قراءة محول المغنطرون المعكوس من Arduino: 3 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

كجزء من مشروع مستمر لي هنا ، لتوثيق التقدم المستمر في غزوتي في عالم فيزياء الجسيمات ذات الفراغ الفائق ، جاء هذا الجزء من المشروع الذي يتطلب بعض الإلكترونيات والترميز.

لقد اشتريت فائضًا من سلسلة MKS 903 IMT مقياس فراغ الكاثود البارد ، بدون وحدة تحكم أو قراءات. بالنسبة لبعض الخلفية ، تحتاج أنظمة الفراغ العالية جدًا إلى مراحل استشعار مختلفة لقياس نقص الغازات في الغرفة بشكل صحيح. كلما حصلت على فراغ أقوى وأقوى ، زاد تعقيد هذا القياس.

في حالة الفراغ المنخفض أو الفراغ الخشن ، يمكن لمقاييس مزدوجة حرارية بسيطة القيام بهذه المهمة ، ولكن عندما تزيل المزيد والمزيد من الحجرة ، فإنك تحتاج إلى شيء يشبه مقياس تأين الغاز. الطريقتان الأكثر شيوعًا هما مقاييس الكاثود الساخن والكاثود البارد. تعمل مقاييس الكاثود الساخن مثل العديد من الأنابيب المفرغة ، حيث تحتوي على خيوط تغلي الإلكترونات الحرة ، والتي يتم تسريعها باتجاه الشبكة. أي جزيئات غاز في الطريق ستؤين المجس وتعطله. تستخدم مقاييس الكاثود الباردة جهدًا عاليًا بدون خيوط داخل مغنطرون لإنتاج مسار إلكترون يؤين أيضًا جزيئات الغاز المحلية ويقوم برحلات المستشعر.

يُعرف المقياس الخاص بي بمقياس محول مغناطيسي مقلوب ، مصنوع بواسطة MKS ، والذي دمج إلكترونيات التحكم مع أجهزة القياس نفسها. ومع ذلك ، فإن الناتج هو جهد خطي يتزامن مع مقياس لوغاريتمي يستخدم لقياس الفراغ. هذا ما سنقوم ببرمجة اردوينو لدينا للقيام به.

الخطوة الأولى: ما المطلوب؟

إذا كنت مثلي ، تحاول بناء نظام فراغ بثمن بخس ، فإن الحصول على أي مقياس يمكنك الحصول عليه هو ما ستستقر عليه. لحسن الحظ ، يبني العديد من مصنعي المقاييس مقاييس بهذه الطريقة ، حيث يُخرج المقياس جهدًا يمكن استخدامه في نظام القياس الخاص بك. بالنسبة إلى هذا التوجيه على وجه التحديد ، ستحتاج إلى:

• 1 MKS HPS series 903 AP IMT مستشعر فراغ الكاثود البارد
• 1 اردوينو أونو
• 1 شاشة عرض 2x16 LCD قياسية
• 10 كيلو أوم الجهد
• موصل DSUB-9 أنثى
• كابل DB-9 التسلسلي
• مقسم الفولت

الخطوة الثانية: الكود

لذا ، لدي بعض الخبرة مع اردوينو ، مثل العبث بتكوين RAMPS للطابعات ثلاثية الأبعاد ، لكن لم يكن لدي خبرة في كتابة الكود من الألف إلى الياء ، لذلك كان هذا أول مشروع حقيقي لي. لقد درست الكثير من أدلة المستشعرات وقمت بتعديلها لفهم كيف يمكنني استخدامها مع المستشعر الخاص بي. في البداية ، كانت الفكرة هي استخدام جدول بحث كما رأيت مستشعرات أخرى ، لكن انتهى بي الأمر باستخدام قدرة النقطة العائمة في اردوينو لإجراء معادلة سجل / خطية بناءً على جدول التحويل المقدم من MKS في الدليل.

يحدد الكود أدناه ببساطة A0 كوحدة نقطة عائمة للجهد ، وهي 0-5 فولت من مقسم الجهد. ثم يتم حسابه مرة أخرى حتى مقياس 10 فولت ويتم استيفائه باستخدام المعادلة P = 10 ^ (v-k) حيث p هو الضغط ، v هو الجهد على مقياس 10v و k هي الوحدة ، في هذه الحالة torr ، ممثلة بـ 11.000. يحسب ذلك في النقطة العائمة ، ثم يعرضه على شاشة LCD بالتدوين العلمي باستخدام dtostre.

#include #include // تهيئة المكتبة بأرقام دبابيس الواجهة LiquidCrystal lcd (12 ، 11 ، 5 ، 4 ، 3 ، 2) ؛ // يتم تشغيل روتين الإعداد مرة واحدة عند الضغط على إعادة تعيين: إعداد باطل () {/ / تهيئة الاتصال التسلسلي بسرعة 9600 بت في الثانية: Serial.begin (9600)؛ pinMode (A0، INPUT) ؛ // تم تعيين A0 كمدخل # تعريف PRESSURE_SENSOR A0 ؛ lcd.begin (16 ، 2) ؛ lcd.print ("أدوات MKS") ؛ lcd.setCursor (0 ، 1) ؛ lcd.print ("كاثود بارد IMT") ؛ تأخير (6500) ؛ lcd.clear () ؛ lcd.print ("مقياس الضغط:") ؛ } // يعمل روتين الحلقة مرارًا وتكرارًا إلى الأبد: void loop () {float v = analogRead (A0)؛ // v هو جهد الإدخال المحدد كوحدة نقطة عائمة على analogRead v = v * 10.0 / 1024 ؛ // v هو جهد مقسم من 0-5 فولت يقاس من 0 إلى 1024 محسوبًا إلى 0 فولت إلى 10 فولت تعويم المقياس p = pow (10 ، v - 11.000) ؛ // p هو الضغط في torr ، والذي يمثله k في المعادلة [P = 10 ^ (vk)] وهو- // -11.000 (K = 11.000 لـ Torr ، و 10.875 لـ mbar ، و 8.000 للميكرونات ، و 8.875 لـ Pascal) Serial.print (v) ؛ ضغط الفحم E [8] ؛ dtostre (p ، pressureE ، 1 ، 0) ؛ // تنسيق علمي مع 1 منزلة عشرية lcd.setCursor (0 ، 1) ؛ lcd.print (الضغط E) ؛ lcd.print ("تور") ؛ }

الخطوة الثالثة: الاختبار

أجريت الاختبارات باستخدام مصدر طاقة خارجي ، بزيادات من 0-5 فولت. ثم أجريت العمليات الحسابية يدويًا وتأكدت من موافقتهم على القيمة المعروضة. يبدو أنها تمت قراءتها قليلاً بكمية صغيرة جدًا ، ولكن هذا ليس مهمًا حقًا ، لأنه ضمن المواصفات المطلوبة.

كان هذا المشروع أول مشروع برمجي ضخم بالنسبة لي ، ولم أكن لأنتهي منه لولا مجتمع اردوينو الرائع: 3

ساعدت الأدلة التي لا حصر لها ومشاريع الاستشعار حقًا في معرفة كيفية القيام بذلك. كان هناك الكثير من التجربة والخطأ ، والكثير من التعثر. لكن في النهاية ، أنا سعيد جدًا بكيفية ظهور ذلك ، وبصراحة ، فإن تجربة رؤية الشفرة التي قمت بإنشائها تفعل ما يفترض أن تفعله لأول مرة رائعة جدًا.