Dans le
tout premier article, j'ai écrit un plan approximatif pour notre série, dont le dernier point est de travailler avec l'électronique. Il est temps de passer à lui. Tout le reste est miné, les fuites trouvées et corrigées, le système de vide est poli pour un éclat de miroir.
De l'électronique à l'expérimentation, nous avons:
- divers microcontrôleurs (Arduino Nano, cartes Due, le Stellaris Launchpad moins populaire mais intéressant; Raspberry Pi 3 B + et ordinateurs à carte unique Intel Edison)
- ADC (AD7715, ADS7816) et DAC (DAC8512)
- Amplificateurs opérationnels conventionnels et de précision, faible bruit
- D'autres composants électroniques sont des bagatelles, ainsi que des dispositifs donneurs (blocs d'alimentation ATX défectueux, UPS, lecteurs de CD-ROM, etc.)
Parmi les gros appareils indépendants, il y a une alimentation haute tension à partir d'un microscope Amray datant d'environ 1990, d'une fonctionnalité inconnue, avec des signes de réparation par une personne russophone.
Nous devons comprendre comment le gérer, comment le connecter à notre convoi et, en général, vérifier si cela fonctionne. Et puis c'est étrangement à l'intérieur que tout est signé en russe avec un marqueur :)
Une courte vidéo pour ceux qui souhaitent tout voir «en direct», voir comment la cathode brûle à l'intérieur du microscope, et tout cela le plus rapidement possible :)
L'alimentation haute tension se compose de deux parties
- Source haute tension gérée de 0 à -30kV
- Aquarium
I. Source haute tension
Stable, contrôlé, assez puissant, spécialement conçu pour les microscopes électroniques - c'est tout. Un miracle de la technologie des années 1990, qui est toujours produite par une entreprise américaine. Tension d'alimentation - 110 V, fréquence 60 Hz. A ma question officielle «ça va marcher à partir de 110 V 50 Hz», envoyée il y a un mois, la société n'a pas jugé nécessaire de répondre.
En bas à droite, ainsi que partout à l'intérieur, vous pouvez voir les traces mêmes de votre séjour. Très probablement, cet appareil s'est cassé et a été réparé. Reste à voir le succès de la réparation.
Le conseil d'administration couché dessus, et "est allé en bundle" avec cette alimentation. Il n'y a aucun problème avec elle. Premièrement, il est également soigneusement signé avec un marqueur, où il est +5 V et où il est 10 V. Deuxièmement, son essence était relativement facile à comprendre.
Cette source de tension est pilotée par un signal analogique. Il fournit lui-même une tension de référence de 10 V, ce qui correspond à -30 kV en sortie. Par conséquent, les ingénieurs d'Amray ont pris une décision simple. Ils ont mis un convertisseur
numérique-analogique (DAC) 12 bits (bit), à partir duquel seuls 9 bits ont été utilisés comme fils séparés pour le contrôle, et une alimentation 5 V pour le DAC. Total
niveaux de tension de sortie, ce qui correspond à une étape
B.
Mais les ingénieurs sont allés plus loin et chaque bit a été
isolé galvaniquement à l' aide d'optocoupleurs (ce sont les mêmes neuf du même type de microcircuit sur la carte).
Il ne reste plus qu'à connecter ces bits au microcontrôleur, à l'aide de ses sorties
GPIO , et vous pouvez sélectionner la tension d'accélération directement depuis l'ordinateur de contrôle.
Alors que je ne l'ai pas fait, je les ai juste connectés à 5 V (ce qui correspond à une unité logique, et les
résistances de pull-up sont déjà là, tirez à zéro).
Lorsqu'il est connecté au réseau, il est entendu que l'appareil émet un bip, c'est-à-dire quelque chose se passe là-bas. Je n'ai pas de voltmètre haute tension, alors que dois-je faire?
La première idée est de l'essayer «qualitativement», c'est-à-dire Génère-t-il une tension suffisamment puissante et élevée en général. Nous pompons le vide avant, le connectons au même fil que dans la
vidéo sur les décharges haute tension dans le vide.
