Digitale vakuumreguleerder: 15 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Dit is 'n fineer -vakuumpers (vakuumpomp) wat met 'n digitale vakuumreguleerder aangepas is om te werk met 'n selecteerbare vakuumdruk. Hierdie toestel is 'n plaasvervanger vir die vakuumbeheerder in my DIY Veneer Vacuum Press, gebou met planne van VeneerSupplies.com of JoeWoodworking.com. Dit is wonderlike planne en die pompe werk baie bevredigend soos ontwerp. Ek is egter 'n tinkerer, en ek wou my pomp verbeter met die vermoë om die drukinstellings (sonder 'n skroewedraaier) maklik en maklik te beheer oor 'n groter drukdruk met 'n digitaal beheerde reguleerder.

Onlangs het 'n behoefte ontstaan wat buite die onderste perke van my vakuumbeheerder was (tipe 1). Hierdie projek benodig 'n tipe 2-vakuumbeheerder vir druk in die gebied van 2 tot 10 in-Hg. Die vervanging van my tipe 1-vakuumbeheerder met 'n tipe 2-model was 'n opsie, maar dit het onprakties gelyk, aangesien dit ekstra koste en aanpassings sou verg om tussen die twee vakuumreekse te wissel. Die ideale oplossing is 'n enkele kontroleerder met 'n groter drukbereik (2 tot 28 in-Hg).

Vakuumbeheerder: 'n Vakuumbeheerde mikroskakelaar wat gebruik word om 'n vakuumpomp of relais teen 'n geselekteerde druk te aktiveer. Die vakuumbeheerder het 'n verstelskroef waarmee u die gewenste vlak van vakuum kan inskakel. Die kontakte word op 10 ampère by 120v AC aangegee.

Tipes vakuumbeheerder: Tipe 1 = verstelbaar vir 10,5 "tot 28" Hg (differensiaal 2 tot 5 "van Hg) Tipe 2 = verstelbaar vir 2" tot 10 "Hg (differensiaal 2 tot 4" van Hg)

Stap 1: Ontwerpoorwegings

My ontwerp vervang die Vacuum Controller met 'n Digital Vacuum Regulator (DVR). Die DVR sal gebruik word om die LINE-DVR-lyn van die RELAY-30A te beheer, soos gesien in die skema van die hoofbeheerboks. Hierdie ontwerp vereis dat 'n AC/DC 5-VDC-kragtoevoer by die hoofbeheerkas gevoeg word om die DVR aan te dryf.

Hierdie ontwerp kan 'n wye reeks vakuumdruk handhaaf, maar die prestasie is heeltemal afhanklik van die pomp se vermoë. By die laer drukreeks sal 'n groot CFM -pomp hierdie druk handhaaf, maar groter drukverskille veroorsaak as gevolg van die verplasing van die pomp. Dit is die geval met my 3 CFM -pomp. Dit is in staat om 3 in-Hg te handhaaf, maar die swaai van die differensiële druk is ± 1 in-Hg, en die aan-siklusse van die pomp, hoewel ongereeld, duur ongeveer een of twee sekondes. 'N Differensiële druk swaai van ± 1 in-Hg sal lei tot druk tussen 141 lbs/ft² tot 283 lbs/ft². Ek het geen ervaring met vakuumpers by hierdie lae druk nie, daarom is ek nie seker oor die belangrikheid van hierdie drukverskil nie. Na my mening is 'n kleiner CFM -vakuumpomp waarskynlik meer geskik om hierdie laer vakuumdruk te handhaaf en die drukveranderings te verminder.

Die konstruksie van hierdie reguleerder bevat 'n Raspberry Pi Zero, MD-PS002 druksensor, HX711 Wheatstone Bridge-versterkermodule, LCD-skerm, 5V-kragtoevoer, roterende enkodeerder en 'n aflosmodule. Al hierdie onderdele is beskikbaar by u gunsteling verskaffers van internetelektronikaonderdele.

Ek kies 'n Raspberry Pi (RPi) omdat python my voorkeur programmeertaal is en die ondersteuning vir RPi's geredelik beskikbaar is. Ek is vol vertroue dat hierdie toepassing na 'n ESP8266 of ander beheerders oorgedra kan word wat python kan gebruik. Die enigste nadeel van die RPi is dat 'n afsluiting sterk aanbeveel word voordat dit afgeskakel word om korrupsie van die SD -kaart te voorkom.

