Lectura del transductor de magnetrón invertido Arduino: 3 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Como parte de un proyecto mío en curso aquí, que documenta el progreso continuo de mi incursión en el mundo de la física de partículas de vacío ultra alto, llegó a la parte del proyecto que requería algo de electrónica y codificación.

Compré un medidor de vacío de cátodo frío MKS serie 903 IMT excedente, sin controlador ni lectura. Para algunos antecedentes, los sistemas de vacío ultra alto necesitan varias etapas de sensor para medir adecuadamente la falta de gases en una cámara. A medida que obtiene un vacío cada vez más fuerte, más complicada termina esta medida.

En vacío bajo o vacío aproximado, los medidores de termopar simples pueden hacer el trabajo, pero a medida que extrae más y más de la cámara, necesita algo parecido a un medidor de ionización de gas. Los dos métodos más comunes son los medidores de cátodo caliente y cátodo frío. Los medidores de cátodos calientes funcionan como muchos tubos de vacío, en los que tienen un filamento que hierve los electrones libres, que se aceleran hacia una rejilla. Cualquier molécula de gas en el camino se ionizará y disparará el sensor. Los medidores de cátodo frío utilizan un alto voltaje sin filamento dentro de un magnetrón para producir una ruta de electrones que también ioniza las moléculas de gas locales y dispara el sensor.

Mi medidor se conoce como un medidor de transductor de magnetrón invertido, fabricado por MKS, que integró la electrónica de control con el hardware del medidor. Sin embargo, la salida es un voltaje lineal que coincide con una escala logarítmica utilizada para medir el vacío. Esto es para lo que programaremos nuestro arduino.

Paso 1: ¿Qué se necesita?

Si eres como yo, tratando de construir un sistema de vacío a bajo precio, conseguir cualquier medidor que puedas es lo que te conformarás. Afortunadamente, muchos fabricantes de medidores construyen medidores de esta manera, donde el medidor genera un voltaje que puede usarse en su propio sistema de medición. Sin embargo, para este instructable específicamente, necesitará:

• 1 Sensor de vacío de cátodo frío MKS HPS serie 903 AP IMT
• 1 arduino uno
• 1 pantalla LCD estándar de caracteres de 2x16
• Potenciómetro de 10k ohmios
• conector hembra DSUB-9
• cable serial DB-9
• divisor de voltaje

Paso 2: ¡Código

Entonces, tengo algo de experiencia con arduino, como jugar con la configuración de RAMPS de mis impresoras 3D, pero no tenía experiencia escribiendo código desde cero, así que este fue mi primer proyecto real. Estudié muchas guías de sensores y las modifiqué para entender cómo podía usarlas con mi sensor. Al principio, la idea era ir con una tabla de búsqueda como he visto otros sensores, pero terminé usando la capacidad de punto flotante del arduino para realizar una ecuación log / lineal basada en la tabla de conversión proporcionada por MKS en el manual.

El siguiente código simplemente establece A0 como una unidad de punto flotante para el voltaje, que es 0-5v del divisor de voltaje. Luego se calcula de nuevo a una escala de 10v y se interpola usando la ecuación P = 10 ^ (v-k) donde p es la presión, v es el voltaje en una escala de 10v yk es la unidad, en este caso torr, representada por 11.000. Calcula eso en punto flotante, luego lo muestra en una pantalla LCD en notación científica usando dtostre.

#include #include // inicializa la biblioteca con los números de los pines de la interfaz LiquidCrystal lcd (12, 11, 5, 4, 3, 2); // la rutina de configuración se ejecuta una vez cuando presionas reset: void setup () {/ / inicializar la comunicación en serie a 9600 bits por segundo: Serial.begin (9600); pinMode (A0, ENTRADA); // A0 se establece como entrada #define PRESSURE_SENSOR A0; lcd. comienzo (16, 2); lcd.print ("Instrumentos MKS"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("cátodo frío IMT"); retraso (6500); lcd.clear (); lcd.print ("Presión manométrica:"); } // la rutina del ciclo se repite una y otra vez para siempre: void loop () {float v = analogRead (A0); // v es el voltaje de entrada establecido como unidad de punto flotante en analogRead v = v * 10.0 / 1024; // v es el voltaje del divisor de 0-5v medido de 0 a 1024 calculado a 0v a 10v scale float p = pow (10, v - 11.000); // p es la presión en torr, que está representada por k en la ecuación [P = 10 ^ (vk)] que es- // -11.000 (K = 11.000 para Torr, 10.875 para mbar, 8.000 para micrones, 8.875 para Pascal) Serial.print (v); presión de carbón E [8]; dtostre (p, presiónE, 1, 0); // formato científico con 1 decimal lcd.setCursor (0, 1); lcd.print (presiónE); lcd.print ("Torr"); }

Paso 3: prueba

Realicé las pruebas utilizando una fuente de alimentación externa, en incrementos de 0-5v. Luego realicé los cálculos manualmente y me aseguré de que coincidieran con el valor mostrado. Parece leerse ligeramente por una cantidad muy pequeña, sin embargo, esto no es realmente importante, ya que está dentro de mis especificaciones necesarias.

Este proyecto fue un gran primer proyecto de código para mí, y no lo habría terminado si no fuera por la fantástica comunidad arduino: 3

Las innumerables guías y proyectos de sensores realmente ayudaron a descubrir cómo hacer esto. Hubo mucho ensayo y error y muchos atascos. Pero al final, estoy extremadamente feliz con cómo salió esto, y honestamente, la experiencia de ver el código que hiciste hacer lo que se supone que debe hacer por primera vez es bastante asombrosa.