"CDsastre"- Pinza robótica servoasistida -

[Llorens]

Un saludo a todos en ésta mi primera intervención en este sitio.

Mi nombre es Llorens (el real), aunque mi nic habitual en redes durante mucho tiempo fue Anilandro. Soy un electrónico de la "vieja escuela", actualmente jubilado después de haber dedicado toda mi vida profesional a la electrónica, así que "batallitas" tengo a montones, tanto de lo que era mi trabajo normal en Servicio Técnico y luego de sistemas de control digital de máquinas e instalaciones, como de muchos pequeños proyectos particulares, realizados la mayoría por puro ocio... Este hilo será una mezcla de un poco de todo, así que le viene bien estar en un "cajón de sastre"...

Actualmente estoy trabajando en cositas de manipuladores telegráficos mecánicos, así como un programa "módem" para telegrafía basado en Arduino, una de mis placas microprocesadoras preferidas ...Aunque también le doy a cosas de lámparas e incluso anteriores, de radio pre-electrónica de 1900...

En fin, ya iré colgando cosas, también naturalmente, aquí estoy para cualquier comentario o pregunta que queráis hacerme... En realidad, no sé muy bien por donde empezar, así que lo haré por un proyecto de hace años: el diseño y construcción de un sensor de vacío del tipo "Pirani" ... Voy a ello en el siguiente mensaje...

Saludos a todos...

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...Como la idea es que en este hilo vayan saliendo muchos temas distintos y por la estructura de pila de los foros pueden ser difíciles de localizar, añadiré un pequeño índice en este mensaje de cabecera :
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INDICE:

1 - Sonda Pirani de vacío -
2 - Contador Geiger AN-1 construido con materiales reciclados -
3 - NieP- Nuevo Ingeniero Electrónico Philips -
4 - NieP- Amplificador Push-Pull de tres transistores -
5 - NieP- Receptor Superheterodino a transistores para Onda Media -
6 - Mi sensor "flexóptico" con hilo de nylon -
7 - Pinza robótica servoasistida -


.

[Llorens]

- INDICE de temas -

Construcción de sonda Pirani para medición de vacío - 1 -

...Para medir presiones se utilizan habitualmente los manómetros, pero estos dispositivos mecánicos son muy poco útiles para medir con cierta precisión presiones inferiores a 1/10 de atmósfera... y completamente inútiles cuando la cosa sigue bajando. Entonces las presiones ya no se miden en atmósferas, si no en "Torrs", siendo un Torr el equivalente a 1 mm. de mercurio Hg (una atmósfera son 760 mmHg)" , y también en "micrones", que son 1/1000 de un Torr (10^−3). En esta presión tan baja parecería que no queda "casi aire", pero no es así. Para algunos sistemas es necesario "vaciar" mucho más, como llegar a 1/1000000 Torr (10^-6) para las válvulas de radio ...y otros dispositivos necesitan trabajar a una mil-millonésima de atmósfera (10^-9), e incluso inferiores...

Estos sensores tan sensibles suelen trabajar por el principio de ionización y son de construcción algo compleja, pero el sistema que propongo aquí no llega a tanto, solamente a 1 micrón, o 10^-3 Torr, y es suficiente para muchas cosas de técnica y de ciencia:

Para nosotros, el sensor más interesante por precio y facilidad de construcción va a ser una variación de la llamada sonda Pirani, inventada en 1906 por el investigador Marcello Stefano Pirani, que pese tener nombre y apellidos italianos, había nacido en Alemania y trabajaba en los laboratorios de la empresa de radio Siemens & Halske. Esta sonda mide la presión de forma indirecta, utilizando la propiedad que tienen los gases de enfriar por convección un objeto caliente, que originalmente era un delgado hilo de platino que se mantenía a una temperatura relativamente alta mediante el paso de una corriente eléctrica.

A este respecto, hay que hacer notar la similitud de este sensor con el denominado "termocouple", que combina una resistencia de calefacción y un termopar para medir la temperatura de la misma. El sensor Pirani une de forma ingeniosa los dos dispositivos en uno solo, ya que el platino actúa como elemento calefactor y también como termistancia PTC, es decir como una resistencia que crece de forma notable con la temperatura que genera ella misma. Para poder calentarla y medirla a la vez se asocia al circuito de un puente de Weatstone, que además suministrar la tensión necesaria para el caldeo, permite saber por comparación con la otra rama, los valores instantáneos en ohmios del hilo de platino.