Stap 2: Onderdele lys

Hierdie toestel is vervaardig met onderdele uit die rak, insluitend 'n Framboos Pi, druksensor, HX711 brugversterker, LCD en ander onderdele wat ongeveer $ 25 kos.

ONDERDELE: 1ea Raspberry Pi Zero-Weergawe 1.3 $ 5 1ea MD-PS002 Vakuumsensor Absolute druksensor $ 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 Switch Power Module 220V AC-DC Step Down Module $ 2.56 1ea 2004 20x4 Character LCD Display Module $ 4.02 1ea 5V 1-kanaals optokoppelaar relaismodule $ 0.99 1ea Adafruit Perma-Proto halfgrootte broodbord PCB $ 4.50 1ea 2N2222A NPN Transistor $ 0.09 2ea 10K weerstanden 1ea slangstaafadapter 1/4 "ID x 1/4" FIP $ 3.11 1ea Messingpyp Vierkante kopprop 1/4 "MIP $ 2.96 1ea GX12-2 2 speldiameter 12 mm manlike en vroulike draadpaneelaansluiting Sirkelvormige skroef tipe elektriese aansluitprop $ 0.67 1ea Proto Box (of 3D-gedrukte)

Stap 3: Vakuum sensor vergadering

Die MD-PS002 druksensor vervaardig deur Mingdong Technology (Shanghai) Co., Ltd. (MIND) het 'n reeks van 150 KPa (absolute druk). Die meetdrukbereik (op seevlak) vir hierdie sensor is 49 tot -101 KPa of 14,5 tot -29,6 in -Hg. Hierdie sensors is geredelik beskikbaar op eBay, Banggood, aliexpress en ander aanlynwebwerwe. Die spesifikasies wat deur 'n paar van hierdie verskaffers gelys word, is egter teenstrydig; daarom het ek 'n vertaalde blad "Tegniese parameters" van 'n Mingdong -tegnologie ingesluit.

Om die sensor aan te sluit op 'n HX711 -laadsel- en druksensor -24 -bis AD -module, benodig die volgende: verbind penne 3 en 4 aan mekaar; Speld 1 (+IN) na E+; Speld 3 & 4 (-IN) aan E-; Speld 2 (+ OUT) na A+ en pen 5 (-OUT) aan A- van die HX711-module vas. Voor die verpakking van die bedrade sensor in 'n koperadapter, bedek die leidings en die blootgestelde kante van die sensor met 'n krimpbuis of elektriese band. Plaas en sentreer die sensor oor die opening van die tepel, en gebruik dan 'n duidelike silikoonverbinding om die sensor binne -in die adapter te verseël terwyl u sorg dat die afdichting van die sensorvlak af weg bly. 'N Messingpyp met 'n vierkantige prop wat geboor is met 'n gat wat groot genoeg is om die sensordraad te akkommodeer, word oor die draad geryg, met silikoonverbinding gevul en op die hakadapter vasgeskroef. Vee oortollige kit af van die samestelling en wag 24 uur totdat die kit droog is voordat dit getoets word.

Stap 4: Elektronika

Die elektronika bestaan uit 'n Raspberry Pi Zero (RPi) wat aan 'n HX711-module gekoppel is met 'n MD-PS002 druksensor, KY-040 Rotary Encoder, Relay Module en 'n LCD-skerm. Die Rotary Encoder word via Pin 21 gekoppel aan die RPi met die DT van die encoder, Pin 16 aan die CLK en Pin 20 aan die SW of switch van die encoder. Die druksensor is gekoppel aan die HX711 -module, en die DT- en SCK -penne van hierdie module is direk aan Pin 5 en 6 van die RPi gekoppel. Die aflosmodule word geaktiveer deur 'n 2N2222A transistorkring wat gekoppel is aan RPi Pin 32 vir 'n snellerbron. Die normaalweg oop kontakte van die aflosmodule is gekoppel aan LINE-SW en aan die een kant van die spoel van die 30A RELAIS. Krag en grond vir die digitale vakuumreguleerder word verskaf deur penne 1, 4, 6 en 9 van die RPi. Speld 4 is die 5v -kragpen wat direk aan die RPi se kraginvoer gekoppel is. Besonderhede van die verbindings kan gesien word in die skema van die Digital Vacuum Regulator.

