[Mark Aren] a acheté une paire de pompes turbomoléculaires (TMP) sans contrôleurs, puis construit un contrôleur BLDC basé sur FPGA pour les pompes turbomoléculaires. Un TMP est similaire à une turbine à réaction, composé de plusieurs étages d’aubes de turbine mobiles alternées et d’aubes de stator fixes, et ayant des vitesses de rotation de turbine allant de 10 000 tr / min à 90 000 tr / min. Les TMP ne peuvent pas s’échapper directement dans l’atmosphère et doivent être combinés avec une pompe de support (ou de dégrossissage) pour créer d’abord un vide de qualité inférieure. Ils trouvent une utilisation dans de nombreuses applications telles que la microscopie électronique, les sciences analytiques, les semi-conducteurs et la fabrication de lampes. L’industrie des lampes adoptant rapidement les LED, de nombreuses lignes de fabrication de lampes traditionnelles sont mises hors service, et si vous avez de la chance, vous pouvez obtenir un TMP à faible coût – mais il ne sera toujours pas bon marché.

Les deux pompes moléculaires composées BOC-Edwards EXT255H (PDF), qui [Mark] acheté n’avait pas les contrôleurs de pompe turbomoléculaire EXC100E (PDF) qui l’accompagnaient, et étant donné les restrictions liées à la pandémie, il a décidé de construire son propre contrôleur, en utilisant des composants et des modules de son bac de pièces. Les manuels d’utilisation de la pompe et du contrôleur n’offraient que des détails sommaires sur le moteur BLDC détecté utilisé dans la pompe. La faible résistance phase-phase impliquait une faible tension d’entraînement, et [Mark] a décidé d’essayer de l’exécuter à 24 V pour commencer. Il avait déjà de l’expérience avec le pont inverseur IGBT Mitsubishi PS21245-E, et même s’il était conçu pour des tensions beaucoup plus élevées, il savait qu’il fonctionnerait très bien à 24 V.

Après avoir découvert une machine d’état pour la commutation de moteur qui utilisait un contrôle de courant réglable basé sur PWM, il l’a implémentée sur une carte FPGA de 128 éléments. Compte tenu du coût du TMP, il a judicieusement décidé d’essayer d’abord son pilote sur un moteur BLDC «consommable» plus petit. Tout ce processus n’était pas trivial, car son module IGBT disponible n’était ni testé ni documenté, et nécessitait plusieurs ajustements avant de pouvoir l’exécuter aux signaux PWM de 12 kHz requis. Son moteur de test était également non documenté, ne fonctionnant pas correctement lors de la première connexion. Résoudre ce problème signifiait devoir démonter le moteur pour vérifier son câblage interne. Finalement, ses efforts ont porté ses fruits et il a pu faire fonctionner le moteur TMP en toute sécurité pour confirmer que sa conception fonctionnait.

Une fois le code FPGA, le câblage IGBT et les problèmes d’alimentation triés, l’étape suivante consistait à ajouter un microcontrôleur de supervision, à l’aide d’un Arduino Nano. Ses fonctions comprenaient l’interfaçage avec un écran LCD tactile comme interface utilisateur, la communication avec le module FPGA et le contrôle de plusieurs relais pour commuter l’alimentation de l’alimentation du moteur, de la pompe de dégrossissage, du ventilateur de refroidissement TMP et d’un solénoïde pour l’évent à vide. Le courant de broche est calculé en mesurant la chute de tension entre les résistances shunt sur le côté bas de l’IGBT. La vitesse du moteur est mesurée à l’aide de l’un des capteurs de la salle des moteurs et une thermistance permet de détecter la température du moteur. [Mark]La technique de fabrication des PCB semble également un peu différente. À l’aide d’une lime de forage Excellon, il perce des trous dans un morceau de plastique à l’aide d’un cutter laser pour créer une planche nue, puis soude les pistes de cuivre à la main.

Ses premiers tests à la pression atmosphérique (bien que non recommandés sauf si vous surveillez la température de la pompe), ont abouti à 7300 tr / min tout en consommant environ 7 ampères avant de devoir l’arrêter. Dans d’autres tests, après avoir ajouté une pompe de dégrossissage à la configuration de test, il a pu faire tourner le TMP à 20000 tr / min alors qu’il consommait 0,6 A. De toute évidence, la pompe est conçue pour fonctionner à une tension plus élevée, peut-être 48 V sur la base des valeurs mentionné dans le manuel du contrôleur TMP. Le projet est toujours «en cours» car [Mark] espère amener éventuellement la pompe à sa vitesse de fonctionnement spécifiée de 60 000 tr / min. Ce qui n’est pas clair, c’est ce qu’il a l’intention de faire avec cette machine exotique. Tout ce qu’il mentionne, c’est qu ‘«il s’est récemment intéressé aux systèmes à vide poussé et s’intéresse à l’exploration du monde du vide poussé des canons à électrons».

Peut être [Mark] peut comparer les notes avec le contrôleur de pompe turbomoléculaire Open Source que nous avons présenté il y a quelque temps. Et si vous souhaitez être un peu plus aventureux et construire votre propre TMP, nous vous avons couvert avec cette pompe turbomoléculaire DIY Everyman.

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