Open-Source Automated Mapping Four-Point Probe/fr

Données de publication
Type	Papier
Titre	Sonde à quatre points de cartographie automatisée à code source ouvert
Année	2017
Langage	Anglais
Pages	0
Licence	CC-BY-SA-3.0
Citer comme * Handy Chandra, Spencer W. Allen, Shane W. Oberloier, Nupur Bihari, Jephias Gwamuri et Joshua M. Pearce. Sonde de cartographie automatisée open source à quatre points . Matériaux 2017, 10(2), 110. doi : 10.3390/ma10020110 accès libre

Données du projet
Auteurs	Handy Chandra Spencer W. Allen Shane W. Oberloier Nupur Bihari Jephias Gwamuri Joshua M. Pearce
Emplacement	Michigan , États-Unis
Statut	Conçu Modélisé Prototypé Vérifié
Vérifié par	LA PLUPART
Liens	https://www.academia.edu/31083196/Open-Source_Automated_Mapping_Four-Point_Probe\| http://www.mdpi.com/1996-1944/10/2/110\|
Manifeste OKH	Télécharger

Les scientifiques ont commencé à utiliser des imprimantes 3D à prototype rapide autoréplicatif (RepRap) pour fabriquer des conceptions numériques libres d'équipements scientifiques. Cette approche est affinée ici pour développer un nouvel instrument capable d’effectuer des mesures automatisées de sondes à quatre points sur de grandes surfaces. Les conceptions pour la conversion d'une imprimante 3D RepRap en un dispositif de mesure à sonde open source 2D à quatre points (OS4PP) sont détaillées pour les systèmes mécaniques et électriques. Des logiciels et des micrologiciels libres et open source sont développés pour faire fonctionner l'outil. L'OS4PP a été validé par rapport à une large gamme de résistances discrètes et d'échantillons d'oxyde d'étain-indium (ITO) de différentes épaisseurs avant et après recuit. L'OS4PP a ensuite été comparé à deux systèmes propriétaires commerciaux. Les résultats des résistances de 10 à 1 MΩ montrent des erreurs inférieures à 1 % pour l'OS4PP. La cartographie 3D de la résistance de la feuille d'échantillons d'ITO a démontré avec succès la capacité automatisée de mesurer les non-uniformités dans les échantillons de grande surface. Les résultats indiquent que toutes les valeurs mesurées sont du même ordre de grandeur par rapport à deux systèmes de mesure propriétaires. En conclusion, le système OS4PP, qui coûte moins de 70 % des systèmes propriétaires manuels, est comparable électriquement tout en offrant une précision de positionnement automatisée de 100 microns pour mesurer la résistance des feuilles sur des zones plus grandes.

veuillez vous référer à l'OSF pour la nomenclature et les conceptions (électriques et mécaniques) ainsi que la validation dans le document ci-dessus
Cadre scientifique ouvert — Sonde open source en 4 points. Disponible en ligne : ^{[ 1 ]}
Interface utilisateur graphique et logiciel de sonde à quatre points. Disponible en ligne : ^{[ 2 ]}
Revue de la littérature : ^{[ 3 ]}

Théorie

Le système utilise la méthode de sonde à quatre points en ligne qui fonctionne comme illustré dans la figure suivante :

Quatre aiguilles équidistantes sont placées sur l'échantillon à mesurer et une source de courant est connectée à la paire d'aiguilles extérieure. Ensuite, la tension générée entre la paire d'aiguilles intérieure est mesurée. Ensuite, la résistance de la feuille est mesurée avec la formule :

Résistance de la feuille = Constante * (Tension mesurée / Valeur du courant)

Où la constante est 4,532 si les conditions suivantes sont vraies :

Le diamètre de l'échantillon est grand par rapport à la distance entre les aiguilles.
L'épaisseur de l'échantillon est petite par rapport à la distance entre les aiguilles.
L’emplacement des aiguilles n’est pas trop près du bord de l’échantillon.

Si ces conditions ne sont pas remplies, veuillez suivre les références dans le document pour calculer le facteur de correction requis.

