Dijital Vakum Regülatörü: 15 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Bu, seçilebilir bir vakum basıncı ile çalışmak üzere Dijital Vakum Regülatörü ile modifiye edilmiş bir Kaplama Vakum Presidir (Vakum Pompası). Bu cihaz, VeneerSupplies.com veya JoeWoodworking.com'dan alınan planlarla oluşturulmuş DIY Veneer Vakum Presimdeki Vakum Kontrol Cihazının yerini almıştır. Bunlar harika planlar ve pompalar tasarlandığı gibi çok tatmin edici çalışıyor. Bununla birlikte, ben bir tamirciyim ve dijital olarak kontrol edilen bir regülatör ile daha geniş bir basınç aralığında basınç ayarlarını (tornavida olmadan) kolayca ve kolayca kontrol etme yeteneği ile pompamı geliştirmek istedim.

Son zamanlarda Vakum Kontrol Ünitemin (Tip 1) alt limitlerini aşan bir ihtiyaç ortaya çıktı. Bu proje, 2 ila 10 in-Hg aralığındaki basınçlar için bir Tip 2-Vakum Kontrol Cihazı gerektiriyordu. Tip 1-Vakum Kontrolörümü Tip 2 modelle değiştirmek bir seçenekti, ancak bu, iki vakum aralığı arasında geçiş yapmak için ek bir maliyet ve modifikasyonlar gerektireceğinden, bu pratik görünmüyordu. İdeal çözüm, daha geniş bir basınç aralığına (2 ila 28 in-Hg) sahip tek bir kontrolördür.

Vakum Kontrolörü: Seçilen basınçta bir vakum pompasını veya rölesini etkinleştirmek için kullanılan vakum kontrollü bir mikro anahtar. Vakum kontrol cihazı, istediğiniz vakum seviyesini ayarlamanıza izin veren bir ayar vidasına sahiptir. Kontaklar 120v AC'de 10 amper olarak derecelendirilmiştir.

Vakum Kontrol Cihazı Tipleri: Tip 1 = 10.5" ila 28" Hg için ayarlanabilir (Diferansiyel 2 ila 5" Hg) Tip 2 = 2" ila 10" Hg için ayarlanabilir (Diferansiyel 2 ila 4" Hg)

Adım 1: Tasarım Konuları

Benim tasarımım, Vakum Kontrol Ünitesini Dijital Vakum Regülatörü (DVR) ile değiştiriyor. DVR, Ana Kontrol Kutusu şemasında görüldüğü gibi RELAY-30A'nın LINE-DVR hattını kontrol etmek için kullanılacaktır. Bu tasarım, DVR'a güç sağlamak için Ana Kontrol Kutusuna bir AC/DC 5-VDC Güç Kaynağının eklenmesini gerektirir.

Bu tasarım, çok çeşitli vakum basınçlarını koruyabilir, ancak performans tamamen pompanın kapasitesine bağlıdır. Daha düşük basınç aralığında, büyük bir CFM pompası bu basınçları koruyacaktır, ancak pompanın yer değiştirmesinin bir sonucu olarak daha büyük diferansiyel basınç dalgalanmalarına neden olacaktır. Bu benim 3 CFM pompam için geçerli. 3 in-Hg'yi koruyabilir, ancak diferansiyel basınç salınımı ±1 in-Hg'dir ve pompanın AÇIK döngüleri, seyrek olmakla birlikte, yaklaşık bir veya iki saniye sürer. ±1 in-Hg'lik bir diferansiyel basınç salınımı, 141 lbs/ft² ila 283 lbs/ft² arasındaki basınçlarla sonuçlanacaktır. Bu düşük basınçlarda vakum presleme deneyimim yok, bu nedenle bu diferansiyel basınç salınımının öneminden emin değilim. Kanımca, bu düşük vakum basınçlarını korumak ve diferansiyel basınç dalgalanmalarını azaltmak için daha küçük bir CFM vakum pompası muhtemelen daha uygun olacaktır.

Bu regülatörün yapısında Raspberry Pi Zero, MD-PS002 Basınç Sensörü, HX711 Wheatstone Köprü Amplifikatör Modülü, LCD Ekran, 5V Güç Kaynağı, Döner Kodlayıcı ve Röle Modülü bulunmaktadır. Bu parçaların tümü, en sevdiğiniz internet elektronik parça tedarikçilerinden temin edilebilir.

Raspberry Pi (RPi) seçiyorum çünkü python benim tercih ettiğim programlama dili ve RPi desteği hazır. Bu uygulamanın bir ESP8266'ya veya python çalıştırabilen diğer denetleyicilere taşınabileceğinden eminim. RPi'nin bir dezavantajı, SD Kartın bozulmasını önlemek için kapatılmadan önce Kapatılması şiddetle tavsiye edilir.

Adım 2: Parça Listesi

Bu cihaz, bir Ahududu Pi, Basınç Sensörü, HX711 Köprü Amplifikatörü, LCD ve yaklaşık 25$'a mal olan diğer parçalar dahil olmak üzere rafa hazır parçalardan yapılmıştır.

PARÇALAR: 1 adet Raspberry Pi Zero - Sürüm 1.3 5 TL 1 adet MD-PS002 Vakum Sensörü Mutlak Basınç Sensörü 1,75 TL 1 adet HX711 Yük Hücresi ve Basınç sensörü 24 bit AD modülü 0,75 TL 1 adet KY-040 Döner Kodlayıcı Modülü 1 adet 1 adet 5V 1,5A 7,5W Anahtar Güç Modülü 220V AC-DC Step Down Modülü 2,56 $ 1 adet 2004 20x4 Karakter LCD Ekran Modülü 4,02 $ 1 adet 5V 1 Kanallı Optokuplör Röle Modülü 0,99 $ 1 adet Adafruit Perma-Proto Yarım Boyutlu Breadboard PCB 4,50 $ 1 adet 2N2222A NPN Transistör 0,09 $ 2 adet 10K Dirençler 1 adet Hortum Dikenli Adaptör 1/4 " ID x 1/4" FIP 3,11 $ 1 Adet Pirinç Boru Kare Başlı Fiş 1/4" MIP $2,96 1 Adet GX12-2 2 Pin Çapı 12mm Erkek ve Dişi Tel Panel Konnektörü Dairesel Vidalı Tip Elektrik Konnektör Soket Fiş $0.67 1 Adet Proto Kutu (veya 3D Baskılı))

Adım 3: Vakum Sensörü Komplesi

Mingdong Technology (Shanghai) Co., Ltd. (MIND) tarafından üretilen MD-PS002 basınç sensörü, 150 KPa (mutlak basınç) aralığına sahiptir. Bu sensör için gösterge basınç aralığı (deniz seviyesinde) 49 ila -101 KPa veya 14,5 ila -29,6 in-Hg olacaktır. Bu sensörler eBay, banggood, aliexpress ve diğer çevrimiçi sitelerde kolayca bulunabilir. Ancak, bu tedarikçilerden birkaçı tarafından listelenen özellikler çelişkilidir, bu nedenle bir Mingdong Teknolojisinden çevrilmiş bir "Teknik Parametreler" sayfası ekledim.

Sensörü bir HX711 Yük Hücresine ve Basınç sensörü 24 bit AD modülüne bağlamak için aşağıdakiler gerekir: Pim 3 ve 4'ü birbirine bağlayın; 1'i (+IN) E+'ya sabitleyin; 3 ve 4'ü (-IN) E-'ye sabitleyin; HX711 modülünün Pin 2'si (+OUT) A+'ya ve Pin 5 (-OUT)'u A-'ye. Kablolu sensörü pirinç bir adaptörle paketlemeden önce, uçları ve sensörün açıkta kalan kenarlarını ısıyla daralan makaron veya elektrik bandı ile kapatın. Sensörü tırtıklı nipel açıklığının üzerine yerleştirin ve ortalayın ve ardından kalafatlamayı sensör yüzeyinden uzak tutmaya dikkat ederek sensörü adaptörün içinde yalıtmak için şeffaf silikon kalafat kullanın. Sensör telini alacak kadar büyük bir delikle delinmiş bir Pirinç Boru Kare Başlı Tapa telin üzerine geçirilir, silikon kalafatla doldurulur ve dikenli adaptöre vidalanır. Montajdaki fazla kalafatlamayı silin ve test etmeden önce kalafatın kuruması için 24 saat bekleyin.

