تنظیم کننده خلاء دیجیتال: 15 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

این یک پرس وکیوم ونیر (پمپ خلاء) است که با تنظیم کننده خلاء دیجیتال اصلاح شده است تا با فشار خلاء قابل انتخاب کار کند. این دستگاه جایگزین کنترل کننده خلاء در DIY Veneer Vacuum Press من است که با طرح های VeneerSupplies.com یا JoeWoodworking.com ساخته شده است. اینها برنامه های بسیار خوبی هستند و پمپ ها مطابق طراحی بسیار رضایت بخش عمل می کنند. با این وجود ، من اهل کار هستم و می خواستم پمپ خود را با توانایی کنترل آسان و آسان فشار (بدون پیچ گوشتی) در طیف وسیع تری از فشارها با تنظیم کننده دیجیتالی کنترل کنم.

اخیراً ، نیازی پدید آمد که فراتر از محدوده پایین کنترلر خلاء من (نوع 1) بود. این پروژه برای فشارهای در محدوده 2 تا 10 اینچ جیوه به کنترلر خلاء نوع 2 نیاز داشت. جایگزینی کنترلر خلاء نوع 1 من با مدل نوع 2 یک گزینه بود ، اما این غیر عملی به نظر می رسید زیرا برای جابجایی بین دو محدوده خلاء به هزینه اضافی و تغییرات نیاز است. راه حل ایده آل یک کنترل کننده منفرد با طیف وسیع تری از فشارها (2 تا 28 اینچ جیوه) است.

کنترل کننده خلاء: یک میکرو سوئیچ خلاء برای فعال کردن یک پمپ خلاء یا رله در فشار انتخاب شده استفاده می شود. کنترل کننده خلا دارای یک پیچ تنظیم است که به شما امکان می دهد در سطح مورد نظر خلاء شماره گیری کنید. مخاطبین دارای 10 آمپر در 120 ولت AC هستند.

انواع کنترل کننده خلاء: نوع 1 = قابل تنظیم برای 10.5 اینچ تا 28 اینچ جیوه (دیفرانسیل 2 تا 5 اینچ جیوه) نوع 2 = قابل تنظیم برای 2 اینچ تا 10 اینچ جیوه (دیفرانسیل 2 تا 4 اینچ جیوه)

مرحله 1: ملاحظات طراحی

طراحی من جایگزین کنترل کننده خلاء با تنظیم کننده خلاء دیجیتال (DVR) می شود. از DVR برای کنترل خط LINE-DVR RELAY-30A استفاده می شود که در شماتیک اصلی جعبه کنترل مشاهده شده است. این طراحی نیاز به افزودن منبع تغذیه AC/DC 5-VDC به جعبه کنترل اصلی برای تغذیه دستگاه DVR دارد.

این طرح می تواند طیف وسیعی از فشارهای خلاء را حفظ کند ، اما عملکرد کاملاً به قابلیت پمپ بستگی دارد. در محدوده فشار پایین تر ، یک پمپ بزرگ CFM این فشارها را حفظ می کند ، اما در نتیجه جابجایی پمپ ، نوسانات فشار دیفرانسیل بزرگتری ایجاد می کند. این مورد در مورد پمپ 3 CFM من صادق است. قادر به حفظ 3 اینچ در جیوه است ، اما نوسان فشار دیفرانسیل 1 اینچ در جیوه است و چرخه های روشن شدن پمپ ، اگرچه نادر است ، اما تقریباً یک یا دو ثانیه طول می کشد. نوسان فشار دیفرانسیل ± 1 در جیوه منجر به ایجاد فشار بین 141 پوند بر فوت تا 283 پوند بر فوت فوت می شود. من تجربه فشار دادن خلاء در این فشارهای کم را ندارم ، بنابراین از اهمیت این نوسان فشار افتراقی مطمئن نیستم. به نظر من ، یک پمپ خلاء کوچکتر CFM احتمالاً برای حفظ این فشارهای خلاء کمتر و کاهش نوسانات فشار دیفرانسیل مناسب تر است.

