Компрессор

Открываем крышку, открутив 4 винта. На пальце шатуна стоит не обслуживаемый подшипник. Неплохо.

Разбираем дальше. Снимаем головку, радиатор и клапан в головке. Попутно обнаруживаем, что радиатор имеет большой зазор и по факту не отводит тепла от цилиндра. Т.е. чисто номинальная часть корпуса. Зазор можно выбрать обернув цилиндр алюминиевой или медной фольгой. Эффект будет положительным при длительной подкачке колес.

Конструкция клапана проста. отверстие, прикрытое лепестком из пружинной стали.

Такая же конструкция клапана и на поршне. В моем случае дефект проявился в виде слетевшего уплотнительного колечка из резины. После установки на место работоспособность восстановилась.

Попутно осматриваем поршень и цилиндр. Поршень имеет единое целое с шатуном, что особо не радует. Конструкция подразумевает повышенный износ поршневой группы, да к тому же и неравномерный. Уплотнительное кольцо выполнено скорее из пластика, либо кожи. Чем заменить при износе, пока не решил.

Вот такой износ цилиндра за 10+ лет эксплуатации. В данном случае можно частично восстановить характеристики цилиндра просто перевернув его. Поршень частично будет ходить в не изношенной зоне, что несомненно даст эффект. Ну и смазка регулярная не помешает. С другой стороны на детали в смазке будет активно оседать пыль и грязь, что безусловно ускорит износ.

Видеоверсия дефектовки компрессора.

Мысль о доработке появилась случайно. Одна из целей - уменьшить попадание пыли и грязи в поршневую группу и увеличить ресурс компрессора в целом. К тому же простаивал 3Д принтер. На скорую руку набросал деталь - проставку для фильтра. В процессе изготовления пришлось несколько раз модифицировать, пока не получилась вот такая простенькая деталь.

Рисовал в https://www.tinkercad.com Это простенький онлайн редактор осилит даже школьник.

Печатать можно практически любым пластиком. Механических нагрузок деталь не несет.

На фото деталь напечатана на самом бюджетном принтере Анет А8 соплом 0.8мм пластик АБС.

Ссылка на деталь https://www.thingiverse.com/thing:4559387 В свободном доступе. Если тема будет интересна, то можно будет создать базу таких деталей под разные версии компрессоров на выбор.

Так же нам потребуется небольшой кусок синтепона, который будет использован как фильтрующий элемент и 4 винта м3х20 взамен родных коротких.

Сборка не вызывает трудностей. Открутить 4 винта крестовой отверткой, установить проставку, установить фильтр, закрыть крышкой и зафиксировать винтами. ВСЕ.

Я не касался других недостатков компрессоров данного типа. Безусловно их много. Встречался у знакомых и неисправный выключатель и разбитая вилка прикуривателя и оголенные провода на выходе из корпуса . . . Все это и другое так же можно устранить и даже предупредить. Кому то проще будет купить другой компрессор. . .

Видеоверсия доработки компрессора.

Данная доработка в посте поможет скорее новым компрессорам продлить срок службы. Есть интерес как сделать порты для смазки поршня и кривошипно-шатунного механизма, поскольку производитель компрессора о смазке не позаботился.

Встала задача разобраться со всеми входами и выходами, проверить работоспособность, на деле оказалось не сложно...

Совет! Будьте осторожны, из одной трубки обязательно побежит масло при раскупоривании!

Затарахтел тихонько этот цилиндр и мы со спокойной душой приступили к следующему этапу..

Пока сохла грунтовка обрезали "уши" для пружин и сделали крепление из профильной трубы (20х40).

На ряду с халявным компрессором нам достались условно-бесплатно (50р шт) вот такие бочонки около 14 л (не смогли найти среди заводских характеристик объем), способные держать умопомрачительные 36.8 атмосфер! (заявленное критическое давление), хотя защитный клапан сработает гораздо раньше...

Охотно соглашусь не подвергая последнюю цифру сомнениям, т.к. практическим путем было установлено, что обычная пластиковая бутылка из-под содовой держит 4 атм... (издержки юности, пытливость ума и все такое:)

Отсекли лишнее от ручек и просверлили отверстия под шпильку на 8мм, и так же под медную трубку 8мм.