Adım 4: Elektronik

Elektronik aksam, bir MD-PS002 basınç sensörü, KY-040 Döner Kodlayıcı, Röle Modülü ve bir LCD ekran ile bir HX711 modülüne bağlı bir Raspberry Pi Zero'dan (RPi) oluşur. Rotary Enkoder, RPi'ye Pin 21 aracılığıyla enkoderin DT'sine, Pin 16'nın CLK'ya ve Pin 20'nin enkoderin SW'sine veya anahtarına arayüzlenir. Basınç sensörü HX711 modülüne bağlanır ve bu modülün DT ve SCK pinleri doğrudan RPi'nin Pin 5 ve 6'sına bağlanır. Röle Modülü, bir tetik kaynağı için RPi Pin 32'ye bağlı bir 2N2222A transistör devresi tarafından tetiklenir. Röle Modülünün Normalde Açık kontakları, LINE-SW'ye ve 30A RÖLE bobininin bir tarafına bağlanır. Dijital Vakum Regülatörü için Güç ve Toprak, RPi'nin 1, 4, 6 ve 9 numaralı Pinleri tarafından sağlanır. Pin 4, doğrudan RPi'nin güç girişine bağlı olan 5v güç pinidir. Bağlantıların detayları Dijital Vakum Regülatörü şemasında görülebilir.

Adım 5: Raspberry Pi'yi Güncelleyin ve Yapılandırın

Raspberry Pi'nizdeki (RPi) mevcut yazılımı aşağıdaki komut satırı talimatlarıyla güncelleyin

sudo apt-get güncellemelerisudo apt-get yükseltmesi

RPi'nizin o sırada ne kadar eski olduğuna bağlı olarak, bu komutları tamamlamak için gereken süreyi belirleyecektir. Daha sonra, RPi'nin Raspi-Config aracılığıyla I2C iletişimleri için yapılandırılması gerekir.

sudo raspi yapılandırması

Yukarıda görülen ekran gelecektir. Önce Gelişmiş Seçenekler'i ve ardından Dosya Sistemini Genişlet'i seçin ve Evet'i seçin. Raspi-Config Ana Menüsüne döndükten sonra Masaüstüne/Scratch'e Önyüklemeyi Etkinleştir'i seçin ve Konsola Önyükleme'yi seçin. Ana Menüden Gelişmiş Seçenekler'i seçin ve mevcut seçeneklerden I2C ve SSH'yi etkinleştirin. Son olarak, Bitir'i seçin ve RPi'yi yeniden başlatın.

Python için I2C ve numpy yazılım paketlerini kurun

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

6. Adım: Yazılım

RPi'ye giriş yapın ve aşağıdaki dizinleri oluşturun. /Vac_Sensor, program dosyalarını içerir ve /logs, crontab günlük dosyalarını içerir.

cd ~mkdir Vac_Sensor mkdir günlükleri cd Vac_Sensor

Yukarıdaki dosyaları /Vac_Sensor klasörüne kopyalayın. RPi'deki dosyaları bağlamak ve yönetmek için WinSCP kullanıyorum. RPi'ye bağlantı Wifi veya seri bağlantı yoluyla yapılabilir, ancak bu tür bir bağlantıya izin vermek için raspi-config'de SSH'nin etkinleştirilmesi gerekir.

Birincil program vac_sensor.py'dir ve komut isteminden çalıştırılabilir. Komut dosyasını test etmek için aşağıdakileri girin:

sudo python vac_sensor.py

Daha önce belirtildiği gibi, vac_sensor.py betiği, ölçeğin birincil dosyasıdır. HX711 modülü aracılığıyla vakum sensörünü okumak için hx711.py dosyasını içe aktarır. Projem için kullanılan hx711.py sürümü tatobari/hx711py'den geliyor. İstediğim özellikleri sağlayan bu sürümü buldum.

