Дозуючий пристрій для тонерів та його налаштування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дозуючий пристрій для тонерів та його налаштування

Фурса Ольга Олександрівна канд. техн. наук, доцент,

доцент кафедри комп'ютерно-інтегрованих технологій та автоматизації

Український державний університет науки і технологій

Тітова Олена Василівна

канд. техн. наук, доцент,

доцент кафедри комп'ютерно-інтегрованих технологій та автоматизації

Український державний університет науки і технологій

Кравець Олександр Васильович

Анотація

Розглянуто дозатор для завантаження тонеру. Кількість документації безупинно зростає, а потреби по задовільненню світу в допоміжному обладнанні не задовольняють усіх потреб, тому розглядалося питання в створені дозувального приладу для тонерів. Це порошки що застосовуються в друкарстві. Вони мають маленький розмір, за рахунок чого друкарській галузі суттєво вдалося покращити якість відбитку. Але через його особливості будови при дозуванні виникає ряд проблем. Загальним обладнанням для його завантаження є дозатори. Діапазон невеликих доз та дотримання заданих технологічних вимог під час дозування, обумовлює застосування пристроїв різної конструкції та способу дозування. В роботі створено дозуючий пристрій, шнекового типу, який застосовують для дозування важкоплинної' продукції. Складність дозування продукції полягає в його текучості та підвищеному злипанні. Загальними параметрами контролю при роботі дозатора є вага, температура та вологість повітря. Створений дозатор здатен описати процеси керованого руху дозування і дає змогу дослідити процес дозування в безперервний спосіб. Розглянуто алгоритм і розроблено структуру системи автоматичного управління з адекватним номінальним завантаженням. Побудовано та відкалібровано дозатор, на базі мікропроцесорного контролера(МПК) ATmega328P та вирішено проблему автоматизації процесу дозування та завантаження.

Ключові слова: алгоритм керування, дозування, налаштування, тонер, регулювання, процес, програмування.

В наш час на підприємствах, заводах, офісах важливу роль відіграє можливість працівників сканувати, друкувати та копіювати різні документи. Тому роль безперебійної та якісної роботи оргтехніки досить велика.

Зараз дуже гостро стоїть питання доступності оригінальних картриджів за доступною ціною, так як попит на них все зростає, а можливості виробників обмежені. Праця заправників сповільненна, вимагає особливих умов, та є небезпечною. Розмір однієї частинки тонеру[1,2] може коливатися від 1 до 20 мкм. Тонер може мати магнітні властивості або не мати їх.

Процес фасування тонеру може бути доцільним не тільки на підприємствах які виробляють тонер, а й на маленьких підприємствах які наповнюють сумісний картридж тонером. Оригінальні картриджі коштують досить дорого. Для того, щоб заощадити на друку люди навчилися заправляти картриджі. На маленьких підприємствах для заправки картриджів доцільно використовувати дозатори побудовані на мікропроцессорних контроллерах, тому як видно з всьго вище наведеного дана тема є актуальною. автоматичне управління тонер завантаження

В даній роботі розглядаємо дозатор шнекового типу, їх застосовують для дозування важкоплинної продукції. Важко забезпечити точність дозування продукції, яка є текучою та при незначному стисканні злипається.

Метою дослідження було створити апарат який зможе вимірювати та відвантажувати потрібну кількість тонеру в тару при дотриманні технологічних норм, так як їх порушення може призвести до нестачі продукції. У конструкцію необхідно включити панель управління, з якої оператор зможе задавати необхідну масу навішування для дозування, а також є необхідність обнуління значення на датчику. Обов'язковим є можливість управління апаратом і аварійне відключення його вузлів. Перепрограмування алгоритму роботи є великою перевагою, оскільки програмну складову алгоритму управління процесу експлуатації можна вдосконалювати. Очищення апарату після дозування є обов'язковим, тому необхідно врахувати і включити в конструкцію можливість очищення загальних вузлів апарату, а саме бункера і шнекового вузла від залишкового матеріалу. Для забезпечення випуску якісної продукції потрібно чітко дотримуватися технологічних норм.

Більшість сучасних дозаторів побудовані на базі МПК. Тому було доцільно використовувати такий МПК, який задовольнить усім загальним вимогам. Враховуючи вимоги та особливості роботи апарату було прийнято рішення побудувати прототип, на базі мікропроцесорного контролера ATmega328P плати KEYSTUDIO UNO R3

Розробляючи дозаторбуловрахованонегативні властивості тонеру[1,2,3], а саме властивість накопичення статичного заряду, який може вивести з ладу чутливе електронне обладнання, тому усі електронні компоненти потрібно заземлити. Також в схему було включено плату аналого - цифрового перетворювача, який перетворює аналоговий сигнал з тензоперетворювача в цифровий сигнал для МПК, так як на плату АЦП можуть діяти перешкоди, тому усі сигнальні проводи потрібно скручувати у виту пару. Запобігти впливу перешкод є необхідністю, адже це напряму впливає на точність вимірів ваги.

Для виконання основних завдань з контролю технологічних параметрів та управління технологічним процесом обрано мікропроцесорний контролер ATmega328P[3,5,6] на базі плати KEYSTUDIO UNO R3, сумісної з ARDUINO UNO REV3. Як інтерфейс USB-UART використаний мікроконтролер ATmega16U2, що дозволяє підвищити швидкість передачі даних.