Et voici le résultat:
Il y a une décharge, l'alimentation est coupée par surcharge, puis elle se rallume.
Une fois qu'il génère une haute tension, je voudrais l'analyser plus avant «quantitativement», ou, plus simplement, mesurer la tension de sortie.
J'ai pensé au
diviseur de tension , fouillé dans tous les stocks de
composants radio de composants électroniques passifs, ou plutôt de résistances mégohms.
Zzry vert trouvé.
Mais même avec le diviseur de courant maximum, vous avez besoin de 30MΩ. En général, tester cette source à un courant maximum n'est pas une option.
J'ai acheté trente résistances de 10Mohm avec une puissance de 1W et soudé d'eux est un tel diviseur:
Les papiers sont attirés de façon spectaculaire et le pointeur soviétique ajoute de l'atmosphère.
Mais, le fait est que (et des personnes bien informées m'ont honnêtement prévenu à ce sujet), ces résistances sont conçues pour un maximum de 500 V. Et dans notre cas, la chute de tension à chacune est
B. Par conséquent, pour les petites valeurs de tension, il a été possible de voir que le réglage fonctionne. Lorsque la tension dépasse 15 kV, une panne commence à divers endroits (vous pouvez entendre le son) et il n'est plus possible d'obtenir des relevés fiables.
Il n'y avait pas de résistances pour une tension plus élevée à portée de main, mais celles-ci étaient suffisantes pour s'assurer que la source émet une tension élevée et permet de la réguler, dans certaines limites.
Allez-y!
II. Aquarium
Un appareil assez beau, surtout en comparaison avec les alimentations remplies d'huile des anciens microscopes.
L'aquarium a trois fonctions principales:
- Réglage de l'éclat de la cathode
- Contrôle de la première lentille électrostatique (cylindre Venelt)
- Application directe d'une tension au microscope
La difficulté réside dans le fait que toute la cathode est sous une haute tension négative, et il est nécessaire de «mélanger» la tension nécessaire pour que la cathode brille à cette tension. À cette époque, la fabrication d'alimentations pulsées n'était apparemment pas à la mode, donc un transformateur alternatif avec un entraînement par moteur a été fabriqué ici, et un énorme transformateur pour mélanger cette tension dans la partie haute tension.
La tension de polarisation du cylindre Venelt est modifiée en faisant tourner une résistance variable (la mise en œuvre la plus simple, car une précision particulière n'y est pas requise).
Mais avec la sortie, il y avait une difficulté - ce n'est évidemment pas du tout de ce microscope. Mais ayant des tours et des fraiseuses, ainsi que du désir, de l'enthousiasme et une soirée libre, cette tâche passe d'un problème à un plaisir.
La
première vidéo de cet article montre comment cela s'est produit.
Eh bien, maintenant, la chose est petite - pour chauffer la cathode à sa place, allumer la haute tension et regarder l'émission d'électrons libres.
Mais, il y avait encore un élément non résolu. Il y a une planche dans l'aquarium qui devrait tout gérer. Le problème est que tous les connecteurs sont déconnectés, il n'y a pas de documentation.
J'ai réussi à savoir où connecter le transformateur à incandescence à cathode variable (en fait, ce connecteur est le seul qui convient évidemment) et le transformateur d'entrée dans la partie haute tension (là, les numéros des connecteurs différaient d'un, il y avait probablement une rallonge). Sinon, je ne suis pas sûr, et l'algorithme est étrange: un relais est autobloquant via un optocoupleur, le second est simplement contrôlé depuis le connecteur. D'après les invites, il n'y a que quelques inscriptions sur le tableau.
Peut-être susciter de nouvelles idées?
Rencontre à Moscou
Du 11 au 13 avril à Moscou à Sokolniki aura lieu l'exposition VacuumTechExpo (l'entrée est gratuite, à condition que vous assistiez au
ticket électronique à l'avance).
La communication peut être maintenue via Telegram: @Fireballrus
Merci d'avoir lu, je suis toujours heureux de lire vos commentaires sur l'article et la
vidéo .
Dans la prochaine série - un faisceau d'électrons! :)