Хотели найти фитинги для баллона из-под фреона, в итоге решили вварить обычные газовые (родные фитинги специфичные, в следствие завышен ценник на аксессуары)..

В основу каркаса (30х40х74см) была взята профильная труба 20х20мм, 6 метров толщиной 1.5 мм для облегчения конструкции, впрочем она все равно очень крепкая и общий вес в итоге составил около 18 кг...

Делаем шпильки под баллоны, затем сетку для боковин.

Профильной трубы 10х10мм ушло примерно полтора метра. Чтобы прихватить сетку к трубе понадобились графитовые контакты от тролейбуса (использованные).

Переходим к покраске

(само собой мы сначала все собрали и проверили, об этом далее..).

Даже прохожие не могут устоять перед покраской с балончика:)

Приступаем к сборке

Резиновые прокладки вырезали из велокамеры, они не позволяют царапать краску, т.к. мотор имеет вибрации. Алюминиевая подложка служит подобием радиатора.

Вот наглядно, что понадобилось, подробный перечень в конце статьи..

Редуктор давления, реле (сброс на нужном значении), пистолет и шланг (10 м для гаража показался коротким)

Манометр, фитинги для баллонов и трубок, тройник, фум-лента, медная трубка, предохранительный клапан.

Совет! пневмо-фитинги могут быть не железными, пришлось поездить по магазинам, в бауцентре(не реклама) нашли что надо, проверяйте сплав, может быть латунь!

Маслоотделитель (в планах доустановить), топливный фильтр и реле для запуска мотора холодильника.

В конструкции существенно не хватает маслоотделителя (стакан с бумажным фильтром) в первую очередь нужен для краскопульта, для страховки, ведь старые компрессоры как у нас могут плеваться маслом.

Вот что у нас получилось:)

По работе

Компрессор работает довольно тихо, очень теплоемкий, например при поддержке 4 атм в ресиверах он ни чуть не нагревается, но при достижении 5-6 атм и выше греется до 50-60 градусов и долго остывает (больше 8 атм не испытывали). 6 атм набирает за 16 минут.

Продувка видеокарты умного стола с ПК внутри.

Небольшая затравочка на наш следующий проект:)

Хотите посмотреть прямо сейчас? нажмите RFGiX

Совет! кто будет собирать что-то подобное, одного баллона из под фреона в качестве ресивера катастрофически мало, разочаруетесь только. Берите два или другую емкость с большим объёмом, только не газовый баллон)) жутко тяжелая конструкция получится с малой производительностью.

Второй совет: компрессоры в старых холодильниках обладают меньшей производительностью, в современных холодильниках они более мощные и производительные! К тому же большинство с системами электро-термозащиты.

СПИСОК ПОКУПОК для компрессора:

пистолет для продувки 261 руб

шланг спиральный 10 метров 453 руб

лента Фум 20 метров с запасом для гаражных нужд 54 руб

переходник папа 1/4 - папа-папа 1/4 167 руб

реле давления 666 руб

редуктор давления 1/4 732 руб (быстросъём входит в комплект)

манометр 50 мм 1/4 65 руб

предохранительный клапан 1/4 228 руб

труба профильная около 300 руб

компрессор от холодильника бесплатно)

два баллона из-под фреона 50 руб *2 шт

газовые трубки, тройник, и резьбы в баллон вышли на 741 руб

сетка была своя в пределах 50р

краска минимум 400р была своя

Итого: около 4213 рублей

Выводы: Если вы переполнены энтузиазмом и не находите себе места или у вас есть живой компрессор и вы хотите вдохнуть в него 2ю жизнь или кому-то что-то доказать иль даже самому себе - вперед, дерзайте! (но после того как ознакомитесь со списком..)

Хотя другую чашу весов перевешивает здравый смысл, согласно которому можно было бы добавить тыщёнки 3-4 и обзавестись готовым заводским а не кустарным изделием, сэкономив время и силы)

Каждому свое, как говорится...