Stap 5: Werk die Raspberry Pi op en stel dit op

Werk die bestaande sagteware op u Raspberry Pi (RPi) op met die volgende instruksies oor die opdragreëls

sudo apt-get updates sudo apt-get upgrade

Afhangende van hoe verouderd u RPi destyds is, bepaal die hoeveelheid tyd wat nodig is om hierdie opdragte te voltooi, en dan moet die RPi gekonfigureer word vir I2C-kommunikasie via Raspi-Config.

sudo raspi-config

Die skerm hierbo sal verskyn. Kies eers Gevorderde opsies en brei dan lêerstelsel uit en kies Ja. Nadat u teruggekeer het na die hoofkieslys van Raspi-Config, kies Aktiveer opstart na tafelblad/skrap en kies om na konsole op te laai. Kies Gevorderde opsies in die hoofkieslys, en aktiveer I2C en SSH uit die beskikbare opsies. Kies laastens Voltooi en herlaai die RPi.

Installeer die I2C en numpy sagtewarepakkette vir python

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

Stap 6: sagteware

Meld aan by die RPi en skep die volgende gidse. Die /Vac_Sensor bevat die programlêers en /logs bevat die crontab -loglêers.

cd ~ mkdir Vac_Sensor mkdir logs cd Vac_Sensor

Kopieer die lêers hierbo na die /Vac_Sensor -lêergids. Ek gebruik WinSCP om die lêers op die RPi aan te sluit en te bestuur. Verbinding met die RPi kan moontlik via Wifi of seriële verbinding geskied, maar SSH moet in raspi-config geaktiveer wees om hierdie tipe verbinding moontlik te maak.

Die primêre program is vac_sensor.py en kan vanaf die opdragprompt uitgevoer word. Om die skrif te toets, voer die volgende in:

sudo python vac_sensor.py

Soos voorheen genoem, is die vac_sensor.py -script die primêre lêer vir die skaal. Dit voer die hx711.py -lêer in om die vakuumsensor via die HX711 -module te lees. Die weergawe van hx711.py wat vir my projek gebruik is, kom van tatobari/hx711py. Ek het gevind dat hierdie weergawe met die funksies wat ek wou hê.

Die LCD benodig die RPi_I2C_driver.py deur Denis Pleic en gevurk deur Marty Tremblay, en kan gevind word by MartyTremblay/RPi_I2C_driver.py.

Rotary Encoder deur Peter Flocker kan gevind word op

pimenu van Alan Aufderheide kan gevind word op

Die config.json -lêer bevat die data wat deur die program gestoor is, en sommige items kan deur die kieslysopsies gewysig word. Hierdie lêer word bygehou en by Shutdown gestoor. Die "eenhede" kan opgestel word via die menu-eenheid Eenhede óf as in-Hg (standaard), mm-Hg of psi. Die "vakuum_stel" is die afsnydruk en word gestoor as in-Hg-waarde, en word gewysig deur die keuselys vir afsnydruk. 'N "Kalibrasie_faktor" -waarde word handmatig in die config.json -lêer gestel, en word bepaal deur die vakuumsensor na 'n vakuummeter te kalibreer. Die "offset" is waarde wat deur Tare geskep word, en kan via hierdie menu -opsie ingestel word. Die "cutoff_range" word met die hand in die config.json -lêer gestel, en is die differensiële drukreeks van die "vacuum_set" -waarde.

Afsnywaarde = "vakuum_stel" ± (("afsny_bereik" /100) x "vakuum_stel")

Let daarop dat u 'kalibrasie_faktor' en 'offset' kan verskil van die wat ek het. Voorbeeld config.json -lêer:

Stap 7: Kalibrasie

Kalibrasie is baie makliker om te gebruik met SSH en die volgende opdragte uit te voer:

cd Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py

U kan die python-script verlaat via Ctrl-C, en die /Vac_Sensor/config.json-lêer kan verander word.

Om die vakuumsensor te kalibreer, is 'n akkurate vakuummeter nodig en die 'kalibrasie_faktor' moet aangepas word by die uitset wat op die LCD vertoon word. Gebruik eers die menu Tare om die "offset" -waarde met die pomp by atmosferiese druk in te stel en op te slaan. Skakel dan die pomp aan met die vakuum -spyskaart en lees na die druk op die LCD -skerm en vergelyk dit met die vakuummeter. Skakel die pomp af en verlaat die script. Pas die veranderlike "calibration_factor" aan in die lêer /Vac_Sensor/config.json. Herbegin die skrip en herhaal die proses met die uitsondering van Tare. Maak die nodige aanpassings aan die "kalibrasie_faktor" totdat die LCD -skerm ooreenstem met die meting.

