Lecture du transducteur de magnétron inversé Arduino : 3 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Dans le cadre d'un de mes projets en cours ici, documentant les progrès continus de mon incursion dans le monde de la physique des particules à ultra-vide, il s'agissait de la partie du projet qui nécessitait de l'électronique et du codage.

J'ai acheté une jauge à vide à cathode froide MKS série 903 IMT excédentaire, sans contrôleur ni affichage. Pour certains renseignements généraux, les systèmes à ultra-vide ont besoin de divers étages de capteurs pour mesurer correctement le manque de gaz dans une chambre. Plus vous obtenez un vide de plus en plus fort, plus cette mesure est compliquée.

À faible vide ou à vide grossier, de simples jauges à thermocouple peuvent faire le travail, mais à mesure que vous en retirez de plus en plus de la chambre, vous avez besoin de quelque chose qui ressemble à une jauge à ionisation de gaz. Les deux méthodes les plus courantes sont les jauges à cathode chaude et à cathode froide. Les jauges à cathode chaude fonctionnent comme de nombreux tubes à vide, dans lesquelles elles ont un filament qui fait bouillir des électrons libres, qui sont accélérés vers une grille. Toute molécule de gaz sur le chemin ionisera et déclenchera le capteur. Les jauges à cathode froide utilisent une haute tension sans filament à l'intérieur d'un magnétron pour produire un chemin d'électrons qui ionise également les molécules de gaz locales et déclenche le capteur.

Ma jauge est connue sous le nom de jauge à transducteur à magnétron inversé, fabriquée par MKS, qui a intégré l'électronique de commande au matériel de la jauge elle-même. Cependant, la sortie est une tension linéaire qui coïncide avec une échelle logarithmique utilisée pour mesurer le vide. C'est pour cela que nous allons programmer notre arduino.

Étape 1: Que faut-il ?

Si vous êtes comme moi, en train d'essayer de construire un système d'aspiration à bon marché, d'obtenir n'importe quelle jauge possible est ce que vous vous contenterez. Heureusement, de nombreux fabricants de jauges construisent des jauges de cette façon, où la jauge délivre une tension qui peut être utilisée dans votre propre système de mesure. Pour ce instructable spécifiquement cependant, vous aurez besoin de:

• 1 capteur de vide à cathode froide MKS HPS série 903 AP IMT
• 1 arduino uno
• 1 écran LCD standard 2x16 caractères
• potentiomètre 10k ohms
• connecteur DSUB-9 femelle
• câble série DB-9
• diviseur de tension

Étape 2: Codez

J'ai donc une certaine expérience avec arduino, comme jouer avec la configuration RAMPS de mes imprimantes 3D, mais je n'avais pas d'expérience dans l'écriture de code à partir de zéro, c'était donc mon premier vrai projet. J'ai étudié beaucoup de guides de capteurs et les ai modifiés pour comprendre comment je pourrais les utiliser avec mon capteur. Au début, l'idée était d'utiliser une table de recherche comme j'ai vu d'autres capteurs, mais j'ai fini par utiliser la capacité de virgule flottante de l'arduino pour effectuer une équation log/linéaire basée sur la table de conversion fournie par MKS dans le manuel.

Le code ci-dessous définit simplement A0 comme unité à virgule flottante pour la tension, qui est comprise entre 0 et 5 V du diviseur de tension. Ensuite, il est recalculé à une échelle de 10v et interpolé à l'aide de l'équation P=10^(v-k) où p est la pression, v est la tension sur une échelle de 10v et k est l'unité, dans ce cas le torr, représenté par 11.000. Il calcule cela en virgule flottante, puis l'affiche sur un écran LCD en notation scientifique à l'aide de dtostre.

#include #include // initialise la bibliothèque avec les numéros des broches de l'interface LiquidCrystal lcd (12, 11, 5, 4, 3, 2); // la routine de configuration s'exécute une fois lorsque vous appuyez sur reset: void setup() { / / initialiser la communication série à 9600 bits par seconde: Serial.begin(9600); pinMode (A0, ENTREE); //A0 est défini comme entrée #define PRESSURE_SENSOR A0; lcd.begin (16, 2); lcd.print("Instruments MKS"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Cathode froide IMT"); retard (6500); lcd.clear(); lcd.print("Pression manométrique:"); }// la routine de boucle s'exécute encore et encore pour toujours: void loop() { float v = analogRead(A0); //v est la tension d'entrée définie comme unité à virgule flottante sur analogRead v = v * 10,0 / 1024; //v est la tension du diviseur 0-5v mesurée de 0 à 1024 calculée à l'échelle 0v à 10v float p = pow(10, v - 11.000); //p est la pression en torr, qui est représentée par k dans l'équation [P=10^(vk)] qui est- // -11.000 (K = 11.000 pour Torr, 10.875 pour mbar, 8.000 pour microns, 8.875 pour Pascal) Serial.print(v); pression du charbonE[8]; dtostre(p, pressionE, 1, 0); // format scientifique avec 1 décimale lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(pressionE); lcd.print("Torr"); }

Étape 3: Tester

J'ai effectué les tests en utilisant une alimentation externe, par incréments de 0-5v. J'ai ensuite effectué les calculs manuellement et je me suis assuré qu'ils correspondaient à la valeur affichée. Il semble que la lecture soit légèrement différente, mais ce n'est pas vraiment important, car cela correspond aux spécifications dont j'ai besoin.

Ce projet était un énorme premier projet de code pour moi, et je ne l'aurais pas terminé sans la fantastique communauté arduino:3

Les innombrables guides et projets de capteurs ont vraiment aidé à comprendre comment procéder. Il y a eu beaucoup d'essais et d'erreurs, et beaucoup de blocages. Mais à la fin, je suis extrêmement content de la façon dont cela est sorti, et honnêtement, l'expérience de voir le code que vous avez fait faire ce qu'il est censé faire pour la première fois est assez impressionnante.