🧪 质谱仪真空系统控制
30章 · 从入门到实战
友好色系
01
真空系统概述
基础
质谱仪为什么需要真空？真空度的分类与单位、系统组成
02
真空泵原理 (上)
机械泵
旋片泵工作原理、抽速曲线、极限真空度
03
真空泵原理 (下)
分子泵
涡轮分子泵工作原理、启停时序、与前级泵匹配
04
真空计与测量
传感器
皮拉尼计、冷/热阴极电离计原理与量程
05
真空阀门与密封
控制
电磁阀、角阀、插板阀；O型圈与金属密封选型
06
真空系统控制架构
设计
PLC vs 嵌入式、传感器采集、执行器驱动
07
嵌入式开发环境搭建
STM32
STM32CubeIDE安装、工程模板、HAL库基础
08
GPIO与继电器控制
驱动
GPIO驱动固态继电器控制前级泵启停
09
ADC与真空计读取
采集
STM32 ADC采集皮拉尼计模拟电压信号
10
串口通信 UART
协议
RS232/RS485、Modbus RTU基础
11
I2C与SPI接口
通信
连接高精度真空计 (Pfeiffer、Inficon)
12
定时器与PWM
控制
PWM信号控制分子泵变频器
13
中断系统
实时
外部中断检测真空度阈值报警、定时器轮询
14
状态机设计
FSM
真空系统状态定义：待机、抽真空、维持、放气、故障
15
状态机实现
C语言
有限状态机实现，状态转移表与事件驱动
16
任务调度
RTOS
裸机前后台 vs FreeRTOS任务划分
17
FreeRTOS基础
内核
任务创建、优先级、队列与信号量
18
真空度闭环控制
PID
PID控制基础，嵌入式系统调节真空度
19
安全保护逻辑
安全
过压、过热、泵互锁、紧急停止
20
故障诊断与日志
诊断
故障码定义、Flash日志、串口诊断输出
21
人机界面 HMI
显示
SSD1306 OLED显示、菜单导航设计
22
按键与编码器输入
交互
矩阵键盘、旋转编码器参数设置
23
上位机通信 (上)
Python
PySerial实现串口数据收发
24
上位机通信 (下)
PyQt5
监控界面、真空度曲线显示
25
通信协议设计
自定义
帧头、长度、命令、校验、帧尾
26
数据记录与分析
存储
SD卡历史数据、Python数据分析可视化
27
系统集成测试
联调
硬件接线、软件联调、常见问题排查
28
电磁兼容 EMC
基础
屏蔽、接地、滤波在真空系统中的应用
29
可靠性设计
稳健
看门狗、电源监控、冗余设计
30
项目实战
完整开发
四极杆质谱仪真空控制系统：需求到交付