А вот с электронной начинкой что-то пошло не так. Инженеры заказчика сначала попытались сделать все сами. Конечно же на ардуино. Прицепили к ней силовую часть на реле, кнопки, токовый датчик… И, получили что-то очень грустное, и упорно не желающее работать как надо. Но общий принцип и бета версия прототипа у меня была. Осталось все воплотить на более достойном уровне.

По идее, схему сначала как-то прототипируют, пишут софт, а уже потом разводят плату. Но, можно сделать наоборот. В данном случае, схемотехника была примерно понятна. Есть готовый драйвер коллекторного двигателя. Есть контроллер, функционал которого, в любом случае, задается софтом. А это позволяет подключать его ноги практически произвольно. Есть цепи питания и всякой периферии. Проще, сразу развести всё на плате, чем делать двойную работу, собирая на проводках похабную макетку.

Плату буду делать в EagleCAD.

Платка была мелкая, в ограничение демоверсии влезала легко. Первым делом, решил нарисовать цепь питания. Контроллер потребляет мало. Значит, хватит обычного линейного стабилизатора. Делаем ему обвязку из конденсаторов на входе и выходе. Не забываем зашунтировать электролиты керамикой, а то у них огромная индуктивность, и наносекундные импульсы они почти не фильтруют.Так… А чем включать? Актуатор жрёт довольно неслабый ток. А заказчик дал нам гламурную кнопочку, чтоб было красиво. Что делать? Будем усиливать. В разрыв цепи ставится Р-канальный мосфет, который открывается кнопкой. Современные транзисторы могут схавать дикие токи при очень мелких габаритах. Заодно, получаем халявную защиту от переполюсовки.

Чтобы совсем не запутаться, разводим часть платы. Переходим в трассировщик, и ужасаемся. Первое ощущение — ступор и паника. На экране девственно пустая плата. В углу, кучкой, навалены детали, а между ними ктулхическое переплетение соединений. Спутанные наушники видели? А теперь, представьте, что их полный рюкзак.

Растаскиваю компоненты по плате, и начинаю рисовать дорожки. Вроде получается. Часть схемы постепенно обретает вменяемый вид. Переношу на плату стабилизатор. Рисую. Смотрю на результат. Нецензурно ругаюсь. Удаляю часть дорожек и переделываю. Кажется, внутренний перфекционист удовлетворен. Можно идти дальше.

Перехожу обратно к схеме. Впихиваю контроллер. И сразу разъем для программирования. Надо, чтобы чип прошивался прямо на плате. Шить их перед запайкой было бы ни разу не технологично. Рисуем разъемы под кнопки и светодиод индикации. Добавляем делитель напряжения, чтобы измерять, что у нас там по питанию. И, обязательно, гнусную пищалку!

Снова разводим дорожки. Выясняется, что разъем для программатора впихивается ужасно неудобно. Сейчас бы двустороннюю разводку! Но, прототип решили делать односторонним. Все равно, потом допиливать. Наконец, с помощью такой то матери удается все красиво скомпоновать.

Настало время впихнуть на плату драйвер двигателя. Взяли готовый модуль. По странному стечению обстоятельств, модуль оказался дешевле, чем компоненты, которые на нем распаяны. Причем раза так в три дешевле.

Здравый смысл за то, чтобы взять его как есть. Тем более это будет выставочный образец, да и если и серия, то небольшая. Десятки штук. Так что модуль будет вполне оптимален.

Разумеется, модуля в библиотеке EagleCAD нет. Придется рисовать.

Задаем условное обозначение на схеме. Перерисовываем плату, стараясь не ошибиться с габаритами. Игл радует тем ,что координаты начал и концов можно прям цифрами вносить в свойства линий. И не надо ничего подгадывать и считать клеточки. Затем вбиваем соответствие ног на схеме и на плате. Готово!

Впихиваем модуль на плату. Важно правильно развести силовые цепи. Если пустить землю одной линией, то модуль будет создавать помехи контроллеру. Дело в том, что дорожки отнюдь не сверхпроводящие, и при большом токе через земляную линию между её участками может получится неслабый потенциал. Чтобы этого не было, ведем силовую землю прям от источника питания.

Еще несколько штрихов. Разглядываю плату. Правлю мелкие косяки. Кажись, можно воплощать в железе.