ساختار این تنظیم کننده شامل Raspberry Pi Zero ، MD-PS002 Pressure Sensor ، HX711 Wheatstone Bridge Amplifier Module ، LCD Display ، منبع تغذیه 5 ولت ، Rotary Encoder و یک ماژول رله می باشد. همه این قطعات از تامین کنندگان قطعات الکترونیکی مورد علاقه شما در دسترس است.

من Raspberry Pi (RPi) را انتخاب می کنم زیرا زبان برنامه نویسی مورد علاقه من پایتون است و پشتیبانی از RPi به راحتی در دسترس است. من مطمئن هستم که این برنامه می تواند به ESP8266 یا کنترلرهای دیگر که قادر به اجرای پایتون هستند منتقل شود. یکی از معایب RPi این است که قبل از خاموش کردن آن ، خاموش کردن بسیار توصیه می شود تا از خرابی کارت SD جلوگیری شود.

مرحله 2: لیست قطعات

این دستگاه با قطعات خارج از قفسه شامل رزبری پای ، سنسور فشار ، تقویت کننده پل HX711 ، LCD و سایر قطعات با هزینه تقریبی 25 دلار ساخته شده است.

قطعات: 1ea Raspberry Pi Zero-نسخه 1.3 $ 5 1ea MD-PS002 سنسور خلاء سنسور فشار مطلق 1.75 $ 1.75 1eaa HX711 سنسور بار و سنسور فشار 24 بیتی ماژول AD 0.75 دلار $ 1ea KY-040 ماژول رمزگذار روتاری 1 $ 1ea 5V 1.5A 7.5W سوئیچ ماژول AC-DC Step Down Down 2.56 $ 1ea 2004 20x4 Character LCD Display ماژول $ 4.02 $ 1ea 5V 1-Channel ماژول رله Optocoupler $ 0.99 $ 1ea Adafruit Perma-Proto نان اندازه PCB PCB 4.50 $ 1eaa 2N2222A NPN ترانزیستور $ 0.09 2eae 10K 1/2 "ID x 1/4" FIP $ 3.11 1ea لوله لوله برنجی سر 1/4 "MIP $ 2.96 $ 1ea GX12-2 2 پین قطر 12 میلیمتری سیم و سیم زنانه نر و ماده نوع پیچ پیچ دایره ای اتصال برق برق 0.67 $ 1ea جعبه اولیه (یا چاپ سه بعدی))

مرحله 3: مجموعه سنسور خلاء

سنسور فشار MD-PS002 تولید شده توسط Mingdong Technology (Shanghai) Co. Ltd. (MIND) دارای برد 150 KPa (فشار مطلق) است. محدوده فشار سنج (در سطح دریا) برای این سنسور 49 تا -101 KPa یا 14.5 تا 29.6 -در -جیوه خواهد بود. این سنسورها به راحتی در eBay ، banggood ، aliexpress و دیگر سایت های آنلاین در دسترس هستند. با این حال ، مشخصات ذکر شده توسط تعدادی از این تامین کنندگان متناقض است ، بنابراین ، من یک برگ "پارامترهای فنی" ترجمه شده از فناوری Mingdong را اضافه کرده ام.

اتصال سنسور به یک ماژول 24 بیتی ADX سنسور فشار و حسگر فشار HX711 موارد زیر را نیاز دارد: پین های 3 و 4 را با هم وصل کنید. پین 1 (+IN) به E+؛ پین 3 و 4 (-IN) به E- ؛ پین 2 (+ OUT) را به A+ و پین 5 (-OUT) را به A- ماژول HX711 وصل کنید. قبل از بسته بندی سنسور سیمی در آداپتور برنجی ، سیم ها و لبه های نمایان شده سنسور را با لوله کاهنده حرارتی یا نوار برقی بپوشانید. سنسور را روی دهانه نوک سینه قرار دهید و مرکز آن را قرار دهید و سپس از درزگیر سیلیکونی شفاف برای محکم کردن سنسور داخل آداپتور استفاده کنید و مراقب باشید که آب بندی را از سطح سنسور دور نگه دارید. یک پلاگین سر مربعی لوله برنجی که با سوراخی به اندازه کافی حفر شده است تا سیم سنسور را در خود جای دهد ، روی سیم پیچ شده ، با درزگیر سیلیکونی پر شده و روی آداپتور خاردار پیچ می شود. آب بندی اضافی را از مجموعه پاک کنید و 24 ساعت صبر کنید تا آب بندی آن قبل از آزمایش خشک شود.

