone HX711, Paparan LCD, Bekalan Daya 5V, Encoder Rotary dan Modul Relay. Semua bahagian ini boleh didapati dari pembekal alat elektronik internet kegemaran anda.

Saya memilih Raspberry Pi (RPi) kerana python adalah bahasa pengaturcaraan pilihan saya, dan sokongan untuk RPi sudah tersedia. Saya yakin aplikasi ini dapat dibawa ke ESP8266 atau pengawal lain yang mampu menjalankan python. Satu kelemahan RPi adalah Shutdown sangat disarankan sebelum mematikannya untuk mencegah kerosakan kad SD.

Langkah 2: Senarai Bahagian

Peranti ini dibina dengan bahagian rak termasuk Raspberry Pi, Pressure Sensor, HX711 Bridge Amplifier, LCD dan bahagian lain yang berharga lebih kurang $ 25.

BAHAGIAN: 1ea Raspberry Pi Zero - Versi 1.3 $ 5 1ea MD-PS002 Sensor Vakum Sensor Tekanan Mutlak $ 1.75 1ea HX711 Load Cell and Pressure sensor 24 bit AD module $ 0.75 1ea KY-040 Rotary Encoder Module $ 1 1ea 5V 1.5A 7.5W Modul Kuasa Switch 220V Modul Langkah Turunkan AC-DC $ 2.56 1ea 2004 Modul Paparan LCD Karakter 20x4 $ 4.02 Modul Relay Optocoupler 1-Channel 1ea 5V $ 0.99 1ea Adafruit Perma-Proto Setengah Roti Breadboard PCB $ 4.50 1ea 2N2222A NPN Transistor $ 0.09 2ea 10K Resistor 1ea Hose Barb Adapter 1/4 "ID x 1/4" FIP $ 3,11 1ea Pasang Kepala Pipa Tembaga Kuningan 1/4 "MIP $ 2,96 1ea GX12-2 2 Pin Diameter 12mm Konektor Panel Kawat Lelaki & Wanita Jenis Skru Bulat Jenis Soket Penyambung Elektrik $ 0.67 Kotak Proto 1ea (atau 3D Dicetak)

Langkah 3: Pemasangan Sensor Vakum

Sensor tekanan MD-PS002 yang dihasilkan oleh Mingdong Technology (Shanghai) Co., Ltd. (MIND) mempunyai julat 150 KPa (tekanan mutlak). Julat tekanan tolok (di permukaan laut) untuk sensor ini adalah 49 hingga -101 KPa atau 14,5 hingga -29,6 in-Hg. Sensor ini tersedia di eBay, banggood, aliexpress dan laman web dalam talian yang lain. Walau bagaimanapun, spesifikasi yang disenaraikan oleh sebilangan pembekal ini bertentangan, oleh itu, saya telah memasukkan helaian "Parameter Teknikal" yang diterjemahkan dari Teknologi Mingdong.

Menyambungkan sensor ke HX711 Load Cell dan Sensor tekanan modul 24 bit AD memerlukan yang berikut: sambungkan Pin 3 & 4 bersama-sama; Pin 1 (+ IN) ke E +; Pin 3 & 4 (-IN) ke E-; Pin 2 (+ OUT) ke A + dan Pin 5 (-OUT) ke A- dari modul HX711. Sebelum mengemas sensor berwayar dalam penyesuai kuningan, tutup bahagian depan dan tepi sensor yang terdedah dengan tiub pengecutan panas atau pita elektrik. Masukkan dan pusatkan sensor di atas bukaan puting berduri, kemudian gunakan silikon caulking yang jelas untuk menutup sensor di dalam penyesuai sambil berhati-hati menjauhkan caulking dari wajah sensor. Palam Brass Pipe Square Head yang telah digerudi dengan lubang yang cukup besar untuk menampung wayar sensor diikat di atas wayar, diisi dengan silikon mendempul dan diskrukan ke adaptor berduri. Lap lebihan casing dari pemasangan, dan tunggu 24 jam sehingga caulking kering sebelum diuji.

Langkah 4: Elektronik

Elektronik terdiri daripada Raspberry Pi Zero (RPi) yang disambungkan ke modul HX711 dengan sensor tekanan MD-PS002, KY-040 Rotary Encoder, Relay Module dan paparan LCD. Rotary Encoder dihubungkan ke RPi melalui Pin 21 ke DT pengekod, Pin 16 ke CLK dan Pin 20 ke SW atau suis pengekod. Sensor tekanan disambungkan ke modul HX711, dan pin DT dan SCK modul ini disambungkan terus ke Pin 5 dan 6 dari RPi. Relay Module dipicu oleh litar transistor 2N2222A yang disambungkan ke RPi Pin 32 untuk sumber pencetus. Kenalan Relay Modul Terbuka disambungkan ke LINE-SW dan satu sisi gegelung 30A RELAY. Daya dan Tanah untuk Pengatur Vakum Digital dibekalkan oleh Pin 1, 4, 6 dan 9 dari RPi. Pin 4 adalah pin kuasa 5v, yang disambungkan terus ke input kuasa RPi. Perincian sambungan dapat dilihat dalam skema Digital Vacuum Regulator.