жЫрно печатаю маску с дорожками на бумаге. Через неё мы будем засвечивать фоторезист!

Если посмотреть бумагу на просвет, видно, что тонер закрашивает её недостаточно плотно. Это плохо. Скорее всего, через такую маску засветится что не надо, и будет брак. На этот случай есть специальная жижа, которая вызывает набухание тонера и его уплотнение. Зовется она Density Toner и купить ее можно в фирмах продающи расходники для типографий. Рублей 400 за баллон стоит, хватает очень надолго. Еще можно шаблон подержать в парах ацетона, от них тонер тоже набухает знатно.

Фоторезист выглядит как тонкая пленка. Её накатывают на плату, засвечивают через маску, и смывают. Там, где на неё воздействовал ультрафиолет, она стабилизируется и так просто уже не смывается. В результате, у нас получается рисунок дорожек.

Важно накатать пленку ровно, без пузырей и заломов. Лучше всего с этим справляется ламинатор.

Фоторезист засвечен и смыт проявителем. Остается протравить плату в хлорном железе.

Полчаса ожидания, и плата готова. Быстро запаиваю все детали. Результат мне нравится. Физически это уже готовое изделие, но без прошивки — труп.

Шел второй час кодинга. Устремив взор в белое безмолвие монитора я пытался разобраться с регистрами незнакомого мне ранее контроллера. В какой-то момент мне захотелось бросить всё, и написать программу на Ардуино… Я обернулся. Ди Хальт смотрел на меня, и с укоризной во взгляде правил лезвие своего кукри, как бы намекая, что не стоит его разочаровывать.

Главная проблема устройства в том, что все надо делать быстро. Помпа давит гидравлику и там, за считанные доли секунды, может накачать огромное давление и все поломать. И надо одновременно и интерфейс обрабатывать и замерять давление. Датчика давления там нет, но косвенно его можно понять по току двигателя. Он ведь напрямую зависит от момента, а момент от сопротивления.

У контроллера нет никакой многозадачности. По кругу выполняется одна единственная программа, в которой и происходит всё интересное. Чтобы многозадачности, все таки, добиться, есть особые приемы. В первую очередь, прерывания.

Прерывания — это особые события, на которые контроллер отвлекается и быстро выполняет куски кода, возвращаясь потом к основной программе. Допустим, прилетел байт в UART. Надо скопировать его в какой-нибудь буфер. Ждать нельзя, а то прилетит следующий, вытолкает из регистра тот, что был, и мы его потеряем. А вот если вынести код, пихающий байты в буфер, в прерывание, то в момент прихода байта контроллер будет его быстренько сохранять, почти не тормозя выполнение основной программы.

Так вот. Я благодарен Ди Хальту, за то, что он сразу заставил меня писать на чистом Си. Начинающие ардуинщики обычно не умеют в прерывания. Так и случилось. В той проге, что написали заказчики, крутился основной цикл. В нем была куча задержек. Они нужны, так как, контроллер тикает миллионы раз в секунду, а переходные процессы в кнопках и датчиках происходят намного медленнее, и на полной скорости он будет ловить кучу ошибок.

Это как посадить семечко, и через каждые несколько секунд его откапывать и смотреть, насколько оно подросло.

Пока программа прокручивала цикл с задержками, контроллер безответственно профукивал бросок тока. Уменьшить задержки? Тоже плохо.

Вообще, ардуино не запрещает делать все на прерываниях. Проблем тут две.

Первая — обычно, те, кто учится прогать на ардуино, не копают глубоко. Они просто не знают, что вообще бывают прерывания, регистры, и все такое. Бабуино — это такой особый путь.

Ну и вторая — библиотеки ардуино делают без ведома программиста кучу неведомой хрени, стараясь упростить ему жизнь. В результате, попытки напрямую обратиться к аппаратным ресурсам могут привести к неожиданным глюкам и непонятному времени исполнения. А нам, напомню, надо все делать очень быстро.

(Ну ну, я тут расхвастался зря. Я очень начинающий разработчик, и нифига не умею. Проект то простой. В то время, как есть те, кто делает на ардуино вещи гораздо более крутые. Но, это как раз люди, знающие архитектуру контроллера и копающие глубоко. Ну, или грамотное использование библиотек, написанных такими людьми.)

