Regulator digital de vid: 15 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Aceasta este o presă de vid pentru furnir (pompă de vid) care a fost modificată cu un regulator de vid digital pentru a funcționa cu o presiune de vid selectabilă. Acest dispozitiv este un înlocuitor pentru controlerul de vid din presa de furnir DIY pentru furnir construită cu planuri de la VeneerSupplies.com sau JoeWoodworking.com. Acestea sunt planuri grozave, iar pompele funcționează foarte satisfăcător așa cum au fost proiectate. Cu toate acestea, sunt un jucător și am vrut să-mi îmbunătățesc pompa cu capacitatea de a controla cu ușurință și ușor setările de presiune (fără șurubelniță) pe o gamă mai largă de presiuni cu un regulator controlat digital.

Recent, a apărut o nevoie care depășea limitele inferioare ale controlerului meu de vid (tip 1). Acest proiect a necesitat un controler de tip 2 cu vid pentru presiuni cuprinse între 2 și 10 in-Hg. Înlocuirea controlerului meu de tip 1-vid cu un model de tip 2 a fost o opțiune, cu toate acestea, acest lucru părea impracticabil, deoarece ar necesita un cost suplimentar și modificări pentru a comuta între cele două game de vid. Soluția ideală este un singur controler cu o gamă mai largă de presiuni (2 până la 28 in-Hg).

Controler de vid: un micro-comutator controlat de vid utilizat pentru a activa o pompă sau releu de vid la o presiune selectată. Controlerul de vid are un șurub de reglare care vă permite să formați nivelul dorit de vid. Contactele sunt evaluate la 10 amperi la 120v AC.

Tipuri de controler de vid: tip 1 = reglabil pentru 10,5 "până la 28" de Hg (diferențial de 2 până la 5 "de Hg) Tip 2 = reglabil pentru 2" până la 10 "de Hg (diferențial de 2 până la 4" de Hg)

Pasul 1: Considerații de proiectare

Proiectul meu înlocuiește controlerul de vid cu un regulator de vid digital (DVR). DVR-ul va fi utilizat pentru a controla linia LINE-DVR a RELAY-30A așa cum se vede în schema principală a cutiei de control. Acest design necesită adăugarea unei surse de alimentare AC / DC 5-VDC la cutia de control principală pentru alimentarea DVR-ului.

Acest design este capabil să mențină o gamă largă de presiuni de vid, dar performanța depinde în totalitate de capacitatea pompei. La intervalul de presiune mai scăzut, o pompă CFM mare va menține aceste presiuni, dar va duce la oscilații de presiune diferențiale mai mari ca urmare a deplasării pompei. Acesta este cazul pompei mele de 3 CFM. Este capabil să mențină 3 in-Hg, dar oscilația presiunii diferențiale este de ± 1 in-Hg, iar ciclurile de pornire ale pompei, deși sunt rare, durează aproximativ una sau două secunde. O presiune diferențială de ± 1 in-Hg va rezulta cu presiuni cuprinse între 141 lbs / ft² și 283 lbs / ft². Nu am experiență de presare sub vid la aceste presiuni scăzute, prin urmare nu sunt sigur de semnificația acestei oscilații de presiune diferențială. În opinia mea, o pompă de vid CFM mai mică ar fi probabil mai potrivită pentru a menține aceste presiuni mai mici de vid și pentru a reduce oscilațiile de presiune diferențiale.

Construcția acestui regulator include un Raspberry Pi Zero, un senzor de presiune MD-PS002, un modul amplificator HX711 Wheatstone Bridge, afișaj LCD, sursă de alimentare de 5V, codificator rotativ și un modul de releu. Toate aceste piese sunt disponibile de la furnizorii dvs. de piese electronice de internet preferate.

Aleg un Raspberry Pi (RPi) deoarece python este limbajul meu de programare preferat, iar suportul pentru RPi este ușor disponibil. Sunt încrezător că această aplicație ar putea fi portată pe un ESP8266 sau alte controlere capabile să ruleze python. Singurul dezavantaj al RPi este că oprirea este foarte recomandată înainte de oprire pentru a preveni corupția cardului SD.

Pasul 2: Lista pieselor

Acest dispozitiv este construit cu piese de pe raft, inclusiv un Raspberry Pi, senzor de presiune, amplificator Bridge HX711, LCD și alte piese care costă aproximativ 25 USD.

