【源码】基于Arduino的低温环境温度测量系统

项目简介

本项目是基于Arduino的低温环境多参数测量系统，传感器板最初为LUX - ZEPPLIN实验中低温系统的数据测量而构建，后nEXO组经授权借鉴该设计，用于SLAC国家加速器实验室的nEXO实验中低温蒸馏塔的相关数据测量。系统可通过特定传感器检测温度、压力和湿度，并读取显示数据。

项目的主要特性和功能

1. 多参数检测：借助五个Adafruit MAX31865、两个MAX31856板（热电偶放大器）和一个BME 280，精准检测温度、压力和湿度。
2. 低温适应性强：经液氮测试（约77K）和真空低温测试等多种低温测试，可在低温环境稳定工作。
3. 安装灵活：PT100板设有4 - 40尺寸的孔，可用小螺丝固定在低温系统内特定位置。
4. 测试全面：提供室温测试、液氮测试和真空测试等多种测试方案，便于验证系统性能。

安装使用步骤

准备工作

确保已下载本项目的源码文件，并准备以下设备和材料： - USBC电缆，用于为微控制器供电和上传Arduino软件。 - 以太网电缆。 - 兼容Arduino软件的计算机或笔记本。 - 烙铁、镊子、尖嘴钳等工具。

组装传感器

1. 焊接Thermometry传感器：按文档顺序，将电阻、电容、连接器等零件依次焊接到Thermometry传感器板，注意零件方向和位置，如LCD连接器键槽方向。
2. 安装传感器板：将五个Adafruit MAX31865（RTD）板、两个Adafruit MAX31856（热电偶放大器）板和一个BME 280板分别焊接到主电路板相应位置。MAX31865板在四个针孔处安装3个连接器头；MAX31856 - RTD板先切断铜片上4线和3线焊盘间的连接，再焊接两个3线焊盘。
3. 处理热电偶：选用“T”型（铜和康铜）热电偶，剥开两端外皮及内部导线。一端拧合两根金属丝并焊接，另一端插入热电偶放大器接线端子，铜丝插正端口，康铜丝插负端口，拧紧螺丝。
4. 组装PT100（RTD）板：将PT100 - RTD传感器和Qwiic JST连接器焊接到PT100板。RTD传感器白色面朝向4 - 40孔，蓝色面背向该孔；焊接后，将RTD传感器导线拉过PT100板两个孔并剪短末端，避免短路。

接线

1. PT100板到DB15的接线（3线配置）：将4位置QWIIC电缆剪成两半，折回蓝色线，剥开其余三根线并镀锡。选用合适颜色（如黑、红、白）的3线电缆，剥开镀锡，焊接前套上热缩管，将3线电缆与4位置电缆焊接。移动热缩管覆盖焊接处，用热风枪加热收缩，再截取热缩管套在3线电缆上。
2. 连接DB15连接器：按DB15连接器布局和焊接说明，将相关电缆与DB15连接器焊接。

测试与使用

使用测试板

1. 给主板供电前，连接初始组件：以太网电缆插入以太网端口；测试板插入Thermosensor的DB15连接器；主屏幕连接到中间端口；热电偶拧入主板接线端子（注意铜丝和康铜丝端口位置）。
2. 给主板供电，可通过USB电缆插入Teensy或电源适配器插入桶形连接器，电源适配器电压不超过6伏。

使用PT100连接到表面

1. 将PT100电缆连接到内部真空法兰，把DB15的性别转换器焊接到法兰，使RTD传感器从真空室内连接到室外电缆，再将室外电缆连接到主测温板。
2. 将PT100板安装到低温蒸馏塔内特定位置，用4 - 40螺丝固定，手指拧紧后再拧1 - 2圈。
3. 放入蒸馏塔前清洁PT100板。

下载地址

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