مرحله 4: الکترونیک

وسایل الکترونیکی شامل Raspberry Pi Zero (RPi) متصل به ماژول HX711 با سنسور فشار MD-PS002 ، رمزگذار روتاری KY-040 ، ماژول رله و یک صفحه نمایش LCD است. رمزگذار روتاری با RPi از طریق پین 21 به DT رمزگذار ، پین 16 به CLK و پین 20 به SW یا سوئیچ رمزگذار وصل می شود. سنسور فشار به ماژول HX711 متصل است و پین های DT و SCK این ماژول مستقیماً به پین 5 و 6 RPi متصل می شوند. ماژول رله توسط یک مدار ترانزیستور 2N2222A فعال می شود که برای منبع ماشه به RPi Pin 32 متصل است. مخاطبین معمولاً باز ماژول رله به LINE-SW و یک طرف سیم پیچ 30A RELAY متصل می شوند. منبع تغذیه و پایه تنظیم کننده خلاء دیجیتال توسط پایه های 1 ، 4 ، 6 و 9 RPi تأمین می شود. پین 4 پین برق 5 ولت است که مستقیماً به ورودی برق RPi متصل است. جزئیات اتصالات را می توان در شماتیک شمایل تنظیم کننده خلاء دیجیتال مشاهده کرد.

مرحله 5: رزبری پای را به روز کرده و پیکربندی کنید

نرم افزار موجود در Raspberry Pi (RPi) خود را با دستورالعمل خطوط فرمان زیر به روز کنید

sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade

بسته به میزان قدیمی بودن RPi شما در آن زمان ، زمان مورد نیاز برای تکمیل این دستورات را تعیین می کند. در مرحله بعد ، RPi باید برای ارتباطات I2C از طریق Raspi-Config پیکربندی شود.

sudo raspi-config

صفحه نمایش داده شده در بالا ظاهر می شود. ابتدا Advanced Options و سپس Expand Filesystem را انتخاب کرده و Yes را انتخاب کنید. پس از بازگشت به منوی اصلی Raspi-Config ، Enable Boot to Desktop/Scratch را انتخاب کرده و Boot to Console را انتخاب کنید. از منوی اصلی Advanced Options را انتخاب کرده و I2C و SSH را از گزینه های موجود فعال کنید. در نهایت ، Finish را انتخاب کرده و RPi را راه اندازی مجدد کنید.

بسته های نرم افزاری I2C و numpy را برای پایتون نصب کنید

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

مرحله 6: نرم افزار

وارد RPi شوید و دایرکتوری های زیر را ایجاد کنید. /Vac_Sensor شامل فایلهای برنامه است و /log ها شامل فایلهای log crontab خواهند بود.

cd ~ mkdir Vac_Sensor mkdir logs cd Vac_Sensor

فایل های بالا را در پوشه /Vac_Sensor کپی کنید. من از WinSCP برای اتصال و مدیریت فایل ها در RPi استفاده می کنم. اتصال به RPi ممکن است از طریق Wifi یا اتصال سریال انجام شود ، اما SSH باید در raspi-config فعال باشد تا این نوع اتصال امکان پذیر باشد.

برنامه اصلی vac_sensor.py است و ممکن است از خط فرمان اجرا شود. برای آزمایش اسکریپت موارد زیر را وارد کنید:

sudo python vac_sensor.py

همانطور که قبلاً ذکر شد ، اسکریپت vac_sensor.py فایل اصلی مقیاس است. فایل hx711.py را برای خواندن سنسور خلا از طریق ماژول HX711 وارد می کند. نسخه hx711.py مورد استفاده برای پروژه من از tatobari/hx711py می آید. من این نسخه را با ویژگی های مورد نظرم پیدا کردم.