El vacuómetro Pirani original comparaba en realidad entre dos sensores iguales, uno de ellos contenido en una ampolla sellada a alto vacío (cámara de referencia), y la otra en una ampolla abierta al vacío a medir. Los cuales formaban una configuración simétrica en el puente de Weatstone, y el punto de equilibrio se podía encontrar variando la tensión del punto medio de la otra rama mediante un potenciómetro o un resistencia variable.
Sin embargo, si no se necesita tanta precisión podemos prescindir de la cámara de referencia y sustituirla por una resistencia fija. En una configuración que llamaremos asimétrica, de esta manera el montaje será mucho más fácil, aunque tendremos un error adicional a causa de la temperatura ambiente.

Configuración de la sonda Pirani original (sistema de puente simétrico)



Configuración de la sonda Pirani de puente asimétrico, con resistencia compensadora en vez de sensor sellado



Para empezar, he buscado información sobre estos medidores en Internet, y dejando de lado las versiones comerciales, que por el elevado precio vamos a descartar, sólo he encontrado una buena descripción en la página de Cientificosaficionados, en la que su autor, el genial profesor Frantz, muestra con detalle la construcción de una sonda de este tipo.

El elemento sensor va a ser en este caso una PT-100, una termistancia tipo PTC (coeficiente positivo) que se utiliza en equipos electrónicos para medir la temperatura o controlar las corrientes de polarización de las etapas finales en amplificadores. Está fabricada mediante la deposición de una delgada capa de platino sobre una plaquita de alúmina, un material cerámico muy duro y estable de óxido de aluminio. Las PT-100 pueden encontrarse en tiendas de electrónica, en diversos formatos y con tamaños que van desde cuadraditos de los 2X2,3 mm. hasta los rectangulares de 2X10.
Su resistencia, como indica su propia denominación, es de 100 Ohmios a cero grados y la pendiente de subida de alrededor de 0,4 Ohmios por grado centígrado.

En mi caso, las PT-100 las he comprado en RS-Amidata, con las siguientes referencias y precios:

- 3629840 Sensor PT-100 de película fina 2X2,3 mm. 3,58€
- 3629834 Sensor PT-100 de película fina 2X2,3 mm. 5,11€
- 6117801 Sensor PT-100 de película fina 2X5 mm. 5,43€

Vista ampliada cinco veces del sensor PT-100 con un tamaño real de la zona activa de 2x5 mm. Obsérvese la metalización gris-claro del platino sobre el substrato cerámico



Hay sin duda otros sensores que también podrían servir, como las termistancias PTC o NTC de óxidos metálicos o de semiconductor, pero la PT-100 tiene la ventaja de ser estable, de respuesta muy rápida y lineal, y al estar hecha con platino, bastante inmune a las posibles agresiones del ambiente.

Por otra parte, observamos que hay distintas maneras de conectar la sonda. En la normal, forma parte del puente de Weatstone, en configuración asimétrica que se equilibra con el potenciómetro a temperatura ambiente o en el vacío (según cómo queramos las lecturas), y el cambio de disipación -y por tanto de resistencia- que experimenta al variar la presión de aire, se refleja en el instrumento indicador. En este caso, está claro que la temperatura de la propia sonda cambiará dependiendo de la mayor o menor disipación.

Existe también una segunda solución más sensible que consiste en realizar un circuito que mantenga constante la temperatura de la PT-100, siendo en este caso la señal de salida la variación de la tensión de caldeo necesaria para conseguir la estabilidad, tensión que sube en presencia de aire y va bajando de forma sensible al aumentar el vacío.

Propuesta de sonda Pirani de temperatura constante



...Y por hoy lo dejo aquí, pero advierto que mis mensajes suelen ser largos, destinados a quien le gusta leer y fijarse el los detalles, como me pasa a mí...

Continuará... Un saludo a todos.

[JC2]

Bienvenido , Llorens. Me ha gustado mucho tu presentación. Tengo la impresión de que eres una persona muy dada a enseñar y aprender . Yo no tenia ninguna idea del funcionamiento de las sondas de vacio, por lo que tengo mucho que agradecerte por tu primera entrada. Y cuando hablabas de las termistancias me acordé de esos amplificadores de potencia ya algo antiguos, que las llevaban montadas en el disipador, y se utilizaban para estabilizar la polarización de los transistores finales . Tenían el problema de que captaban la temperatura del disipador, que es térmicamente lento , y no la de las uniones internas, que es lo que realmente nos interesa . A pesar de esto, si el ajuste de la corriente de reposo se realiza cuidadosamente, se obtenia un buen control de la polarización. (en estos casos yo hago el ajuste 2 veces, una con el ampli recien conectado, y el ajuste definitivo cuando ya está caliente, al menos 1 hora despues sin señal ). Siempre me sorprendió que algo que funciona tan mal funcione tan bien, jeje Desde luego, mejor que los anteriores termopares que cortaban la tensión si el transistor estaba muy caliente, pero no intervenian en la estabilización de la polarización
Despues llegaron los semiconductores de potencia ThermalTrak de 5 terminales. Dos de ellos corresponden a un diodo alojado dentro de la cápsula; al estar su propia unión tan cerca de las uniones del transistor amplificador, el control de la polarización se hace mucho más preciso
En fin, me alegro de tu llegada y repito las gracias por tu primera intervención. Que continúe, jeje. Saluditos