Matériel

Système de positionnement de précision avec sonde à quatre points. Dans ce cas, un Prusa Mendel est modifié pour contenir une sonde cylindrique Jandel à quatre points. ^{[ 4 ]} Un support de sonde imprimé en 3D disponible auprès de ^{[ 1 ]} est utilisé pour fixer la sonde sur la tige linéaire de l'imprimante.
Circuit imprimé de mesure et son boîtier imprimé, disponibles auprès de. ^{[ 1 ]} Le micrologiciel du Teensy sur la carte de circuit imprimé est disponible à partir de ^{[ 2 ]}
Alimentation de 48 V, utilisée pour alimenter la source de courant du circuit de mesure. N'importe quelle valeur nominale de courant fera l'affaire puisque le circuit tirera au maximum environ 10 mA de l'alimentation.
Câble MicroUSB, pour brancher le Teensy sur la carte de circuit de mesure à l'ordinateur.
Câble USB pour brancher le système de positionnement de précision à l'ordinateur.
Alimentation pour le système de positionnement de précision.

Interface utilisateur

L'interface utilisateur Java peut être téléchargée à partir de. ^{[ 2 ]} Allez dans le dossier Java et téléchargez OS4PP.jar. Assurez-vous que Java Runtime Environment est installé et double-cliquez sur le fichier .jar pour exécuter le logiciel.

L'interface utilisateur est conçue de manière à ce que l'utilisateur n'ait qu'à suivre les étapes numérotées pour remplir les informations nécessaires pour effectuer la mesure automatique de la sonde à quatre points. Dans la partie gauche de l'interface utilisateur, l'utilisateur peut entrer des informations sur la mesure. La partie centrale indiquera l'état en temps réel de la mesure en cours. La partie droite est réservée à des fins de débogage où les utilisateurs peuvent envoyer des commandes directement à la carte Teensy dans le circuit imprimé de mesure. Notez que vous pouvez passer la souris sur chaque élément de l'interface utilisateur pour afficher une infobulle d'aide.

L'interface utilisateur enregistrera toujours automatiquement les données de mesure en cours dans un fichier results.csv dans le même dossier que le logiciel. Chaque fois qu'une nouvelle mesure est effectuée, le fichier results.csv sera écrasé. Le fichier results.csv contiendra les coordonnées, la valeur du courant et la tension mesurées à chaque point. Le logiciel a aussi la capacité d'enregistrer et de charger les points de mesure configurés dans un fichier config.csv via le bouton Enregistrer et charger. Le fichier config.csv sera enregistré dans le même dossier que le logiciel

Exemple de géométrie

Entrez le diamètre ou les dimensions X et Y de l'échantillon en mm. Cliquez ensuite sur Rond ou rectangulaire pour saisir le paramètre dans le logiciel.

Points de test

Entrez le nombre de points à générer automatiquement, puis cliquez sur le bouton Générer des points. Alternativement, des points peuvent être ajoutés en saisissant manuellement les coordonnées X et Y du point souhaité et en cliquant sur le bouton Placer. Notez que la coordonnée (0, 0) est le coin supérieur gauche de la zone d'image sur le logiciel. Vous pouvez trouver les coordonnées du point souhaité en passant la souris sur la zone d'image du logiciel.

Le bouton Annuler permet de supprimer le dernier point inséré manuellement, et le bouton Effacer permet d'effacer tous les points. Le bouton Enregistrer et charger est utilisé pour enregistrer et charger les données de coordonnées des points dans un fichier nommé config.csv dans le même dossier que le logiciel.

Tableau de mesure

Sélectionnez le port COM auquel le circuit de mesure est connecté dans la liste déroulante et cliquez sur le bouton Connecter. Le moyen le plus simple de savoir quel port COM est de débrancher la connexion USB du circuit de mesure et de noter quel port COM manque dans la liste déroulante.

Source actuelle

Insérez la valeur de courant désirée en nanoampères, de 10 à 10 000 000. Entrez 0 pour effectuer un réglage automatique du courant. Cliquez sur le bouton Actuel pour saisir la valeur dans le logiciel.

Système de positionnement

Insérez la coordonnée centrale du lit du système de positionnement (en termes de système de coordonnées de l'imprimante) dans la zone de texte X et Y en mm. Sélectionnez ensuite le port COM connecté au système de positionnement dans la liste déroulante. Cliquez ensuite sur le bouton Connecter. Tout système qui accepte la commande Gcode standard par USB série peut être utilisé comme système de positionnement.

Mesure

Cliquez sur le bouton Démarrer la mesure pour effectuer une mesure automatique. Placez l'échantillon sur le lit et alignez le milieu de l'échantillon avec le milieu du lit (la coordonnée centrale insérée plus tôt à l'étape 5). Le système de positionnement effectuera d'abord le retour à la position d'origine, puis déplacera la sonde vers chaque coordonnée insérée à l'étape 2. Le circuit de mesure effectuera automatiquement la mesure et affichera les résultats dans la section centrale de l'interface utilisateur.

