Odczyt przetwornika z odwróconym magnetronem Arduino: 3 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

W ramach mojego projektu, dokumentującego nieustanny postęp mojej wyprawy w świat fizyki cząstek ultrawysokiej próżni, doszedłem do części projektu, która wymagała trochę elektroniki i kodowania.

Kupiłem nadmiarowy wakuometr MKS serii 903 IMT z zimną katodą, bez kontrolera i odczytu. Dla pewnego tła, systemy ultrawysokiej próżni wymagają różnych stopni czujnika, aby prawidłowo zmierzyć brak gazów w komorze. Im większa i silniejsza próżnia, tym bardziej skomplikowany jest ten pomiar.

Przy niskiej lub szorstkiej próżni, proste wskaźniki termopary mogą wykonać zadanie, ale gdy coraz więcej usuwasz z komory, potrzebujesz czegoś podobnego do miernika jonizacji gazu. Dwie najbardziej popularne metody to mierniki z gorącą katodą i zimną katodą. Mierniki z gorącą katodą działają jak wiele lamp próżniowych, w których mają włókno, które odparowuje wolne elektrony, które są przyspieszane w kierunku siatki. Wszelkie cząsteczki gazu na drodze jonizują i wyzwalają czujnik. Mierniki z zimną katodą wykorzystują wysokie napięcie bez żarnika wewnątrz magnetronu, aby wytworzyć ścieżkę elektronu, która również jonizuje lokalne cząsteczki gazu i wyzwala czujnik.

Mój miernik jest znany jako odwrócony przetwornik magnetronowy, wyprodukowany przez MKS, który zintegrował elektronikę sterującą z samym osprzętem miernika. Jednak wyjście jest napięciem liniowym, które pokrywa się ze skalą logarytmiczną używaną do pomiaru próżni. Do tego będziemy programować nasze arduino.

Krok 1: Co jest potrzebne?

Jeśli jesteś podobny do mnie, próbując zbudować system próżniowy tanio, uzyskanie dowolnego miernika jest tym, na co zadowolisz się. Na szczęście wielu producentów mierników buduje mierniki w ten sposób, gdzie miernik wyprowadza napięcie, które można wykorzystać we własnym systemie pomiarowym. Jednak do tego konkretnego instruktażu będziesz potrzebować:

• 1 czujnik podciśnienia z zimną katodą MKS serii HPS 903 AP IMT
• 1 arduino
• 1 standardowy wyświetlacz LCD 2x16 znaków
• Potencjometr 10k omów
• złącze żeńskie DSUB-9
• kabel szeregowy DB-9
• dzielnik napięcia

Krok 2: Kod

Tak więc, mam pewne doświadczenie z arduino, jak bawienie się konfiguracją RAMPS moich drukarek 3D, ale nie miałem doświadczenia w pisaniu kodu od podstaw, więc to był mój pierwszy prawdziwy projekt. Przestudiowałem wiele przewodników po czujnikach i zmodyfikowałem je, aby zrozumieć, w jaki sposób mogę ich używać z moim czujnikiem. Początkowo pomysł polegał na skorzystaniu z tabeli przeglądowej, tak jak widziałem inne czujniki, ale w końcu wykorzystałem zdolność zmiennoprzecinkową arduino do wykonania równania log/liniowego na podstawie tabeli konwersji dostarczonej przez MKS w instrukcji.

Poniższy kod po prostu ustawia A0 jako jednostkę zmiennoprzecinkową dla napięcia, która wynosi 0-5 V z dzielnika napięcia. Następnie jest obliczane z powrotem do skali 10V i interpolowane za pomocą równania P=10^(v-k), gdzie p jest ciśnieniem, v jest napięciem w skali 10V, a k jest jednostką, w tym przypadku torr, reprezentowaną przez 11.000. Oblicza to w postaci zmiennoprzecinkowej, a następnie wyświetla na ekranie LCD w notacji naukowej za pomocą dtostre.

#include #include // zainicjuj bibliotekę numerami pinów interfejsu LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);// procedura konfiguracji uruchamia się raz po naciśnięciu przycisku reset: void setup() { / / zainicjuj komunikację szeregową z prędkością 9600 bitów na sekundę: Serial.begin(9600); pinMode(A0, WEJŚCIE); //A0 jest ustawione jako wejście #define PRESSURE_SENSOR A0; lcd.początek(16, 2); lcd.print("Instrumenty MKS"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Zimna katoda IMT"); opóźnienie(6500); lcd.clear(); lcd.print("Ciśnienie manometru:"); }// procedura pętli działa w kółko w nieskończoność: void loop() { float v = analogRead(A0); //v to napięcie wejściowe ustawione jako jednostka zmiennoprzecinkowa na analogRead v = v * 10.0 / 1024; //v to napięcie dzielnika 0-5V mierzone od 0 do 1024 przeliczone na skala float od 0v do 10v p = pow(10, v - 11.000); //p to ciśnienie w torach, które jest reprezentowane przez k w równaniu [P=10^(vk)], które wynosi - // -11.000 (K = 11.000 dla Torr, 10.875 dla mbar, 8.000 dla mikronów, 8,875 dla Pascala) Serial.print(v); ciśnienie węgla E[8]; dtostre(p, ciśnienieE, 1, 0); // format naukowy z 1 miejscem po przecinku lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(naciskE); lcd.print("Torr"); }

Krok 3: Testowanie

Testy wykonałem przy użyciu zewnętrznego zasilacza, w krokach od 0-5v. Następnie ręcznie wykonałem obliczenia i upewniłem się, że zgadzają się z wyświetlaną wartością. Wydaje się, że odczytuje się nieznacznie o bardzo małą ilość, jednak nie jest to naprawdę ważne, ponieważ mieści się w mojej potrzebnej specyfikacji.

Ten projekt był dla mnie ogromnym pierwszym projektem kodu i nie ukończyłbym go, gdyby nie fantastyczna społeczność arduino:3

Niezliczone przewodniki i projekty czujników naprawdę pomogły w ustaleniu, jak to zrobić. Było wiele prób i błędów i wiele utknięć. Ale w końcu jestem bardzo zadowolony z tego, jak to wyszło i szczerze mówiąc, doświadczenie zobaczenia kodu, który stworzyłeś, robi to, co powinien po raz pierwszy, jest całkiem niesamowite.