Das Vakuummeter für den manometrischen Konverter PMT-2
Hallo GeekTimes! Vor nicht allzu langer Zeit begann ich mit der Montage einer Installation von Ionenplasma (Magnetron) -Sputtern (
Teil 1 ). Beim Testen und Arbeiten mit der Installation wurden viele Entscheidungen getroffen, um sie zu modernisieren und zu verbessern.
Eine dieser Verbesserungen war die Einführung eines Vakuummeters in die Anlage zur Messung der Vakuumtiefe. Angesichts der Tatsache, dass eine meiner persönlichen Anforderungen die Mobilität der Installation und die Position aller ihrer Komponenten im Gerätegehäuse ist, musste ich auf externe Vakuummeter wie VIT-2 verzichten. Darüber hinaus muss ich den Moment der budgetären Herstellung der Anlage beobachten, und die gekauften Vakuummeter sind nicht billig genug. Ich habe mich für die PMT-2-Lampe als Erkennungsgerät entschieden, da ich wenig Erfahrung damit hatte und die Kosten durchaus akzeptabel sind.
Wie funktioniert dieser Messumformer? Das Funktionsprinzip von thermischen (Thermoelement-) Wandlern, zu denen die PMT-2-Lampe gehört, basiert auf der Abhängigkeit der molekularen Wärmeleitfähigkeit eines Gases von seinem Druck. Die Wärmeübertragung erfolgt von einem dünnen Metallfaden, der durch elektrischen Strom durch ein verdünntes Gas erwärmt wird, zu einer Vakuumpumpe bei Raumtemperatur.
In dem PMT-2-Thermoelementwandler sind die Halter (1) in einem Glaskolben befestigt, an dem eine V-förmige dünne Drahtheizung (2) durch Punktschweißen befestigt ist, an dessen Mittelpunkt eine Platin-Platin-Rhodium-Thermoelementverbindung (3) geschweißt ist.
Ein konstanter Strom IH wird durch das Heizungsfilament (2) geleitet, das den Thermoelementübergang (3) erwärmt, und Thermo E.D.S. erscheint in seinem Stromkreis. Da die Temperatur des Heizgeräts vom Druck (Dichte) des Gases abhängt, führt seine Änderung zu einer Änderung des E.D.S. Thermoelemente, die mit einem Millivoltmeter (5) gemessen werden, und der Filamentstrom IN werden von einem Rheostat geregelt und von einer Vorrichtung (6) gemessen.
Die PMT-2-Lampe ist ein ziemlich grobes Druckmessgerät, das unter dem HIT geschärft wurde. Im versiegelten Zustand kalibriert. Der Glühstrom wird auf der HIT-Skala ausgewählt, 100 Teilungen - der Glühstrom.
Nachdem die Lampe gelötet wurde (abgeschnitten, es ist wie eine Ampulle), wird sie in das Vakuumsystem eingelötet.
Fahren wir nun mit der Beschreibung des Designs meines Vakuummessgeräts fort: Bevor Sie Messwerte von der Lampe erhalten, müssen Sie das Filament mit Strom versorgen und ca. 100 mA (112–116 mA) anlegen. Zu diesem Zweck wurde ein bei eBay gekaufter Spannungsregler verwendet und zusammen mit einem in Reihe geschalteten Widerstand an die Lampe angeschlossen. Da der Regler bei seinem niedrigsten Spannungswert einen sehr großen Stromwert ergab, mussten wir einen Widerstand verwenden.
Die Vakuummessung impliziert eine Spannungsmessung im Millivolt-Bereich. Dazu wurde alles auf demselben Handelsportal von komplizierter Elektronik gekauft: der Arduino Uno-Mikrocontroller-Karte, dem LCD1602-Modul und dem ADS1115 ADC auf 16 Bit.
Es gibt 4 analoge Kanäle im ADC-Modul, ich habe nur einen verwendet und die Arduino SDA- und SCL-Eingänge mit den entsprechenden Anschlüssen des ADC-Moduls verbunden. Und ich habe das Thermoelement an die Klemmen GND und A0 des Moduls angeschlossen.
