O medidor de vácuo para o conversor manométrico PMT-2
Oi GeekTimes! Não faz muito tempo, comecei a montar uma instalação de pulverização de plasma de íons (magnetron) (
Parte 1 ). No processo de teste e trabalho com a instalação, muitas decisões foram tomadas para modernizá-la e melhorá-la.
Uma dessas melhorias foi a introdução de um medidor de vácuo na instalação para medir a profundidade do vácuo. Como um dos meus requisitos pessoais é a mobilidade da instalação e a localização de todos os seus componentes dentro da caixa do dispositivo, tive que abandonar os medidores de vácuo externos, como o VIT-2. Além disso, preciso observar o momento da fabricação orçamentária da instalação, e os medidores de vácuo adquiridos não são baratos o suficiente. Escolhi a lâmpada PMT-2 como um dispositivo de detecção, pois tinha pouca experiência em trabalhar com ela e seu custo é bastante aceitável.
Então, como esse conversor de medidores funciona? O princípio de operação dos conversores térmicos (termopares) aos quais a lâmpada PMT-2 pertence é baseado na dependência da condutividade térmica molecular de um gás em sua pressão. A transferência de calor ocorre de um fino filamento metálico aquecido por corrente elétrica através de um gás rarefeito para uma bomba de vácuo em temperatura ambiente.
No conversor de termopar PMT-2, os suportes (1) são fixados em um balão de vidro, no qual um aquecedor de fio fino em forma de V (2) é fixado por solda a ponto, no ponto médio do qual é soldada uma junta de termopar platina-platina-ródio (3).
Uma corrente constante IH é passada através do filamento do aquecedor (2), que aquece a junção do termopar (3), e o E.D.S. térmico aparece em seu circuito. Como a temperatura do aquecedor depende da pressão (densidade) do gás, sua mudança levará a uma mudança no E.D.S. termopares, medidos por um milivoltímetro (5), e a corrente de filamento IN é regulada por um reostato e medida por um dispositivo (6).
A lâmpada PMT-2 é um medidor de pressão bastante grosso afiado sob o HIT. Calibrado quando selado. A corrente de brilho é selecionada na escala HIT, 100 divisões - a corrente de brilho.
Depois que a lâmpada é soldada (cortada, é como uma ampola), soldada no sistema de vácuo.
Vamos agora descrever o design do meu medidor de vácuo: antes de receber leituras da lâmpada, é necessário alimentar seu filamento e aplicar cerca de 100mA (112-116mA). Para fazer isso, um regulador de tensão adquirido no eBay foi levado e, juntamente com um resistor conectado em série, foi conectado à lâmpada. Como o regulador forneceu um valor de corrente muito grande em seu valor mais baixo de tensão, tivemos que usar um resistor.
A medição de vácuo implica a medição de tensão na faixa de milivolts; para isso, tudo foi comprado no mesmo portal comercial de intrincados produtos eletrônicos: a placa de microcontrolador Arduino Uno, o módulo LCD1602 e o ADS1115 ADC na 16Bit.
Existem 4 canais analógicos no módulo ADC, usei apenas um, conectando as entradas SDA e SCL do arduino aos terminais correspondentes do módulo ADC. E conectei o termopar aos terminais GND e A0 do módulo.
Com isso, toda a conexão terminou e você pode prosseguir para a descrição do firmware (esboço):
#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); }
O texto do firmware não é complicado nem grande, pois as funções da biblioteca são usadas principalmente. A principal dificuldade surgiu apenas ao converter os valores de tensão em valores de pressão, pois essa dependência não é linear.
Essa dependência de calibração foi digitalizada e exposta, obtendo-se assim uma fórmula segundo a qual a pressão reduzida é calculada com muita precisão.
Operação do dispositivo de vídeo:
Quanto à implementação adicional do meu projeto, quero jogar a bomba para fora da instalação, mesmo assim sua capacidade não é suficiente e ocupa muito espaço, um sistema de refrigeração magnetron será exibido (um radiador com um refrigerador e uma bomba, é possível que ainda haja um pequeno volume selado com refrigerante). Eu quero substituir as mangueiras por vácuo normal reforçado (elas não são muito caras). Obviamente, você precisa construir um sistema de medição a vácuo com uma lâmpada (pelo menos a mesma PMT-2). E provavelmente a coisa mais difícil: a implementação de uma base normal (agora tenho textolita agora) e um magnetron, quero entender tudo isso com alumínio, pois o plano da base correspondente com uma tampa deve ser polido (isso não funcionará com um textolite) e o magnetron ainda não será refeito Quero me preocupar com aço inoxidável e farei quase todas as peças de duralumínio no
pórtico CNC, que também monto. Também quero jogar fora o disco branco do LATR e, em vez disso, colocar a unidade SD, por exemplo, e controlar o potenciômetro no painel. E em um futuro muito distante, livre-se completamente do LATR.