Modelárska vakuovačka/tlakovačka

Myslím, že každý, kto sa modelárčinou zaoberá už dlhší čas, aspoň raz v živote narazil na potrebu vakuovania. Asi najčastejší prípad je lepenie balzového resp. dýhového poťahu na polystyrenové jadro krídla. Pre mňa osobne to bol vždy akýsi strašiak, ale nakoniec to nie je až také zložité.

Ako zdroj vakua sa dajú použiť rôzne kompresory resp. vývevy. Azda najlacnejší a v modelárstve najpoužívanejší zdroj tlaku resp. podtlaku je kompresor z vyradenej chladničky. Je tichý, má dostatočný výkon a cena býva väčšinou na šrotovisku takpovediac za „fľašku“. Ďalším problémom býva, ako vyriešiť udržiavanie konštantného podtlaku vo vreci. Riešení je niekoľko a každé má svoje výhody, ale aj nevýhody. Dosť často používaný spôsob je regulované prisávanie vzduchu, kde je nevýhoda stále bežiaceho kompresora, ktorý sa môže prehrievať. Dá sa to eliminovať prídavným chladením ventilátorom, alebo sa dajú použiť dva kompresory, ktoré sa zapínajú striedavo. Elegantnejšie a pohodlnejšie je však použiť niečo automatické. Na trhu existujú hotové riešenia podtlakových spínačov, ale buď majú pevne nastavený rozsah, alebo sú cenovo mimo možností bežného modelára, ktorý takéto zariadenie využije pár krát do roka.

Čo s tým? Elektronické súčiastky stále napredujú a medzi nimi sú už aj cenove dostupné snímače tlaku firmy SMARTEC BV. Vyrábajú sa vo viacerých verziách a práve verzia SPD015G s rozsahom 0-1.0 Bar je pre tento účel ako stvorená. Je to vlastne odporový mostík, ktorého parametre sú takmer lineárne závislé od tlaku/podtlaku. Konkrétne tento typ má pri napájaní 5V rozdiel napätí pri plnom tlaku resp. podtlaku 1Bar rovný 140mV. Dá sa teda vypočítať pomerne presne, aké napätie potrebujeme pri našom požadovanom podtlaku. Napr. pri 200mBar, ktorý je vhodný pre vakuovanie balzového poťahu, to vychádza cca 30mV. V podstate nám stačí pripojiť voltmeter a máme tlak pod vizuálnou kontrolou. Samozrejme prišla myšlienka nejak to jednoducho zautomatizovať, aby sme nemuseli pri tom sedieť a sledovať, i keď v praxi pri dobre utesnenom vreci stačí občasná kontrola a prípadné prifúknutie. Prvotný nápad kamaráta bol analogový komparátor. Jednoduchá myšlienka, ale realizácia už trošku zložitejšia, hlavne ak sa malo počítať aj s nejakými rozšíreniami. Keďže som sa niekedy minulý rok začal znovu pomaly vracať k jednočipovým procesorom, hneď ma napadlo použitie procesora, ktorý nám dáva v tomto smere dobré možnosti. Mal som doma výbavu a už aj nejaké prvé pokusy s procesorom AT MEGA8, ktorý obsahuje aj 10bitový A/D prevodník. Pri 5V rozsahu, vychádza na jeden krok prevodníka 4,88mV, čo predstavuje pri tomto snímači cca 35mBar. Určite by sa to celé dalo spresniť použitím inej referencie, ale tu by vznikol problém s posunutím nuly, čo by komplikovalo zapojenie a pre náš účel takéto rozlíšenie postačuje. Ďalšia otázka bola, ako to celé nastavovať, aby to bolo variabilnejšie. Voľba padla na JETIBox, čo je v podstate taký modelársky terminál a v súčasnosti je asi vo výbave dosť veľkého množstva modelárov.

Počas vývoja spínača pomaly prichádzali pripomienky a návrhy. Ako prvá na rad prišla možnosť zmeny referencie, aby sa dala prípadne upraviť pre konkrétny snímač. Všetky parametre sa zapisujú do eeprom pamäti, aby sa nestratili pri odpojení napájania. Modelári bývajú dosť často zábudlivci, takže je možné nastavenie maximálnej dĺžky vakuovania. Taktiež je možné nastaviť tzv. chybový timeout. Je to vlastne maximálny čas behu kompresora, kedy kompresor beží a podtlak sa nezvyšuje. To sa môže stať pri pretrhnutí vreca, odpojení hadičky, poruche kompresora... Ďalšia vec bola, aby sa v prípade prerušenia a obnovenia napájania(výpadok elektriky) zapamätal posledný stav a v prípade vakuovania sa v ňom pokračovalo.
Na rad prišlo spínanie kompresora. Jedna z možností je spínanie 230V cez relé. Keďže máme k dispozícii procesor, môžeme využiť aj generovanie servosignálu pre servo a týmto servom ovládať napríklad páčkový spínač. Vzhľadom k tomu, že niektoré kompresory sa nechcú rozbehnúť do podtlaku, rovno sme riešili aj tento „problém“. Je možné pred spustením odľahčiť kompresor napr. trojcestným ventilom a až po rozbehnutí pripojiť vrece, alebo pripojiť kompresor na Tčko, ktorého jeden koniec pôjde do vreca a na druhom bude ventil, ktorý sa pred spustením kompresora otvorí a zavrie sa až po rozbehnutí kompresora. Takýto ventil môže predstavovať napr. hadička zohnutá do štipca na bielizeň, ktorý by sa dal otvoriť servom. Takže spínač podľa tlaku ovláda 3 výstupy:

- Kompresor - spína kompresor priamo podľa požiadavky
- Kompresor oneskorenie – spína kompresor cca 2s po uplynutí požiadavky na zapnutie
- Odľahčenie – pri požiadavke o zapnutie kompresora sa okamžite zapne a po uplynutí cca 4s sa vypne. Tým vznikne časový sled udalostí: 2s je otvorené odvzdušnenie, 2s je otvorené odvzdušnenie a beží kompresor, po 4s sa zatvára odvzdušnenie a už iba beží kompresor.

Ovládanie serva sa dá priradiť hociktorému z týchto výstupov. Doska plošných spojov je navrhnutá tak, že jedno relé je natvrdo priradené na výstup „Odľahčenie“ a druhé relé je možné alternatívne zapojiť na ktorýkoľvek výstup. Týmto by mali byť pokryté snáď všetky prípadné problémy s rozbehom kompresora. Keďže v pamäti procesora ostalo ešte trochu miesta, dorobil som možnosť nastavenia typu snímača. Sú v ponuke:

SPD015G 0 – 1.0 Bar
SPD100G 0 – 6.5 Bar

Je teda možné použiť napr. SPD100G a spínač používať na tlakovanie tlakovej nádoby napr. pre striekaciu pištoľ.

Na záver snáď už len poďakovanie za pomoc pri rozlúsknutí JETIBox protokolu, za praktické pripomienky so skúsenosťami s vakuovaním, za konštruktívne pripomienky, za pomoc pri návrhu a zhotovenie DPS atď. týmto borcom: Martin Laža, Miroslav Urban, Tomáš Tichý, warhawk, Petr Hakl, Igor Burger, Attila Csontos...

Prototyp v spojení s tlakovou nádobou, kompresorom z mrazáku(väčší, ako klasický chladničkáč) a použitý na striekanie farieb malou pištoľkou:


Ďalšia možnosť zaškatuľkovania:


Schéma: