No
primeiro artigo, escrevi um plano aproximado para nossa série, cujo ponto final é trabalhar com eletrônica. É hora de seguir em frente com ele. Tudo o mais é minado, vazamentos encontrados e consertados, o sistema de vácuo é polido a um brilho de espelho.
De eletrônicos a experimentos, temos:
- vários microcontroladores (populares Arduino Nano, Due boards, o Stellaris Launchpad menos popular, mas interessante; Raspberry Pi 3 B + e computadores de placa única Intel Edison)
- ADC (AD7715, ADS7816) e DAC (DAC8512)
- Amplificadores operacionais convencionais e de precisão, baixo ruído
- Outros componentes eletrônicos são triviais, bem como dispositivos doadores (fontes de alimentação ATX com falha, no-break, unidades de CD-ROM, etc.)
Dos dispositivos grandes e independentes, existe uma fonte de alimentação de alta tensão de um microscópio da Amray, por volta de 1990, de operabilidade desconhecida, com sinais de reparo por uma pessoa que fala russo.
Precisamos descobrir como gerenciá-lo, como conectá-lo ao nosso comboio e, em geral, verificar se funciona. E então é suspeito que tudo esteja assinado em russo com um marcador :)
Um pequeno vídeo para aqueles que estão interessados em ver tudo "ao vivo", ver como o cátodo queima dentro do microscópio e tudo isso o mais rápido possível :)
A fonte de alimentação de alta tensão consiste em duas partes
- Fonte de alta tensão gerenciada de 0 a -30kV
- Aquário
I. Fonte de alta tensão
Estável, controlado, poderoso o suficiente, especialmente projetado para microscópios eletrônicos - é tudo. Um milagre da tecnologia dos anos 90, que ainda está sendo produzido por uma empresa americana. Tensão de alimentação - 110 V, frequência 60 Hz. À minha pergunta oficial “funcionará de 110 V 50 Hz”, enviada há um mês, a empresa não considerou necessário responder.
No canto inferior direito, assim como em todos os lugares, você pode ver os vestígios de sua estadia. Muito provavelmente, este dispositivo quebrou e foi reparado. O sucesso do reparo acabou por ser visto.
A placa deitada e "foi empacotada" com esta fonte de alimentação. Não há problemas com ela. Em primeiro lugar, também é cuidadosamente assinado com um marcador, onde é +5 V e onde é 10 V. Segundo, sua essência era relativamente fácil de entender.
Esta fonte de tensão é acionada por um sinal analógico. Ele próprio fornece uma tensão de referência de 10 V, que corresponde a -30 kV na saída. Portanto, os engenheiros da Amray tomaram uma decisão simples. Eles colocaram um conversor
digital-analógico (DAC) de 12 bits (bit), do qual apenas 9 bits foram usados como fios separados para controle e fonte de alimentação de 5 V para o DAC. Total
níveis de tensão de saída, o que corresponde a um passo
B.
Mas os engenheiros foram além, e cada bit foi
isolado galvanicamente usando acopladores ópticos (esses são os mesmos nove do mesmo tipo de microcircuito na placa).
Resta apenas conectar esses bits ao microcontrolador, usando suas saídas
GPIO , e você pode selecionar a voltagem de aceleração diretamente do computador de controle.
Enquanto eu não fiz isso, apenas os conectei a 5 V (o que corresponde a uma unidade lógica, e os
resistores de pull-up já estão lá, puxe para zero).
Quando conectado à rede, é ouvido que a unidade está emitindo um sinal sonoro, ou seja, algo está acontecendo lá. Não tenho um voltímetro de alta tensão, então o que devo fazer?
A primeira ideia é experimentá-lo "qualitativamente", ou seja, Ele gera uma voltagem suficientemente potente e alta em geral. Bombeamos o vácuo, conectamos-o ao mesmo fio que no
vídeo sobre descargas de alta tensão no vácuo.
E aqui está o resultado:
Há uma descarga, a fonte de alimentação é desligada por sobrecarga e depois liga novamente.
Uma vez que gera uma alta tensão, eu gostaria de analisá-la "quantitativamente" ou, mais simplesmente, medir a tensão de saída.
Pensei no
divisor de tensão , vasculhei todos os estoques de
componentes de rádio de componentes eletrônicos passivos, ou melhor, resistores de megaohm.
Zzry verde encontrado.
Mas, mesmo no divisor de corrente máximo, você precisa de 30MΩ. Em geral, testar essa fonte na corrente máxima não é uma opção.
Eu comprei trinta resistores de 10Mohm com uma potência de 1W e soldados deles aqui é um divisor:
Os papéis são atraídos espetacularmente, e o dispositivo ponteiro soviético acrescenta atmosfera.
Mas, o fato é que (e pessoas bem informadas me alertaram honestamente sobre isso), esses resistores são projetados para um máximo de 500 V. E, no nosso caso, a queda de tensão em cada um é
B. Como resultado, para pequenos valores de tensão, foi possível ver que o ajuste funciona. Quando a tensão aumenta acima de 15 kV, um colapso começa em vários lugares (você pode ouvir o som) e não é mais possível obter leituras confiáveis.
Não havia resistores para alta voltagem em mãos, mas eram suficientes para garantir que a fonte emitisse alta voltagem e permitisse sua regulação, dentro de certos limites.
Vá em frente!
II Aquário
Um dispositivo bastante bonito, especialmente em comparação com as fontes de alimentação cheias de óleo de microscópios antigos.
O aquário tem três funções principais:
- Ajuste de brilho do cátodo
- Controle da primeira lente eletrostática (cilindro Venelt)
- Aplicação direta de tensão ao microscópio
A dificuldade reside no fato de que o cátodo inteiro está sob uma tensão alta negativa e é necessário “misturar” a tensão necessária para o cátodo brilhar nessa tensão. Naqueles dias, fabricar fontes de alimentação pulsadas aparentemente não estava na moda; portanto, um transformador alternado com acionamento de motor foi feito aqui e um enorme transformador para misturar essa tensão na parte de alta tensão.
A tensão de polarização do cilindro Venelt é alterada girando um resistor variável (a implementação mais simples, porque não é necessária uma precisão especial).
Mas com a tomada houve uma dificuldade - obviamente não é de todo neste microscópio. Mas, com tornos e fresadoras, além de desejo, entusiasmo e uma noite livre, essa tarefa se transforma de um problema em um prazer.
O
primeiro vídeo deste artigo mostra como isso aconteceu.
Bem, agora a coisa é pequena - para aquecer o cátodo em seu lugar, ligar a alta voltagem e observar a emissão de elétrons livres.
Mas havia mais um elemento não resolvido. Há uma placa no aquário que deve gerenciar tudo isso. O problema é que todos os conectores estão desconectados, não há documentação.
Eu consegui descobrir onde conectar o transformador de brilho de cátodo variável (de fato, este conector é o único que obviamente se encaixa) e o transformador de entrada na parte de alta tensão (lá os números dos conectores diferiam por um, provavelmente havia um cabo de extensão). Caso contrário, não tenho certeza, e o algoritmo é estranho: um relé é travado automaticamente por meio de um acoplador óptico, o segundo é simplesmente controlado pelo conector. A partir das instruções, existem apenas algumas inscrições no quadro.
Talvez instigar novas idéias?
Encontro em Moscou
De 11 a 13 de abril em Moscou, em Sokolniki, será realizada a exposição VacuumTechExpo (a entrada é gratuita, desde que você atenda antecipadamente ao
bilhete eletrônico ).
A comunicação pode ser mantida via Telegram: @Fireballrus
Obrigado pela leitura. Fico sempre feliz em ler seus comentários sobre o artigo e o
vídeo .
Na próxima série - um feixe de elétrons! :)