В общем, нахер ардуино, я решил пойти путем здорового человека. Мне было нужно в реальном времени замерять ток на двигателе, опрашивать кнопки, и крутить довольно простой главный цикл, в котором движок гонял бы поршень туда-сюда реверсируя направление при срабатывании конечника, или при превышении тока.

По току на движке можно понять, что происходит. Чем сильнее нагружаешь двигатель, тем больше он жрет. Заклинило, уперся в стенку — ток будет максимальным. Значит, ориентируясь по току, легко можно сделать автоматику как у дверей лифта, которые, если что-то не дает закрыться, отходят обратно.

АЦП контроллера тикает с определенной частотой. Как только он померял, что на него приходит, он выдает прерывание. Вот в это прерывание я и засунул кусок кода, отвечающий за измерение тока. Туда же засунул измерение напряжения питания. Сварганив простенький конечный автомат. Пригодится.

Получается, что пока основная программа работает с какой-то своей скоростью и задержками, контроллер много раз успевает быстро посмотреть, какой ток у нас в двигателе. И, к тому времени, как программа доходит до условия по току, у нас всегда есть его текущее значение.

Теперь нужно было разобраться с кнопками. У нас целых три таймера. Их можно заставить выполнять что-то в прерывании, в то время, как основной цикл занят своими делами.

Заказчик хотел две сенсорные кнопки. Одна должна включать привод, пока на нее давишь. Вторая включать и выключать.

С первой все совсем просто. Кнопка нажата — есть флаг разрешения работать. Основной цикл врубает движок. Нет — вырубает.

Со второй все чуть сложнее. Простейшее решение, сделать так, чтобы нажатие кнопки инвертировало какой-то флаг. Тычешь один раз — он сменяется с «выкл» на «вкл». Еще раз — наоборот.

Работать это будет. Но, криво. С ложными срабатываниями. Чтобы всё было идеально четко, нужно реализовать конечный автомат. В общем, логику как у авторучки с кнопкой. Нажимаешь один раз, алгоритм поднимает флаг, и переключается в следующее состояние, в котором ждет отпускания кнопки. Нажимаешь второй — флаг сбрасывается, и программа снова ждет отпускания. При этом, нажатие кнопки срабатывает четко, и её не трясет как от болезни Паркинсона.

Кстати, о тряске. У механических кнопок контакт замыкается не сразу. Какие-то миллисекунды он дребезжит. Контроллер быстрый, и успевает принять это за кучу нажатий подряд. На этот случай можно ввести итератор, который будет переключать конечный автомат с следующее состояние только если несколько циклов подряд состояние кнопки не будет меняться.

У нас кнопки сенсорные. Но, на всякий случай, антидребезг я, все же запилил, чтобы не возиться с этим, если внезапно заказчик захочет механические.

Программа уже почти готова. Основной цикл получился не сложный. Но, оброс процессами, вынесенными в прерывания. По сути, это уже многозадачность.

Загружаем код в контроллер. Подаем питание. РАБОТАЕТ!!!

В том, как полученный агрегат совершал возвратно-поступательные движения, определенно, чувствовалось что-то фрейдистское.

Настало время допиливания. Первым делом надо было как то нагрузить актуатор, чтобы понять насколько адекватно у нас идет измерение тока. Ведь от тока зависел и момент. Ага, легко сказать. У него усилие в несколько сот килограмм. И я, даже навалившись на него всем весом, не смог бы создать сколь-нибудь ощутимой нагрузки. Ди посмотрел на это, схватил нож и куда то убежал. Вернулся через пять минут с обрезком толстого резиного шланга, сантиметров на 10. Я даже думать не хочу у кого он его отрезал. Натянули шланг на шток актуатора, на манер крайней плоти. Осталось только воткнуть отвертку в отверстие на конце штока, чтобы шлангу не куда было деваться и попробовать его сжать. Сопротивление кусок резины оказал достойное, удалось даже заклинить актуатор, выведя его на максимальную нагрузку.