Daraufhin wurde die gesamte Verbindung beendet und Sie können mit der Beschreibung der Firmware fortfahren (Skizze):
#include <LiquidCrystal.h> #include <EEPROM.h> #include <Wire.h> #include <Adafruit_ADS1015.h> Adafruit_ADS1115 ads; LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); long val = 0; long zero = 0; int V = 0; int F = 0; int Time = 100; void setup() { lcd.begin(16, 2); Serial.begin(9600); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("CybSys presents"); // // ads.setGain(GAIN_TWOTHIRDS); // 2/3x gain +/- 6.144V 1 bit = 3mV 0.1875mV (default) // ads.setGain(GAIN_ONE); // 1x gain +/- 4.096V 1 bit = 2mV 0.125mV // ads.setGain(GAIN_TWO); // 2x gain +/- 2.048V 1 bit = 1mV 0.0625mV // ads.setGain(GAIN_FOUR); // 4x gain +/- 1.024V 1 bit = 0.5mV 0.03125mV // ads.setGain(GAIN_EIGHT); // 8x gain +/- 0.512V 1 bit = 0.25mV 0.015625mV ads.setGain(GAIN_SIXTEEN); // 16x gain +/- 0.256V 1 bit = 0.125mV 0.0078125mV ads.begin(); } void loop() { int16_t adc0; lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Press: "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Vol:"); adc0 = ads.readADC_SingleEnded(0); float voltage = (adc0 * (0.256/32767.5))*1000; float pres = 2.217*exp(-voltage/0.3134)+0.175*exp(-voltage/1.97)+543.59*exp(- voltage/211689.45)+(-543.57); lcd.setCursor(7,0); lcd.print(pres,5); lcd.setCursor(5,1); lcd.print (voltage,5); Serial.print("Vol:"); Serial.println(voltage, 5); delay(200); }
Der Firmware-Text ist weder kompliziert noch umfangreich, da hauptsächlich Bibliotheksfunktionen verwendet werden. Die Hauptschwierigkeit trat nur bei der Umrechnung der Spannungswerte in Druckwerte auf, da diese Abhängigkeit nicht linear ist.
Diese Kalibrierungsabhängigkeit wurde digitalisiert und belichtet, wodurch eine Formel erhalten wurde, nach der der reduzierte Druck ziemlich genau berechnet wird.
Betrieb des Videogeräts:
Für die weitere Umsetzung meines Projekts möchte ich die Pumpe aus dem Inneren der Anlage herauswerfen, obwohl ihre Kapazität nicht ausreicht und viel Platz einnimmt. Stattdessen erscheint ein Magnetron-Kühlsystem (ein Kühler mit Kühler und eine Pumpe, möglicherweise ist noch ein kleines abgedichtetes Volumen mit Kühlmittel vorhanden). Ich möchte die Schläuche durch normale vakuumverstärkte Schläuche ersetzen (sie sind nicht sehr teuer). Natürlich müssen Sie ein Vakuummesssystem mit einer Lampe (mindestens das gleiche PMT-2) einbauen. Und wahrscheinlich das Schwierigste: Die Implementierung einer normalen Basis (ich habe jetzt Textolith) und eines Magnetrons möchte ich all dies aus Aluminium realisieren, da die passende Basisebene mit einer Kappe poliert werden sollte (dies funktioniert nicht mit einem Textolithen) und das Magnetron immer noch nicht erneuert wird Ich möchte mich mit Edelstahl beschäftigen und werde fast alle Teile aus Duraluminium auf dem
CNC-Portal ausführen, das ich auch zusammenbaue. Ich möchte auch die weiße Scheibe aus dem LATR herauswerfen und stattdessen das Laufwerk, z. B. SD, einsetzen und das Potentiometer vom Armaturenbrett aus steuern. Und in sehr ferner Zukunft sollten Sie LATR ganz loswerden.