LCD نیاز به RPi_I2C_driver.py توسط دنیس پلیک دارد و توسط Marty Tremblay منشعب شده است و در MartyTremblay/RPi_I2C_driver.py یافت می شود.

رمزگذار روتاری توسط پیتر فلاکر را می توانید در https://github.com/petervflocke/rotaryencoder_rpi پیدا کنید

pimenu توسط Alan Aufderheide را می توانید در https://github.com/skuater/pimenu پیدا کنید

فایل config.json حاوی داده های ذخیره شده توسط برنامه است و برخی از موارد را می توان با گزینه های منو تغییر داد. این فایل در خاموش شدن به روز شده و ذخیره می شود. "واحدها" را می توان از طریق گزینه منوی Units به صورت in-Hg (پیش فرض) ، mm-Hg یا psi تنظیم کرد. "تنظیم خلاء" فشار قطع است و به عنوان مقدار Hg ذخیره می شود و با گزینه منوی فشار قطع تغییر می کند. مقدار "calibration_factor" به صورت دستی در فایل config.json تنظیم می شود و با کالیبراسیون سنسور خلاء در اندازه گیری خلاء تعیین می شود. "offset" مقدار ایجاد شده توسط Tare است و می تواند از طریق این گزینه منو تنظیم شود. "محدوده_قطع" به صورت دستی در فایل config.json تنظیم می شود و محدوده فشار افتراقی مقدار "خلاء_تن" است.

مقدار قطع = "تنظیم خلاء" ± (("محدوده_قطع" /100) x "تنظیم خلاء")

لطفاً توجه داشته باشید که "calibration_factor" و "offset" شما ممکن است با آنچه من دارم متفاوت باشد. مثال فایل config.json:

مرحله 7: کالیبراسیون

انجام کالیبراسیون با استفاده از SSH و اجرای دستورات زیر بسیار ساده تر است:

cd Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py

خروج از اسکریپت پایتون را می توان از طریق Ctrl-C انجام داد و تغییرات را می توان در /Vac_Sensor/config.json فایل انجام داد.

کالیبراسیون سنسور خلاء نیاز به اندازه گیری دقیق خلاء و تنظیم "فاکتور کالیبراسیون" دارد تا با خروجی نمایش داده شده در LCD مطابقت داشته باشد. ابتدا ، از گزینه منوی Tare برای تنظیم و ذخیره مقدار "offset" با پمپ در فشار اتمسفر استفاده کنید. در مرحله بعد ، پمپ را با منوی خلاء روشن کرده و پس از کاهش فشار ، صفحه LCD را بخوانید و این را با اندازه گیری خلا مقایسه کنید. پمپ را خاموش کرده و از اسکریپت خارج شوید. متغیر "calibration_factor" واقع در /Vac_Sensor/config.json را تنظیم کنید. اسکریپت را مجدداً راه اندازی کنید و روند را به استثنای Tare تکرار کنید. تنظیمات لازم را برای "calibration_factor" انجام دهید تا زمانی که صفحه LCD با میزان اندازه گیری مطابقت داشته باشد.

"calibration_factor" و "offset" از طریق محاسبات زیر روی صفحه تأثیر می گذارد:

get_value = read_average - "offset"

فشار = get_value/ "calibration_factor"

من از یک سنسور خلاء موتور قدیمی Peerless برای کالیبراسیون رگولاتور به جای سنج خلاء روی پمپ خود استفاده کردم ، زیرا کالیبراسیون از کار افتاده بود. اندازه سنج بی نظیر 3-3/4 اینچ (9.5 سانتی متر) است و خواندن آن بسیار راحت تر است.

مرحله 8: منوی اصلی

• خلاء - پمپ را روشن می کند
• فشار قطع - فشار قطع را تنظیم کنید
• Tare - این کار باید بدون NO خلاء روی پمپ و در فشار اتمسفر انجام شود.
• واحدها-واحدهای مورد استفاده را انتخاب کنید (به عنوان مثال در جیوه ، میلی متر جیوه و psi)
• راه اندازی مجدد - Raspberry Pi را راه اندازی مجدد کنید
• خاموش کردن - قبل از خاموش کردن منبع اصلی ، Raspberry Pi را خاموش کنید.