LCD, Denis Pleic tarafından hazırlanan ve Marty Tremblay tarafından çatallanan RPi_I2C_driver.py'yi gerektirir ve MartyTremblay/RPi_I2C_driver.py adresinde bulunabilir.

Peter Flocker'ın Rotary Encoder'ı https://github.com/petervflocke/rotaryencoder_rpi adresinde bulunabilir.

Alan Aufderheide tarafından hazırlanan pimenu https://github.com/skuater/pimenu adresinde bulunabilir.

config.json dosyası, program tarafından depolanan verileri içerir ve bazı öğeler menü seçenekleriyle değiştirilebilir. Bu dosya, Kapatma sırasında güncellenir ve kaydedilir. "Birimler", Birimler menü seçeneği aracılığıyla in-Hg (varsayılan), mm-Hg veya psi olarak ayarlanabilir. "Vakum_set" kesme basıncıdır ve Hg değeri olarak saklanır ve Kesme Basıncı menü seçeneği ile değiştirilir. Bir "kalibrasyon_faktörü" değeri, config.json dosyasında manuel olarak ayarlanır ve vakum sensörünün bir vakum ölçere kalibre edilmesiyle belirlenir. "Ofset" Dara tarafından oluşturulan değerdir ve bu menü seçeneği ile ayarlanabilir. "cutoff_range", config.json dosyasında manuel olarak ayarlanır ve "vakum_set" değerinin fark basınç aralığıdır.

Kesme Değeri = "vakum_set" ± (("kesme_aralığı" /100) x "vakum_set")

Lütfen "calibration_factor" ve "offset" öğelerinizin sahip olduklarımdan farklı olabileceğini unutmayın. Örnek config.json dosyası:

Adım 7: Kalibrasyon

SSH kullanarak ve aşağıdaki komutları çalıştırarak kalibrasyon yapmak çok daha kolaydır:

cd Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py

Python betiğinden çıkmak Ctrl-C aracılığıyla yapılabilir ve /Vac_Sensor/config.json dosyasında değişiklikler yapılabilir.

Vakum sensörünü kalibre etmek, doğru bir vakum ölçeri ve "kalibrasyon_faktörünü" LCD'de görüntülenen çıktıya uyacak şekilde ayarlamayı gerektirir. İlk olarak, atmosferik basınçta pompa ile "ofset" değerini ayarlamak ve kaydetmek için Dara menü seçeneğini kullanın. Ardından, Vakum menüsü ile pompayı AÇIN ve basınç sabitlendikten sonra LCD ekranı okuyun ve bunu vakum ölçer ile karşılaştırın. Pompayı KAPATIN ve komut dosyasından çıkın. /Vac_Sensor/config.json dosyasında bulunan "calibration_factor" değişkenini ayarlayın. Komut dosyasını yeniden başlatın ve Dara dışında işlemi tekrarlayın. LCD ekran gösterge okumasıyla eşleşene kadar "kalibrasyon_faktörü"nde gerekli ayarlamaları yapın.

"Calibration_factor" ve "offset", aşağıdaki hesaplamalar yoluyla ekranı etkiler:

get_value = read_average - "offset"

basınç = get_value/ "kalibrasyon_faktörü"

Regülatörü kalibre etmek için pompamdaki vakum göstergesi yerine eski bir Peerless Motor Vakum Göstergesi kullandım çünkü kalibrasyon bozuldu. Eşsiz mastar 3-3/4 (9,5 cm) çapındadır ve okunması çok daha kolaydır.

Adım 8: Ana Menü

• Vakum - Pompayı AÇAR
• Kesme Basıncı - Kesme basıncını ayarlayın
• Dara - Bu, pompa üzerinde vakum yokken ve atmosfer basıncında yapılmalıdır.
• Birimler - Kullanılacak birimleri seçin (örn. in-Hg, mm-Hg ve psi)
• Yeniden Başlatma - Raspberry Pi'yi Yeniden Başlatın
• Kapatma - Ana gücü KAPATMADAN önce Raspberry Pi'yi kapatın.