Langkah 5: Kemas kini dan Konfigurasi Pi Raspberry

Kemas kini perisian yang ada pada Raspberry Pi (RPi) anda dengan arahan baris arahan berikut

sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade

Bergantung pada bagaimana RPi Anda yang sudah lapuk pada waktu itu akan menentukan jumlah masa yang diperlukan untuk menyelesaikan perintah ini. Seterusnya, RPi perlu dikonfigurasi untuk komunikasi I2C melalui Raspi-Config.

sudo raspi-config

Skrin yang dilihat di atas akan terpapar. Mula-mula pilih Pilihan Lanjutan dan kemudian Kembangkan Sistem Files dan pilih Ya. Setelah kembali ke Menu Utama Raspi-Config pilih Enable Boot to Desktop / Scratch dan pilih untuk Boot to Console. Dari Menu Utama pilih Pilihan Lanjutan, dan aktifkan I2C dan SSH dari pilihan yang ada. Akhirnya, pilih Selesai dan but semula RPi.

Pasang pakej perisian I2C dan numpy untuk python

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

Langkah 6: Perisian

Log masuk ke RPi dan buat direktori berikut. / Vac_Sensor mengandungi fail program dan / log akan mengandungi fail log crontab.

cd ~ mkdir Vac_Sensor log mkdir cd Vac_Sensor

Salin fail di atas ke folder / Vac_Sensor. Saya menggunakan WinSCP untuk menyambung dan menguruskan fail pada RPi. Sambungan ke RPi mungkin dilakukan melalui Wifi atau sambungan bersiri, tetapi SSH perlu diaktifkan dalam raspi-config untuk membenarkan jenis sambungan ini.

Program utama adalah vac_sensor.py dan boleh dijalankan dari command prompt. Untuk menguji skrip masukkan yang berikut:

sudo python vac_sensor.py

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, skrip vac_sensor.py adalah fail utama untuk skala. Ia mengimport fail hx711.py untuk membaca sensor vakum melalui modul HX711. Versi hx711.py yang digunakan untuk projek saya berasal dari tatobari / hx711py. Saya dapati versi ini menyediakan ciri yang saya mahukan.

LCD memerlukan RPi_I2C_driver.py oleh Denis Pleic dan bercabang oleh Marty Tremblay, dan boleh didapati di MartyTremblay / RPi_I2C_driver.py.

Rotary Encoder oleh Peter Flocker boleh didapati di

pimenu oleh Alan Aufderheide boleh didapati di

Fail config.json mengandungi data yang disimpan oleh program, dan beberapa item dapat diubah dengan pilihan menu. Fail ini dikemas kini dan disimpan di Shutdown. "Unit" boleh disediakan melalui pilihan menu Unit sama ada dalam-Hg (lalai), mm-Hg atau psi. "Vakum_set" adalah tekanan cutoff, dan disimpan sebagai nilai dalam-Hg, dan diubah suai dengan pilihan menu Cutoff Pressure. Nilai "calibration_factor" ditetapkan secara manual dalam fail config.json, dan ditentukan dengan menentukurkan sensor vakum ke alat pengukur vakum. "Offset" adalah nilai yang dibuat oleh Tare, dan dapat ditetapkan melalui pilihan menu ini. "Cutoff_range" ditetapkan secara manual dalam file config.json, dan merupakan julat tekanan pembezaan dari nilai "vacuum_set".

Nilai Potongan = "vacuum_set" ± (("cutoff_range" / 100) x "vacuum_set")

Harap maklum bahawa "calibration_factor" dan "offset" anda mungkin berbeza dengan yang saya ada. Contoh fail config.json:

Langkah 7: Penentukuran

Penentukuran jauh lebih mudah dilakukan dengan menggunakan SSH dan menjalankan perintah berikut:

cd Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py

Keluar dari skrip python dapat dilakukan melalui Ctrl-C, dan modifikasi dapat dilakukan pada file /Vac_Sensor/config.json.

Mengkalibrasi sensor vakum memerlukan pengukur vakum yang tepat, dan menyesuaikan "calibration_factor" agar sesuai dengan output yang dipaparkan pada LCD. Pertama, gunakan pilihan menu Tare untuk menetapkan dan menyimpan nilai "offset" dengan pam pada tekanan atmosfera. Seterusnya, hidupkan pam dengan menu Vacuum dan setelah tekanan selesai baca paparan LCD dan bandingkan dengan alat pengukur vakum. Matikan pam dan Keluar skrip. Laraskan pemboleh ubah "calibration_factor" yang terdapat di /Vac_Sensor/config.json file. Mulakan semula skrip dan ulangi prosesnya kecuali Tare. Lakukan penyesuaian yang diperlukan pada "calibration_factor" sehingga paparan LCD sesuai dengan bacaan tolok.