Нагрузка есть, первым делом, я решил откалибровать датчик тока. Ноги UARTа очень удачно оказались на разъеме, к которому должен цепляться светодиод. Ничто не мешало врубить его в режиме отладки, и подключиться к компу.

Оказалось, что сигнал довольно зашумлен. График слегка колбасило.

Чтобы это побороть, я сделал кольцевой буфер. Контроллер при каждом измерении тока записывает результат в массив, пока не наберется 32 значения. Когда нам нужно узнать ток, мы перемножаем их все, и вычисляем среднее арифметическое. Получился простенький аналог RC цепочки.

Шумы исчезли, осталась только плавная линия, рисующая график того, как мы нагрузили двигло.

А главное, интегрирование значений помогло избавиться от проблемы пускового тока. В момент запуска двигателю нужно преодолеть инерцию, чтобы стронуться с места. В этот момент, он жрет столько, сколько может проглотить. То есть, намного больше, чем при работе. Это мешало откалибровать защиту по току. В момент изменения направления система думала, что у нас перегрузка, и начинала дергать движок в разные стороны, вместо того, чтобы проявить целеустремленность. Интеграция сгладила этот пик, и проблема пофиксилась.

Допилил еще кучу мелочей. Результат мне уже нравился. В какой-то момент, стало ясно, что он соответствует техзаданию, а в чем-то его даже превосходит.

Настало время суровых испытаний.

В торжественной тишине мы внесли устройство в лабу к заказчику. Под барабанную дробь подключили помпу, которой оно должно было рулить. И…

Оно заработало.

И тут выяснилось, что есть одна проблема. Помпа работает как с воздухом, так и с жидкостью. Воздух сжимается. Качать его нужно долго. Жидкость же накачивается до нужного давления буквально мгновенно.

Так вот. Движок давит со всей дури. И пока сработает защита по току (у нас же кольцевой буфер с интеграцией, и заполняется он не сразу), он успевает накачать слишком много.

Уменьшить буфер? Система начинает реагировать на пусковой ток, как на превышение нагрузки.

Начался мозговой штурм. Как бы это быстро поправить прям тут, не переписывая всю программу полностью.

Предложили сделать так, чтобы после срабатывания концевика программа плавно повышала ток на двигателе, а буфер уменьшить. Потом, предложили сделать физический токовый стабилизатор, который бы не давал движку развивать усилие больше заданного. Благо токовые стабилизаторы валялись буквально под ногами.

Мне представилась пирамида из костылей. Ага. Нужно построить зиккурат.

И тут…

Это похоже на луч света, внезапно озаривший пасмурное небо. Инсайт! Я дописал одну… Всего одну строчку кода! И двигатель стал плавно разгоняться ШИМом, и развивать строго определенное усилие.

При этом, в программе никакой плавной регуляции не было. Никаких таймеров с ШИМ выходом. Никаких циклов, медленно добавляющих ток двигателю. Ничего.

Просто, в прерывание АЦП я добавил строку, которая, если ток становился больше определенного, отключала его до следующей итерации. И этого оказалось достаточно. АЦП тикает с довольно высокой частотой. Значит, он, совершенно естественным образом будет обрезать большой пусковой ток, автоматически создавая ШИМ с нужной скважностью. А индуктивность двигателя его сгладит. Если же движок упрется в препятствие, его усилие, так же, будет ограниченно заданным током.

А что с реверсом по превышению тока? А он никуда не делся. Пока ШИМ ограничивает пиковый ток, кольцевой буфер заполняется его значениями. И, как только, среднее арифметическое станет больше заданной величины, сработает реверс.

Решение оказалось настолько простым и изящным, что я не мог поверить. А что, так можно было?!

Оказалось, да.

Устройство уехало на выставку.

Функциональный прототип готов. Впереди допиливание, ресурсные испытания, ловля оставшихся багов, и, если повезет, предсерийный образец.

Источник

Спасибо, @suigeneris17

Так как цилиндр к нему не нашел пришлось снова точит черепок.

Воспользовавшись вращателем отполировал разными наждачками от 150 до 2000, далее пастой для алюминия.

Корона как обычно от сепаратора подшипника.

Ну и пара видео под приятную музыку...