PIESE: 1ea Raspberry Pi Zero - Versiunea 1.3 5 $ 1ea MD-PS002 Senzor de vid Senzor de presiune absolută 1,75 dolari 1ea HX711 Celulă de încărcare și senzor de presiune Modul AD 24 biți 0,75 dolari 1ea KY-040 Modul codificator rotativ 1 dolar 1ea 5V 1,5A 7.5W Modul de alimentare al comutatorului 220V AC-DC Step Down Module 2,56 $ 1ea 2004 20x4 Character LCD Display Module 4,02 $ 1ea 5V 1-Channel Optocoupler Relay Module 0,99 $ 1ea Adafruit Perma-Proto Pâine de dimensiuni PCB 4,50 $ 1ea 2N2222A NPN Transistor 0,09 $ 2ea 10K Rezistențe 1ea Furtun adaptor 1/4 "ID x 1/4" FIP 3,11 USD 1ea Tevi din alamă Fișă cu cap pătrat 1/4 "MIP 2,96 USD 1ea GX12-2 2 pini Diametru 12 mm Tată și sârmă Conector panou conector Circular tip șurub Conector electric Priză mufă 0,67 USD 1ea Proto Box (sau imprimat 3D))

Pasul 3: Ansamblu senzor de vid

Senzorul de presiune MD-PS002 fabricat de Mingdong Technology (Shanghai) Co., Ltd. (MIND) are o gamă de 150 KPa (presiune absolută). Gama de presiune a manometrului (la nivelul mării) pentru acest senzor ar fi de 49 până la -101 KPa sau 14,5 până la -29,6 in-Hg. Acești senzori sunt ușor disponibili pe eBay, banggood, aliexpress și alte site-uri online. Cu toate acestea, specificațiile enumerate de câțiva dintre acești furnizori sunt contradictorii, prin urmare, am inclus o foaie „Parametri tehnici” tradusă dintr-o tehnologie Mingdong.

Conectarea senzorului la un modul AD de 24 biți celulă de încărcare și senzor de presiune HX711 necesită următoarele: conectați pinii 3 și 4 împreună; Pin 1 (+ IN) la E +; Pin 3 & 4 (-IN) la E-; Pinul 2 (+ OUT) la A + și Pinul 5 (-OUT) la A- al modulului HX711. Înainte de a ambala senzorul cu fir într-un adaptor de alamă, acoperiți cablurile și marginile expuse ale senzorului cu tuburi termocontractabile sau bandă electrică. Introduceți și centrați senzorul deasupra deschiderii mamelonului ghimpat, apoi folosiți calașaj transparent din silicon pentru a sigila senzorul din interiorul adaptorului, având grijă să păstrați calașajul departe de fața senzorului. O fișă cu cap pătrat din alamă, care a fost găurită cu o gaură suficient de mare pentru a se potrivi firului senzorului, este filetată peste fir, umplută cu silicon și înșurubată pe adaptorul ghimpat. Ștergeți cofrajul în exces din ansamblu și așteptați 24 de ore până când cofrarea se usucă înainte de testare.

Pasul 4: Electronică

Electronica constă dintr-un Raspberry Pi Zero (RPi) conectat la un modul HX711 cu un senzor de presiune MD-PS002, codificator rotativ KY-040, modul de releu și un afișaj LCD. Codificatorul rotativ este interfațat la RPi prin pinul 21 la DT al codificatorului, pinul 16 la CLK și pinul 20 la SW sau comutatorul codificatorului. Senzorul de presiune este conectat la modulul HX711, iar pinii DT și SCK ai acestui modul sunt conectați direct la pinii 5 și 6 ai RPi. Modulul de releu este declanșat de un circuit de tranzistor 2N2222A care este conectat la pinul RPi 32 pentru o sursă de declanșare. Contactele normal deschise ale modulului de releu sunt conectate la LINE-SW și la o parte a bobinei releului 30A. Alimentarea și împământarea regulatorului digital de vid sunt furnizate de pinii 1, 4, 6 și 9 din RPi. Pinul 4 este pinul de alimentare de 5v, care este conectat direct la intrarea de putere a RPi. Detaliile conexiunilor pot fi văzute în schema regulatorului de vid digital.