"Calibration_factor" dan "offset" mempengaruhi paparan melalui pengiraan berikut:

get_value = read_average - "mengimbangi"

tekanan = get_value / "calibration_factor"

Saya menggunakan Mesin Pengukur Vakum Peerless Engine lama untuk mengkalibrasi pengatur dan bukannya alat pengukur vakum pada pam saya kerana kalibrasi telah tersingkir. Tolok Peerless berdiameter 3-3 / 4 (9.5 cm) dan lebih senang dibaca.

Langkah 8: Menu Utama

• Vacuum - Menghidupkan pam
• Cutoff Pressure - Tetapkan tekanan cutoff
• Tare - Ini harus dilakukan dengan NO vakum pada pam dan pada tekanan atmosfera.
• Unit - Pilih unit yang akan digunakan (mis. Dalam-Hg, mm-Hg dan psi)
• Reboot - Reboot Pi Raspberry
• Shutdown - Matikan Pi Raspberry sebelum mematikan kuasa utama.

Langkah 9: Vakum

Menekan pilihan menu Vacuum akan menghidupkan pam, dan memaparkan skrin di atas. Skrin ini memaparkan tetapan Unit dan [Tekanan Potong] pengatur, serta tekanan pam semasa. Tekan tombol untuk Keluar dari menu Vacuum.

Langkah 10: Tekanan Cutoff

Menu Cutoff Pressure membolehkan anda memilih tekanan yang diinginkan untuk cutoff. Memusingkan tombol akan mengubah tekanan yang ditunjukkan apabila tekanan yang diinginkan dicapai tekan tombol untuk Simpan dan Keluar menu.

Langkah 11: Tare

Menu Tare harus dilakukan dengan NO vakum pada pam dan tolok bacaan atmosfera atau tekanan sifar.

Langkah 12: Unit

Menu Unit akan membolehkan pemilihan unit operasi dan paparan. Unit lalai adalah dalam-Hg, tetapi mm-Hg dan psi juga boleh dipilih. Unit semasa akan ditunjukkan dengan tanda bintang. Untuk memilih unit, gerakkan kursor ke unit yang dikehendaki dan tekan kenop. Akhirnya, gerakkan kursor ke Kembali dan tekan tombol untuk Keluar dan Simpan.

Langkah 13: Reboot atau Shutdown

Seperti namanya, memilih salah satu item menu ini akan menghasilkan Reboot atau Shutdown. Sangat disarankan agar Raspberry Pi dimatikan sebelum kuasa dimatikan. Ini akan Menyimpan parameter yang berubah semasa operasi, dan mengurangkan kemungkinan merosakkan Kad SD.

Langkah 14: Jalankan pada Permulaan

Terdapat Raspberry Pi Instructable yang sangat baik: Lancarkan skrip Python pada permulaan untuk menjalankan skrip pada permulaan.

Log masuk ke RPi dan ubah ke direktori / Vac_Sensor.

cd / Vac_Sensornano pelancar.sh

Sertakan teks berikut dalam launcher.sh

#! / bin / sh # launcher.sh # arahkan ke direktori home, kemudian ke direktori ini, kemudian jalankan skrip python, kemudian kembali homecd / cd home / pi / Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py cd /

Keluar dan simpan pelancar.sh

Kita perlu menjadikan skrip itu dapat dilaksanakan.

chmod 755 pelancar.sh

Uji skrip.

sh pelancar.sh

Seterusnya, kita perlu mengedit crontab (pengurus tugas linux) untuk melancarkan skrip semasa permulaan. Catatan: kami telah membuat direktori / log sebelumnya.

sudo crontab -e

Ini akan membawa tetingkap crontab seperti yang dilihat di atas. Arahkan ke hujung fail dan masukkan baris berikut.

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

Keluar dan simpan fail, dan but semula RPi. Skrip harus memulakan skrip vac_sensor.py setelah RPi dihidupkan semula. Status skrip boleh diperiksa dalam fail log yang terdapat di folder / log.

Langkah 15: Bahagian Bercetak 3D

Ini adalah bahagian yang saya reka dalam Fusion 360 dan dicetak untuk Case, Knob, Capacitor Cover dan Screw Bracket.

Saya menggunakan satu model untuk NPT 1/4 Nut dari Thingiverse untuk menyambungkan Vacuum Sensor Assembly ke Case. Fail yang dibuat oleh ostariya boleh didapati di NPT 1/4 Thread.