Die "kalibrasie_faktor" en "offset" beïnvloed die vertoning deur die volgende berekeninge:

get_value = read_average - "offset"

druk = get_value/ "calibration_factor"

Ek het 'n ou Peerless Engine Vacuum Gauge gebruik om die reguleerder te kalibreer in plaas van die vakuummeter op my pomp, want dit is uitgeskakel. Die peerless-meter is 9,5 cm in deursnee en baie makliker om te lees.

Stap 8: Hoofkieslys

• Vakuum - Skakel die pomp aan
• Afsnydruk - Stel die afsnydruk in
• Tarra - Dit moet gedoen word sonder vakuum op die pomp en by atmosferiese druk.
• Eenhede-Kies die eenhede wat gebruik gaan word (bv. In-Hg, mm-Hg en psi)
• Herlaai - herlaai die Raspberry Pi
• Afsluiting - Sluit die Framboos Pi af voordat u die hoofkrag afskakel.

Stap 9: Stofsuig

Deur op die vakuum -kieslys -opsie te druk, word die pomp aangeskakel en die skerm hierbo verskyn. Hierdie skerm vertoon die eenhede en die [afsnydruk] -instellings van die reguleerder, sowel as die huidige druk van die pomp. Druk op die knop om die vakuum -spyskaart te verlaat.

Stap 10: Afsnydruk

Met die menu Snydruk kan u die gewenste druk vir afsny kies. As u aan die knop draai, verander die druk wat vertoon word wanneer die gewenste druk bereik word, druk op die knop om die menu op te slaan en te verlaat.

Stap 11: Teer

Die Tara -spyskaart moet gedoen word met GEEN vakuum op die pomp en die meter meet atmosferiese of nuldruk.

Stap 12: Eenhede

Die spyskaart Eenhede maak voorsiening vir die keuse van bedienings- en vertooneenhede. Die standaard eenheid is in-Hg, maar mm-Hg en psi kan ook gekies word. Die huidige eenheid sal met 'n asterisk aangedui word. Om 'n eenheid te kies, skuif die wyser na die gewenste eenheid en druk die knop. Uiteindelik, skuif die wyser na Terug en druk op die knop om af te sluit en op te slaan.

Stap 13: Herlaai of afskakel

Soos die naam aandui, sal die herlaai of afskakeling lei tot die keuse van een van hierdie menu -items. Dit word sterk aanbeveel dat die Raspberry Pi afgeskakel word voordat die krag afgeskakel word. Dit sal enige parameters wat tydens die operasie verander is, stoor en die moontlikheid verminder dat die SD -kaart beskadig word.

Stap 14: Begin by opstart

Daar is 'n uitstekende Instrueerbare Raspberry Pi: Begin Python -script tydens die opstart om 'n scripts by die aanvang uit te voer.

Meld aan by die RPi en verander na die /Vac_Sensor -gids.

cd /Vac_Sensornano lanseerder.sh

Sluit die volgende teks in launcher.sh in

#!/bin/sh # launcher.sh # navigeer na tuisgids, dan na hierdie gids, voer dan python -script uit, dan terug homecd/cd home/pi/Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py cd/

Verlaat en stoor die launcher.sh

Ons moet die script uitvoerbaar maak.

chmod 755 lanseerder.sh

Toets die draaiboek.

sh lanseerder.sh

Vervolgens moet ons crontab (die Linux -taakbestuurder) wysig om die script by die begin te begin. Let wel: ons het al voorheen die gids /logs geskep.

sudo crontab -e

Dit sal die venster aan die voorkant, soos hierbo gesien, bring. Gaan na die einde van die lêer en voer die volgende reël in.

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

Verlaat en stoor die lêer en herlaai die RPi. Die script moet die vac_sensor.py -script begin nadat die RPi herlaai is. Die status van die skrif kan nagegaan word in die loglêers in die /logs -lêergids.

Stap 15: Onderdele met 3D -druk

Dit is die onderdele wat ek in Fusion 360 ontwerp het en gedruk het vir die omhulsel, knop, kondensatoromslag en skroefbeugel.

Ek het 'n model gebruik vir 'n 1/4 NPT -moer van Thingiverse om die vakuumsensor -eenheid aan die kas te koppel. Die lêers wat deur ostariya geskep is, kan gevind word by NPT 1/4 Thread.