[Llorens]

Gracias JC2. Como he comentado, he dedicado toda la vida profesional y buena parte del ocio a la electrónica, y es un tema tan extenso en el que nunca se acaba de aprender, especialmente si interesan también temas de tecnología histórica, en que muchas cosas que se consideran "obsoletas" en realidad siguen siendo útiles y siempre siempre te refuerzan las bases de lo actual. Sobre la forma de exponer las cosas, pues bueno, intento hacerlo como me gustaría encontrarlas si las buscara (pero no siempre lo consigo). Por otra parte soy más de texto e imágenes fijas que de vídeo o tutoriales, y la teoría y la práctica, ambas imprescindibles, procuro combinarlas en cada caso en la adecuada proporción...

La verdad es que no conozco los semiconductores de potencia de cinco pines que citas, con sensor térmico en el interior. Tan sólo los transistores de alta potencia de Carburo de Silicio (SiC) que llevan cuatro pines, aunque es para un tema distinto. Tanto cuando llevaba el servicio técnico como en montajes propios siempre vi y utilicé sensores NTC o diodo, montados en el radiador, y si los cálculos de diseño son adecuados y se mantienen las resistencias térmicas entre elementos, el sistema funciona. Aunque tampoco nunca trabajé con esos superamplificadores de 1000 W o más. que se utilizan en conciertos hoy en día...

Saludos...

[jm1966]

Es un honor y un privilegio verte por aquí. Te había seguido en ‘El válvulas’. Estaré atento a lo que vayas publicando. No tengo ninguna duda que tus aportaciones serán muy apreciadas por todos.

[Llorens]

Hola JM1966. Sí, "El Válvulas" es un sitio con gente de gran experiencia de los que he aprendido mucho. Allí he publicado bastante y sigo publicando, pero siempre está bien conocer a gente nueva, y especialmente en el tema de la electrónica "vintage", que sin dejar de lado las cosas de tecnología digital que también me gustan, con el paso de los años me va seduciendo más.

Un saludo.

[Llorens]

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Construcción de sonda Pirani para medición de vacío - 2 -

En la parte -1- de este tema, donde por cierto he efectuado unas correcciones de datos que no estaban bien sobre unidades de vacío, había colgado el esquema teórico de un circuito de "sonda Pirani de temperatura constante", que repito aquí para añadirle unos comentarios:





Si observamos la esquina inferior-izquierda del diagrama, veremos que el puente de Weatstone está formado en una rama por un resistencia de 100 ohms en serie con la PT-100, y en la otra por una resistencia de 500 ohms en serie con una de 1k. Como el equilibrio se obtendrá cuando la relación entre resistencias de una rama y de la otra sea la misma, está claro que esto será en el momento que se cumpla la expresión (100/rPT)=(500/1.000), lo cual, operando nos da un valor de 200 ohmios para nuestra PT-100.
A la vez, sabiendo por la hoja de características que este componente tiene una pendiente de 0,4 0hmios por grado centígrado, y que su valor es de 100 a 0 Cº, podemos también calcular: (200-100)/0,4 = 250 Cº. Es decir, que el equilibrio se conseguirá con una temperatura de sonda de 250 Cº.

Ahora bien, dicha temperatura está causada por el paso de corriente, el cual depende de la tensión de alimentación presente en el emisor del transistor BD135, el cual está a su vez pilotado por la salida del amplificador operacional LM741. En esta disposición, cuando la temperatura del sensor baja, aumenta la tensión de caldeo, con lo que dicha temperatura vuelve a subir, manteniéndose siempre estable. Repitiendo de otra manera lo ya dicho: cuando mayores sean las pérdidas de temperatura por convección (cuando hay más aire o gases rodeando el sensor), más tensión correctiva sacará el circuito de compensación, en una relación directa a dichas pérdidas. Entonces, si nosotros tomamos como señal de salida la tensión en bornes de la PT-100, ésta será más alta cuando más calor pierda el sensor, que en nuestro caso, ahora mismo, corresponderá al nivel de presión atmosférica.

