En el
primer artículo, escribí un plan aproximado para nuestra serie, cuyo punto final es trabajar con la electrónica. Es hora de pasar a él. Se socava todo lo demás, se encuentran y reparan las fugas, el sistema de vacío se pule hasta obtener un brillo de espejo.
Desde electrónica hasta experimentos, tenemos:
- varios microcontroladores (Arduino Nano popular, placas Due, el Stellaris Launchpad menos popular pero interesante; Raspberry Pi 3 B + e computadoras de placa única Intel Edison)
- ADC (AD7715, ADS7816) y DAC (DAC8512)
- Amplificadores operacionales convencionales y de precisión, bajo nivel de ruido
- Otros componentes electrónicos son insignificantes, así como dispositivos donantes (fuentes de alimentación ATX fallidas, UPS, unidades de CD-ROM, etc.)
De los dispositivos grandes e independientes, hay una fuente de alimentación de alto voltaje de un microscopio Amray de alrededor de 1990, de operabilidad desconocida, con signos de reparación por parte de una persona de habla rusa.
Necesitamos descubrir cómo administrarlo, cómo conectarlo a nuestro convoy y, en general, verificar si funciona. Y luego es sospechosamente adentro que todo está firmado en ruso con un marcador :)
Un video corto para aquellos que estén interesados en ver todo "en vivo", ver cómo se quema el cátodo dentro del microscopio, y todo esto lo más rápido posible :)
La fuente de alimentación de alta tensión consta de dos partes.
- Fuente gestionada de alto voltaje de 0 a -30kV
- Acuario
I. Fuente de alto voltaje
Estable, controlado, lo suficientemente potente, especialmente diseñado para microscopios electrónicos, eso es todo. Un milagro de la tecnología de la década de 1990, que todavía está siendo producida por una empresa estadounidense. Tensión de alimentación - 110 V, frecuencia 60 Hz. A mi pregunta oficial "¿funcionará desde 110 V 50 Hz", enviada hace un mes, la compañía no consideró necesario responder.
En la parte inferior derecha, así como en todas partes, los rastros de su estadía son visibles. Lo más probable es que este dispositivo se rompió y fue reparado. Queda por ver qué tan exitosa resultó la reparación.
El tablero yacía sobre él, y "fue incluido" con esta fuente de alimentación. No hay problemas con ella. En primer lugar, también está cuidadosamente firmado con un marcador, donde es +5 V y donde es 10 V. En segundo lugar, su esencia era relativamente fácil de entender.
Esta fuente de voltaje es impulsada por una señal analógica. Él mismo proporciona un voltaje de referencia de 10 V, que corresponde a -30 kV en la salida. Por lo tanto, los ingenieros de Amray tomaron una decisión simple. Pusieron un
convertidor digital a analógico (DAC) de 12 bits (bit), del cual solo se utilizaron 9 bits como cables separados para el control y una fuente de alimentación de 5 V para el DAC. Total
niveles de voltaje de salida, que corresponde a un paso en
B.
Pero los ingenieros fueron más allá, y cada bit se
aisló galvánicamente con optoacopladores (estos son los mismos nueve del mismo tipo de microcircuito en el tablero).
Solo queda conectar estos bits al microcontrolador, usando sus salidas
GPIO , y puede seleccionar el voltaje de aceleración directamente desde la computadora de control.
Si bien no hice esto, simplemente los conecté a 5 V (que corresponde a una unidad lógica, y las
resistencias pull-up ya están allí, tire a cero).
Cuando se conecta a la red, se escucha que la unidad está emitiendo un pitido, es decir. Algo está pasando allí. No tengo un voltímetro de alto voltaje, entonces, ¿qué debo hacer?
La primera idea es intentarlo "cualitativamente", es decir ¿Genera un voltaje suficientemente potente y alto en general? Bombeamos el vacío anterior, lo conectamos al mismo cable que en el
video sobre descargas de alto voltaje en el vacío.