Adım 9: Vakum

Vakum menü seçeneğine basıldığında pompa AÇILIR ve yukarıdaki ekran görüntülenir. Bu ekran, pompanın mevcut basıncının yanı sıra regülatörün Birimleri ve [Kesme Basıncı] ayarlarını gösterir. Vakum menüsünden çıkmak için düğmeye basın.

Adım 10: Kesme Basıncı

Kesme Basıncı menüsü kesme için istediğiniz basıncı seçmenize olanak tanır. Düğmeyi çevirmek, istenen basınca ulaşıldığında görüntülenen basıncı değiştirecektir. Düğmeye basarak Kaydet ve Menüden Çıkın.

Adım 11: Dara

Dara menüsü, pompa üzerinde vakum YOK ve göstergede atmosferik veya sıfır basınç okunarak yapılmalıdır.

Adım 12: Birimler

Birimler menüsü, işlem ve görüntüleme birimlerinin seçilmesine olanak tanır. Varsayılan birim in-Hg'dir, ancak mm-Hg ve psi de seçilebilir. Geçerli birim bir yıldız işaretiyle belirtilecektir. Bir birim seçmek için imleci istediğiniz birime getirin ve düğmeye basın. Son olarak, Çıkmak ve Kaydetmek için imleci Geri'ye getirin ve düğmeye basın.

Adım 13: Yeniden Başlatın veya Kapatın

Adından da anlaşılacağı gibi, bu menü öğelerinden birinin seçilmesi Yeniden Başlatma veya Kapatma ile sonuçlanacaktır. Güç KAPALI konuma getirilmeden önce Raspberry Pi'nin Kapatılması şiddetle tavsiye edilir. Bu işlem sırasında değiştirilen tüm parametreleri kaydedecek ve SD Kartın bozulma olasılığını azaltacaktır.

Adım 14: Başlangıçta Çalıştırın

Mükemmel bir Eğitilebilir Raspberry Pi var: Başlangıçta bir komut dosyası çalıştırmak için başlangıçta Python komut dosyasını başlatın.

RPI'da oturum açın ve /Vac_Sensor dizinine geçin.

cd /Vac_Sensornano launcher.sh

Aşağıdaki metni launcher.sh'ye ekleyin

#!/bin/sh# launcher.sh # ana dizine, ardından bu dizine gidin, ardından python betiğini çalıştırın, ardından homecd / cd home/pi/Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py cd /

launcher.sh dosyasından çıkın ve kaydedin

Komut dosyasını çalıştırılabilir hale getirmemiz gerekiyor.

chmod 755 launcher.sh

Komut dosyasını test edin.

sh launcher.sh

Ardından, betiği başlangıçta başlatmak için crontab'ı (linux görev yöneticisi) düzenlememiz gerekiyor. Not: /logs dizinini daha önce oluşturduk.

sudo crontab -e

Bu, crontab penceresini yukarıda görüldüğü gibi getirecektir. Dosyanın sonuna gidin ve aşağıdaki satırı girin.

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

Dosyadan çıkın ve kaydedin ve RPi'yi yeniden başlatın. Komut dosyası, RPi yeniden başlatıldıktan sonra vac_sensor.py komut dosyasını başlatmalıdır. Komut dosyasının durumu, /logs klasöründe bulunan günlük dosyalarında kontrol edilebilir.

Adım 15: 3D Basılı Parçalar

Bunlar Fusion 360'ta tasarladığım ve Kasa, Topuz, Kondansatör Kapağı ve Vida Braketi için bastığım parçalar.

Vakum Sensörü Tertibatını Kasaya bağlamak için Thingiverse'den 1/4 NPT Somun için bir model kullandım. Ostariya tarafından oluşturulan dosyalar NPT 1/4 Thread'de bulunabilir.