Плата Arduino[4] складається з процесора Atmel AVR, а також елементів обв'язки для програмування та інтеграції з іншими пристроями. В багатьох платах є лінійний стабілізатор напруги +5В або +3,3В. Тактування здійснюється на частоті 16 або 8 МГц кварцовим резонатором. У мікропроцесор записаний завантажувач (bootloader), тому зовнішній програматор не потрібен. На концептуальному рівні всі плати програмуються через RS-232, але реалізація цього способу відрізняється від версії до версії. Нові плати програмуються через USB, що можливо завдяки мікросхемі конвертера USB-to-Serial FTDI FT232R. Сторонніми виробниками випускається велика гама всіляких датчиків та виконавчих пристроїв, які в тій чи іншій мірі сумісні між собою та процесорними платами Arduino.

Керування за допомогою програмованого мікропроцесора Atmega на базі плати KEYSTUDIO було розроблено та прописано алгоритм та запрограмовано за допомогою мови С++, в спеціалізованому середовищі розробки так званих "скетчів" - програм, написаних у середовищі Arduino [4-6].

Розроблений алгоритм керування призначений для здійснення автоматизованого керування технологічним процесом дозування тонеру. Він забезпечує стійке ведення процесу дозування шляхом підтримки змінних процесу в регламентних межах.

Дозування здійснюється за схемою. Перевіряють стан тонеру. Завантажують його до бункеру. Підключають блок живлення до мережі. Переведять апарат в стаціонарний режим. Розпочинають роботу. На панелі керування відображається значення задачі навішування: TASK 0. Потім потенціометр встановлює потрібне значення дози. Після підтвердження завдання порожня тара встановлюється на вагову платформу та натискають кнопку ТАРА. Після цього натискають кнопку початок процесу дозування. Після досягнення потрібного значення на тензодатчику шнек зупиняється.

Після закінчення роботи апарат очищують від залишкового тонеру.

Середовище розробки Arduino[3] складається з вбудованого текстового редактора програмного коду, області повідомлень, вікна виведення тексту (консолі), панелі інструментів з кнопками команд, що часто використовуються, і кількох меню. Для завантаження програм та зв'язку з середовищем розробки до апаратної частини підключається Arduino.

Організовано цикл переривання за таймером 2мс. В загальному асинхронному циклі реалізовано керування світлодіодом плати (блимає з періодом 1 сек).

В основному циклі перевіряються дані з послідовного порту та при появі будь-яких даних забороняється робота переривання по таймеру. Цим імітується збій установок таймера.

Провівши комплекс заходів це дозволило написати надійну програму, але також було використано апаратне скидання, щоб перевстановити всі регістри мікроконтролера. Однією з найпоширеніших помилок, що призводить до зависання програми, є очікування події в безкінечному циклі.

Таким чинов, звернувши увагу на все вище наведене, можемо зробити висновки, що було розроблено, виготовлено та апробовано в дійсних умовах шнековий дозуючий пристрій для фасування тонеру на основі мікропроцесорного контролеру Atmega 328 p на базі плати KEYSTUDIO UNO R3.

Розробили алгоритмічне та програмне забезпечення для роботи Atmega на мові С++. Він повністю відповідає технологічним потребам, легко налаштовується та програмується на вибраних контролерах. Система показала себе як ефективну, програмна сигналізація працює чітко без затримок.

Розроблений програмний код працює, та дає змогу передавати данні по протоколу Modbus.

Розроблений проект у SCADA системі Simplight дає змогу спостерігати за відхиленнями від технологічних норм значеннями температури та вологості,здійснювати керування шиберною заслінкою.

Під час проведення дослідження було випробувано методи підвищення надійності роботи програм та плати Arduino uno.

Список використаних джерел:

[1] Cartridge printing theory / Uninet. (2010). Вилучено із http://www.arbikas.com/view/storage/artides/Cartridge_Print_Theory_eng.pdf.

[2] Гавва, О. М., Беспалько, А. П. & Волочко А. І. (2008). Обладнання для пакування продукції у споживчу тару. Київ: ІАЦ Упаковка.

[3] Построение алгоритмов управления: Руководсвто пользователя (2006). Fort Washington: Honeywell Experion PKS.

[4] Урок 16. Повышение надежности программ для Ардуино. Вилучено із http://mypractic.ru/urok-16-povyshenie-nadezhnosti-programm-dlya-arduino- storozhevoj-tajmer.html

[5] Урок 14. EEPROM в Ардуино. Контроль целостности данных. Вилучено із http://mypractic.ru/urok-14-eeprom-v-arduino-kontrol-celostnosti-dannyx.html

[6] Перекрестний, Ю. & Фурса, О. Розробка програмного коду для зв'язку SCADA системи SIMP LIGHT через MODBUS для керування роботою дозуючого пристрою. Innovations and prospects of world science Proceedings of V International Scientific and Practical Conference Vancouver. (рр.310-318). 2021, Canada.

[7] Перекрестний, Ю. & Фурса, О. Особливості процесу дозування тонеру за допомогою програмних засобів моделювання. Topical issues of modern science, society and education Proceedings of VI International Scientific and Practical Conference. (рр. 450453). 2021, Kharkiv, Ukraine.

Размещено на Allbest.ru