Pasul 5: Actualizați și configurați Raspberry Pi

Actualizați software-ul existent pe Raspberry Pi (RPi) cu următoarele instrucțiuni din liniile de comandă

sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade

În funcție de cât de actualizat este RPi-ul dvs. la momentul respectiv, va determina cantitatea de timp necesară pentru a finaliza aceste comenzi. Apoi, RPi trebuie configurat pentru comunicațiile I2C prin Raspi-Config.

sudo raspi-config

Va apărea ecranul văzut mai sus. Mai întâi selectați Opțiuni avansate, apoi Extindeți sistemul de fișiere și selectați Da. După întoarcerea la meniul principal al Raspi-Config, selectați Activare boot pe desktop / Scratch și alegeți Boot to Console. Din meniul principal selectați Opțiuni avansate și activați I2C și SSH din opțiunile disponibile. În cele din urmă, selectați Finalizare și reporniți RPi.

Instalați pachetele software I2C și numpy pentru python

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

Pasul 6: Software

Conectați-vă la RPi și creați următoarele directoare. / Vac_Sensor conține fișierele programului și / log-urile vor conține fișierele jurnal crontab.

cd ~ mkdir Vac_Sensor mkdir logs cd Vac_Sensor

Copiați fișierele de mai sus în folderul / Vac_Sensor. Folosesc WinSCP pentru a conecta și gestiona fișierele de pe RPi. Conexiunea la RPi poate fi realizată prin Wifi sau conexiune serială, dar SSH trebuie activat în raspi-config pentru a permite acest tip de conexiune.

Programul principal este vac_sensor.py și poate fi rulat din promptul de comandă. Pentru a testa scriptul, introduceți următoarele:

sudo python vac_sensor.py

După cum sa menționat anterior, scriptul vac_sensor.py este fișierul principal pentru scară. Importă fișierul hx711.py pentru a citi senzorul de vid prin modulul HX711. Versiunea hx711.py folosită pentru proiectul meu provine de la tatobari / hx711py. Am găsit această versiune cu caracteristicile dorite.

LCD-ul necesită RPi_I2C_driver.py de Denis Pleic și furcat de Marty Tremblay și poate fi găsit la MartyTremblay / RPi_I2C_driver.py.

Codificatorul rotativ de Peter Flocker poate fi găsit la

pimenu de Alan Aufderheide poate fi găsit la

Fișierul config.json conține datele stocate de program, iar unele elemente pot fi modificate prin opțiunile de meniu. Acest fișier este actualizat și salvat la închidere. „Unitățile” pot fi configurate prin intermediul opțiunii meniului Unități fie în-Hg (implicit), mm-Hg sau psi. „Vacuum_set” este presiunea de întrerupere și este stocată ca valoare în-Hg și este modificată de opțiunea meniului Presiune de întrerupere. O valoare „calibration_factor” este setată manual în fișierul config.json și este determinată de calibrarea senzorului de vid la un indicator de vid. „Offset” este valoarea creată de Tare și poate fi setată prin această opțiune de meniu. "Cutoff_range" este setat manual în fișierul config.json și este intervalul de presiune diferențială a valorii "vacuum_set".

Valoare cutoff = "vacuum_set" ± (("cutoff_range" / 100) x "vacuum_set")

Vă rugăm să rețineți că „calibration_factor” și „offset” pot diferi de cele pe care le am. Exemplu de fișier config.json:

Pasul 7: Calibrare

Calibrarea se face mult mai ușor folosind SSH și executând următoarele comenzi:

cd Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py

Ieșirea scriptului python se poate face prin Ctrl-C și se pot face modificări la fișierul /Vac_Sensor/config.json.

Calibrarea senzorului de vid necesită un indicator de vid precis și reglarea „calibration_factor” pentru a se potrivi cu ieșirea afișată pe ecranul LCD. În primul rând, utilizați opțiunea din meniul Tare pentru a seta și salva valoarea „offset” cu pompa la presiunea atmosferică. Apoi, porniți pompa cu meniul Vacuum și după ce presiunea se stabilește, citiți afișajul LCD și comparați-l cu manometrul de vid. Opriți pompa și ieșiți din script. Ajustați variabila „calibration_factor” aflată în fișierul /Vac_Sensor/config.json. Reporniți scriptul și repetați procesul, cu excepția Tare. Efectuați ajustările necesare pentru „calibration_factor” până când afișajul LCD se potrivește cu citirea indicatorului.