Y aquí está el resultado:
Hay una descarga, la fuente de alimentación se apaga por sobrecarga, luego se enciende nuevamente.
Una vez que genera un alto voltaje, me gustaría analizarlo más “cuantitativamente” o, más simplemente, medir el voltaje de salida.
Pensé en el
divisor de voltaje , rebuscado en todas las existencias de
componentes de radio de componentes electrónicos pasivos, o más bien resistencias de megaohmios.
Encontrado zzry verde.
Pero incluso en el divisor de corriente máxima necesita 30MΩ. En general, probar esta fuente a la corriente máxima no es una opción.
Compré treinta resistencias de 10Mohm con una potencia de 1W y soldarlas de aquí es un divisor:
Los papeles se atraen espectacularmente, y el dispositivo puntero soviético agrega atmosférico.
Pero, el hecho es que (y las personas conocedoras me advirtieron sinceramente sobre esto), estas resistencias están diseñadas para un máximo de 500 V. Y en nuestro caso, la caída de voltaje en cada una es
B. Como resultado, para valores de voltaje pequeños, fue posible ver que el ajuste funciona. Cuando el voltaje aumenta por encima de 15 kV, comienza una falla en varios lugares (se puede escuchar el sonido) y ya no es posible obtener lecturas confiables.
No había resistencias para un voltaje más alto a la mano, pero estas fueron suficientes para asegurarse de que la fuente emite un alto voltaje y permite que sea regulado, dentro de ciertos límites.
¡Adelante!
II Acuario
Un dispositivo bastante hermoso, especialmente en comparación con las fuentes de alimentación llenas de aceite de los microscopios antiguos.
El acuario tiene tres funciones principales:
- Ajuste de brillo catódico
- Control de la primera lente electrostática (cilindro de Venelt)
- Aplicando voltaje directamente al microscopio
La dificultad radica en el hecho de que todo el cátodo está bajo un alto voltaje negativo, y es necesario "mezclar" el voltaje necesario para que el cátodo brille a este voltaje. En aquellos días, la fabricación de fuentes de alimentación pulsadas aparentemente no estaba de moda, por lo que aquí se fabricó un transformador alterno con un motor y un transformador enorme para mezclar este voltaje en la parte de alto voltaje.
El voltaje de polarización del cilindro Venelt se cambia girando una resistencia variable (la implementación más simple, porque no se requiere precisión especial allí).
Pero con la salida hubo una dificultad: obviamente no es en absoluto de este microscopio. Pero con tornos y fresadoras, así como ganas, entusiasmo y una noche libre, esta tarea se convierte en un problema en un placer.
El
primer video de este artículo muestra cómo sucedió esto.
Bueno, ahora la cosa es pequeña: calentar el cátodo en su lugar, encender el alto voltaje y observar la emisión de electrones libres.
Pero, había un elemento más sin resolver. Hay una tabla en el acuario que debería manejar todo esto. El problema es que todos los conectores están desconectados, no hay documentación.
Logré averiguar dónde conectar el transformador de brillo de cátodo variable (de hecho, este conector es el único que obviamente encaja) y el transformador de entrada en la parte de alto voltaje (allí los números de los conectores diferían en uno, probablemente había un cable de extensión). De lo contrario, no estoy seguro, y el algoritmo es extraño: un relé se autobloquea a través de un optoacoplador, el segundo simplemente se controla desde el conector. Según las indicaciones, solo hay unas pocas inscripciones en la pizarra.
¿Quizás provocar nuevas ideas?
Encuentro en moscú
Del 11 al 13 de abril en Moscú, en Sokolniki, se llevará a cabo la exposición VacuumTechExpo (la entrada es gratuita, siempre que asista al
boleto electrónico con anticipación).
La comunicación se puede mantener a través de Telegram: @Fireballrus
Gracias por leer, siempre estoy feliz de leer sus comentarios tanto en el artículo como en el
video .
En la próxima serie , ¡un haz de electrones! :)