مرحله نهم: جاروبرقی بکشید

با فشار دادن گزینه منوی خلاء ، پمپ روشن می شود و صفحه بالا نمایش داده می شود. این صفحه واحد ها و تنظیمات [فشار قطع] رگولاتور و همچنین فشار فعلی پمپ را نمایش می دهد. دکمه را فشار دهید تا از منوی خلاء خارج شوید.

مرحله 10: فشار قطع

منوی فشار قطع به شما امکان می دهد فشار مورد نظر را برای قطع انتخاب کنید. با رسیدن به فشار مورد نظر ، با چرخاندن دکمه ، فشار نمایش داده شده تغییر می کند و برای ذخیره و خروج از منو ، دکمه را فشار دهید.

مرحله 11: تارا

منوی Tare باید بدون خلاء روی پمپ و اندازه گیری فشار اتمسفر یا صفر انجام شود.

مرحله 12: واحدها

منوی Units امکان انتخاب واحد های عملکرد و صفحه نمایش را می دهد. واحد پیش فرض in-Hg است ، اما mm-Hg و psi نیز ممکن است انتخاب شوند. واحد فعلی با ستاره نشان داده می شود. برای انتخاب واحد ، مکان نما را به واحد مورد نظر منتقل کرده و دکمه را فشار دهید. در نهایت ، مکان نما را به Back منتقل کرده و دکمه را برای خروج و ذخیره فشار دهید.

مرحله 13: راه اندازی مجدد یا خاموش کردن

همانطور که از نامش پیداست ، انتخاب یکی از این موارد منو منجر به راه اندازی مجدد یا خاموش شدن می شود. به شدت توصیه می شود که رزبری پای قبل از خاموش شدن دستگاه خاموش شود. با این کار پارامترهای تغییر یافته در حین کار ذخیره می شوند و احتمال خرابی کارت SD کاهش می یابد.

مرحله 14: در هنگام راه اندازی اجرا کنید

یک Raspberry Pi عالی وجود دارد: برای راه اندازی اسکریپت در هنگام راه اندازی ، اسکریپت Python را هنگام راه اندازی راه اندازی کنید.

وارد RPi شوید و به فهرست /Vac_Sensor تغییر دهید.

cd /Vac_Sensornano launcher.sh

متن زیر را در launcher.sh قرار دهید

#!/bin/sh # launcher.sh # به فهرست اصلی ، سپس به این فهرست بروید ، سپس اسکریپت پایتون را اجرا کنید ، سپس به homecd/cd home/pi/Vac_Sensor sudo python vac_sensor.py cd/بروید

از launcher.sh خارج شده و ذخیره کنید

ما باید اسکریپت را اجرایی کنیم.

chmod 755 launcher.sh

اسکریپت را تست کنید.

sh launcher.sh

بعد ، ما باید crontab (مدیر وظیفه لینوکس) را ویرایش کنیم تا اسکریپت در هنگام راه اندازی اجرا شود. توجه: ما قبلاً دایرکتوری /logs را ایجاد کرده ایم.

sudo crontab -e

با این کار پنجره crontab همانطور که در بالا مشاهده می کنید آورده می شود. به انتهای فایل بروید و خط زیر را وارد کنید.

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

فایل را خارج کرده و ذخیره کنید و RPi را راه اندازی مجدد کنید. پس از راه اندازی مجدد RPi ، اسکریپت باید اسکریپت vac_sensor.py را شروع کند. وضعیت اسکریپت را می توان در فایل های log واقع در پوشه /logs بررسی کرد.

مرحله 15: قطعات چاپ سه بعدی

اینها قطعاتی هستند که من در Fusion 360 طراحی کرده و برای Case ، Knob ، Capacitor Cover و Screw Bracket چاپ کرده ام.

من از یک مدل برای 1/4 اینچ Nut Nut از Thingiverse برای اتصال مجموعه سنسور خلاء به Case استفاده کردم. فایل های ایجاد شده توسط ostariya را می توانید در NPT 1/4 Thread پیدا کنید.