„Calibration_factor” și „offset” afectează afișajul prin următoarele calcule:

get_value = read_average - "offset"

pressure = get_value / "calibration_factor"

Am folosit un vechi manometru de vid Peerless pentru calibrarea regulatorului în locul manometrului de vid de pe pompa mea, deoarece a fost eliminat de calibrare. Ecartamentul Peerless are un diametru de 3-3 / 4 (9,5 cm) și este mult mai ușor de citit.

Pasul 8: Meniul principal

• Vacuum - Pornește pompa
• Presiune cutoff - Setați presiunea cutoff
• Tara - Acest lucru trebuie făcut fără vid pe pompă și la presiunea atmosferică.
• Unități - Selectați unitățile care vor fi utilizate (de exemplu, în-Hg, mm-Hg și psi)
• Repornire - Reporniți Raspberry Pi
• Închidere - Opriți Raspberry Pi înainte de a opri alimentarea principală.

Pasul 9: Aspirare

Apăsând opțiunea meniului Vacuum va porni pompa și se va afișa ecranul de mai sus. Acest ecran afișează setările Unităților și [Presiunea de tăiere] ale regulatorului, precum și presiunea curentă a pompei. Apăsați butonul pentru a ieși din meniul Vacuum.

Pasul 10: Presiunea de tăiere

Meniul Presiune cutoff vă permite să selectați presiunea dorită pentru cutoff. Rotirea butonului va schimba presiunea afișată atunci când se atinge presiunea dorită, apăsați butonul pentru a salva și a ieși din meniu.

Pasul 11: Tara

Meniul Tare ar trebui să fie realizat cu vid NO pe pompă și indicatorul de presiune atmosferică sau zero.

Pasul 12: Unități

Meniul Unități va permite selectarea unităților de funcționare și afișare. Unitatea implicită este in-Hg, dar pot fi selectate și mm-Hg și psi. Unitatea curentă va fi indicată cu un asterisc. Pentru a selecta o unitate, mutați cursorul la unitatea dorită și apăsați butonul. În cele din urmă, mutați cursorul înapoi și apăsați butonul pentru a ieși și a salva.

Pasul 13: Reporniți sau opriți

După cum sugerează și numele, selectarea oricăruia dintre aceste elemente de meniu va avea ca rezultat o repornire sau o oprire. Este foarte recomandat ca Raspberry Pi să fie oprit înainte ca alimentarea să fie oprită. Acest lucru va salva parametrii modificați în timpul funcționării și va reduce posibilitatea deteriorării cardului SD.

Pasul 14: Rulați la pornire

Există un excelent Raspberry Pi instructabil: Lansați scriptul Python la pornire pentru a rula un script la pornire.

Conectați-vă la RPi și treceți la directorul / Vac_Sensor.

cd / Vac_Sensornano launcher.sh

Includeți următorul text în launcher.sh

#! / bin / sh # launcher.sh # navigați la directorul de acasă, apoi la acest director, apoi executați scriptul python, apoi înapoi homecd / cd home / pi / Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py cd /

Ieșiți și salvați lansatorul.sh

Trebuie să facem din script un executabil.

lansator chmod 755.sh

Testați scriptul.

lansator sh.sh

Apoi, trebuie să edităm crontab (managerul de sarcini Linux) pentru a lansa scriptul la pornire. Notă: am creat deja directorul / logs anterior.

sudo crontab -e

Aceasta va aduce fereastra crontab așa cum se vede mai sus. Navigați la sfârșitul fișierului și introduceți următoarea linie.

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

Ieșiți și salvați fișierul și reporniți RPi. Scriptul ar trebui să pornească scriptul vac_sensor.py după repornirea RPi. Starea scriptului poate fi verificată în fișierele jurnal situate în folderul / logs.

Pasul 15: Părți imprimate 3D

Acestea sunt părțile pe care le-am proiectat în Fusion 360 și le-am tipărit pentru carcasă, buton, capac condensator și suport pentru șurub.

Am folosit un model pentru o piuliță NPT de 1/4 de la Thingiverse pentru a conecta ansamblul senzorului de vid la carcasă. Fișierele create de ostariya pot fi găsite la NPT 1/4 Thread.