Messages d'erreur

Échantillon non détecté. Ignorez ce point : cela signifie soit qu'il n'y a pas d'échantillon connecté à la sonde, soit que la résistance de l'échantillon est trop élevée, de sorte qu'elle dépasse la conformité de la source de courant et la rend incapable de fournir du courant.
Trop de différence entre le courant direct et le courant inverse, réessayez : cela signifie que la tension est mesurée lorsque la direction du courant vers l'avant et vers l'arrière diffère de plus de 10 %, les résultats peuvent donc être invalides. Une autre mesure sur le même point sera à nouveau effectuée pour s'en assurer.
La plage de tension d'entrée de l'ADC est dépassée. Veuillez réduire le courant : la tension mesurée est supérieure à la tension maximale lisible par l'ADC. C'est peut-être parce que la valeur actuelle est trop élevée
Impossible de vérifier la sonde. Erreur de communication avec Arduino : réponse erronée ou inexistante de la carte Teensy lors de l'envoi de la commande de vérification de la sonde.
Impossible de définir le courant. Erreur de communication avec Arduino : réponse erronée ou inexistante de la carte Teensy lors de l'envoi de la commande de réglage du courant.
Impossible d'effectuer la mesure. Erreur de communication avec Arduino : réponse erronée ou inexistante de la carte Teensy lors de la réalisation d'une mesure.
Impossible d'activer le courant. Erreur de communication avec Arduino : réponse erronée ou inexistante de la carte Teensy lors de l'activation du courant.
Impossible de désactiver le courant. Erreur de communication avec Arduino : réponse erronée ou inexistante de la carte Teensy lors de la désactivation du courant.
Impossible de passer en avant. Erreur de communication avec Arduino : réponse erronée ou inexistante de la carte Teensy lors du changement de direction du courant.
Impossible de faire marche arrière. Erreur de communication avec Arduino : réponse erronée ou inexistante de la carte Teensy lors du changement de direction du courant.

Organigramme des opérations

Limites

La source de courant ne peut fournir qu'un courant entre 10 nA et 10 mA. La mesure dans la plage nA n'est pas précise, il est donc recommandé de régler le courant aussi haut que possible tout en ne dépassant pas la tension d'entrée maximale de l'ADC
Même si l'échantillon peut être conducteur, la résistance de contact peut être très élevée et l'empêcher d'effectuer une mesure précise ou pas du tout. Les pointes de sonde utilisées sont optimisées pour les échantillons ITO, et différentes sondes peuvent être nécessaires pour différents échantillons. Voir ^{[ 5 ]} et ^{[ 6 ]}

Voir aussi

Références

Données de la page
Mots-clés	Plateforme 3D , sonde à quatre points , conductivité , oxyde d'étain-indium , ITO , matériel open source , matériel libre , résistance de couche , oxyde conducteur transparent , TCO , impression 3D , imprimante 3D , matériel open source , technologie , ingénierie , matériel scientifique à code source ouvert , OSAT , RepRap
ODD	ODD 09 Innovation industrielle et infrastructures
Auteurs	Handy Chandra , Joshua M. Pearce
Licence	CC-BY-SA-3.0
Organisations	MTU , LA PLUPART
Langage	Anglais (en)
Traductions	polonais
Lié	1 sous-pages , 10 pages lien ici
Alias	Sonde Open Source à 4 points
Incidence	593 pages vues ( plus )
Créé	26 janvier 2017 par Joshua M. Pearce
Dernière modification	4 avril 2025 par le robot StandardWikitext
Citer comme	Handy Chandra , Joshua M. Pearce (2017–2025). « Sonde de cartographie automatisée open source à quatre points » . Appropédia . Récupéré le 16 avril 2025 .
Requêtes d'API	basique , sémantique , html , fichiers , plus

[osf-1] {Aller jusqu'à :1.0} ^1.1 ^1.2 https://osf.io/kcbmq/

[github-2] {Aller jusqu'à :2.0} ^2.1 ^2.2 https://github.com/mtu-most/fourpointprobe

[3] Revue de la littérature sur les sondes libres à 4 points

[4] ttp://www.jandel.co.uk/downloads/Jandel_four_point_probe_cylindrical.pdf

[5] ttp://four-point-probes.com/determining-the-best-choice-of-probe-tip-specifications-for-a-given-material/

[6] ttp://four-point-probes.com/four-point-probe-tip-specifications-applications-chart/

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