Đọc đầu dò nam châm đảo ngược Arduino: 3 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Là một phần của dự án đang diễn ra của tôi ở đây, ghi lại tiến trình liên tục trong quá trình tôi bước vào thế giới vật lý hạt Chân không siêu cao, đó là một phần của dự án yêu cầu một số thiết bị điện tử và mã hóa.

Tôi đã mua một máy đo chân không cực âm lạnh MKS sê-ri 903 IMT dư, không có bộ điều khiển hoặc đầu đọc. Đối với một số nền, các hệ thống chân không siêu cao cần các giai đoạn cảm biến khác nhau để đo đúng sự thiếu khí trong buồng. Khi bạn nhận được một chân không mạnh hơn và mạnh hơn, phép đo này càng phức tạp hơn.

Ở chân không thấp, hoặc chân không thô, các đồng hồ đo cặp nhiệt điện đơn giản có thể thực hiện công việc, nhưng khi bạn lấy ra khỏi buồng ngày càng nhiều, bạn cần một cái gì đó tương tự như một máy đo ion hóa khí. Hai phương pháp phổ biến nhất là đồng hồ đo catốt nóng và catốt lạnh. Đồng hồ đo catốt nóng hoạt động giống như nhiều ống chân không, trong đó chúng có một dây tóc làm sôi các electron tự do, được gia tốc về phía lưới. Bất kỳ phân tử khí nào cản đường sẽ ion hóa và tác động vào cảm biến. Đồng hồ đo catốt lạnh sử dụng một điện áp cao không có dây tóc bên trong một magnetron để tạo ra một đường dẫn điện tử cũng làm ion hóa các phân tử khí cục bộ và di chuyển cảm biến.

Máy đo của tôi được gọi là máy đo bộ chuyển đổi magnetron đảo ngược, được sản xuất bởi MKS, tích hợp thiết bị điện tử điều khiển với chính phần cứng của máy đo. Tuy nhiên, đầu ra là một điện áp tuyến tính trùng với thang logarit được sử dụng để đo độ chân không. Đây là những gì chúng tôi sẽ lập trình arduino của mình để làm.

Bước 1: Cần gì?

Nếu bạn giống như tôi, cố gắng xây dựng một hệ thống chân không với giá rẻ, lấy bất cứ dụng cụ đo nào bạn có thể là những gì bạn sẽ giải quyết. May mắn thay, nhiều nhà sản xuất đồng hồ đo chế tạo đồng hồ đo theo cách này, nơi đồng hồ đo tạo ra một điện áp có thể được sử dụng trong hệ thống đo lường của riêng bạn. Tuy nhiên, đối với hướng dẫn cụ thể này, bạn sẽ cần:

• 1 MKS HPS series 903 AP IMT cảm biến chân không cực âm lạnh
• 1 arduino una
• 1 màn hình hiển thị ký tự LCD 2x16 tiêu chuẩn
• Chiết áp 10k ohm
• đầu nối DSUB-9 cái
• cáp nối tiếp DB-9
• chia điện áp

Bước 2: Mã

Vì vậy, tôi có một số kinh nghiệm với arduino, như làm rối với cấu hình RAMPS của máy in 3d của tôi, nhưng tôi không có kinh nghiệm viết mã từ đầu, vì vậy đây là dự án thực sự đầu tiên của tôi. Tôi đã nghiên cứu rất nhiều hướng dẫn cảm biến và sửa đổi chúng để hiểu cách tôi có thể sử dụng chúng với cảm biến của mình. Lúc đầu, ý tưởng là đi với một bảng tra cứu như tôi đã thấy các cảm biến khác, nhưng cuối cùng tôi đã sử dụng khả năng dấu phẩy động của arduino để thực hiện một phương trình log / tuyến tính dựa trên bảng chuyển đổi được cung cấp bởi MKS trong sách hướng dẫn.

Đoạn mã dưới đây chỉ đơn giản đặt A0 làm đơn vị dấu chấm động cho điện áp, là 0-5v từ bộ chia điện áp. Sau đó, nó được tính toán ngược lại đến thang 10v và được nội suy bằng cách sử dụng phương trình P = 10 ^ (v-k) trong đó p là áp suất, v là điện áp trên thang 10v và k là đơn vị, trong trường hợp này là torr, được biểu thị bằng 11.000. Nó tính toán điều đó bằng dấu phẩy động, sau đó hiển thị nó trên màn hình LCD dưới dạng ký hiệu khoa học bằng cách sử dụng dtostre.

#include #include // khởi tạo thư viện bằng số chân giao diện LiquidCrystal lcd (12, 11, 5, 4, 3, 2); // quy trình thiết lập chạy một lần khi bạn nhấn reset: void setup () {/ / khởi tạo giao tiếp nối tiếp với tốc độ 9600 bit mỗi giây: Serial.begin (9600); pinMode (A0, INPUT); // A0 được đặt làm đầu vào #define PRESSURE_SENSOR A0; lcd.begin (16, 2); lcd.print ("Dụng cụ MKS"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("IMT Cold Cathode"); chậm trễ (6500); lcd.clear (); lcd.print ("Đo Áp suất:"); } // thói quen lặp đi lặp lại mãi mãi: void loop () {float v = analogRead (A0); // v là điện áp đầu vào được đặt dưới dạng đơn vị dấu chấm động trên analogRead v = v * 10.0 / 1024; // v là điện áp bộ chia 0-5v đo từ 0 đến 1024 tính ra thang đo 0v đến 10v float p = pow (10, v - 11.000); // p là áp suất tính bằng torr, được biểu thị bằng k trong phương trình [P = 10 ^ (vk)] là- // -11.000 (K = 11.000 đối với Torr, 10.875 đối với mbar, 8.000 đối với micrômet, 8.875 đối với Pascal) Serial.print (v); char ápE [8]; dtostre (p, áp suấtE, 1, 0); // định dạng khoa học với 1 chữ số thập phân lcd.setCursor (0, 1); lcd.print (áp suấtE); lcd.print ("Torr"); }

Bước 3: Kiểm tra

Tôi đã thực hiện các bài kiểm tra bằng cách sử dụng nguồn điện bên ngoài, ở dạng tăng dần 0-5v. Sau đó, tôi thực hiện các phép tính theo cách thủ công và đảm bảo rằng chúng đồng ý với giá trị được hiển thị. Nó có vẻ hơi bị đọc bởi một lượng rất nhỏ, tuy nhiên điều này không thực sự quan trọng, vì nó nằm trong thông số kỹ thuật cần thiết của tôi.

Dự án này là một dự án mã đầu tiên rất lớn đối với tôi, và tôi sẽ không hoàn thành nó nếu nó không có cộng đồng arduino tuyệt vời: 3

Vô số hướng dẫn và dự án cảm biến thực sự giúp tìm ra cách thực hiện điều này. Đã có rất nhiều thử nghiệm và sai lầm, và rất nhiều khó khăn. Nhưng cuối cùng, tôi cực kỳ hài lòng với cách điều này xuất hiện và thành thật mà nói, trải nghiệm nhìn thấy mã bạn thực hiện làm những gì nó được cho là lần đầu tiên khá tuyệt vời.