El circuito anterior es sencillo, está probado y funciona bien. Sin embargo, fiel a mi inquietud por probar evoluciones, he pensado en una modificación del mismo que puede dar más margen dinámico de salida, con mayores variaciones de señal al cambiar la presión. Si observamos el circuito que viene a continuación, veremos como la relación del conjunto de resistencias que forma el puente ha cambiado sensiblemente. Si antes el cociente de valores era 1/2, ahora puede variar entre 1/2 y 1/20, y la toma de señal ya no se efectúa en el extremo de la PT-100, sino en la salida del operacional.


Mi propuesta de sonda Pirani de temperatura constante, ganancia variable y tres escalas de funcionamiento




El circuito original que había encontrado utilizaba un transistor tipo 2N2222 y un operacional LMC662, los cuales y especialmente el último no son fáciles de localizar en las pequeñas tiendas de recambios. Algunos compañeros han tenido problemas utilizando otros componentes de menos margen dinámico, como los operacionales del tipo 714 y la cosa no habría funcionado hasta no aumentarle la tensión de alimentación. Sin embargo, con este nuevo circuito esto quedó solucionado, permitiendo más variedad de componentes estándar y también con la posibilidad de elegir un cierto margen de caldeo para la PT-100.

El circuito se complementa con tres escalas de sensibilidad creciente, que más o menos van a corresponder:
- Escala 1 - de 760 a 1 mmHg.
- Escala 2 - de 1 a 0,1 mmHg.
- Escala 3 - de 0,1 a 0,001 mmHg.

En referencia a la temperatura de caldeo de la PT-100, conseguiremos mejor sensibilidad en los extremos altos del margen, pero hay dos límites que debemos tener en cuenta: los 500 cº del máximo especificado por el fabricante, y si utilizamos una bomba de difusión de aceite, la temperatura de descomposición del mismo, ya que en este caso será inevitable que minúsculas gotas de aceite se nos introduzcan en el sistema, y si este se descompone, los productos resultantes nos pueden contaminar tanto el sensor como el resto del circuito de vacío, impidiéndonos alcanzar el nivel que precisamos y obligando a una limpieza que no siempre es fácil.

Temperaturas medias de descomposición de aceites de bomba difusora dependiendo de su naturaleza:

- Aceites de hidrocarburos 200 Cº
- Aceites de silicona 300 Cº
- Fluidos de polifenil eter 300 Cº

Las primeras pruebas las he efectuado con un circuito impreso improvisado y la PT-100 conectada a dos electrodos de mi minicampana de vacío (un tarro de alcaparras), con la que he realizado algunas experiencias termoiónicas.


Vista de la minicampana de vacío y del circuito provisional montado sobre una base CI de baquelita




El sensor PT-100 de 2x2,3 mm. montado en el interior de la minicampana de vacío




En dichas pruebas, también pude observar con el osciloscopio bastante "ruido" en la alimentación de la PT-100, provocado por realimentaciones del operacional, incluyendo a veces dientes de sierra de hasta 6 o 7 voltios, que llegaban afectar a las lecturas de mayor sensibilidad. Por este motivo incorporé una serie de filtros a base de condensadores, que eliminaron el problema.

Otra cosa que me encontré fue la excesiva sensibilidad del potenciómetro de ajuste de cero, y que dicho ajuste variaba a cada escala de sensibilidad. Por este motivo, dispuse de tres ajustes de cero internos que cambian al cambiar de escala, y que permiten eliminar las diferencias y elegir los topes superiores e inferiores de las propias escalas.

El problema de encontrar un indicador de 50 microamperios lo solucioné utilizando uno de 500 microamperios y disminuyendo la impedancia del sistema de ajuste de cero mediante el segundo operacional tipo 714 que viene encapsulado en el LM741. Coloqué además una salida analógica de señal por si necesitaba en algún momento monitorizar esta medida a través de un sistema de adquisición de datos hacia el ordenador


Circuito definitivo de mi sonda Pirani de medición de medio vacío




Así pues, en el próximo mensaje vendrá el montaje de este sistema. Continuará. Un saludo a todos.

[Llorens]

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Construcción de sonda Pirani para medición de vacío - Añadido -

Me gustaría hacer un añadido al tema, sobre otros tipos de medidores de vacío, comenzando por una versión del "tubo de Geissler" o de descarga de gases, formado por un tubo de cristal, con un electrodo en cada extremo y en cuyo interior se había hecho un vacío parcial... Ya que desde mediados del siglo XIX se había observado que en su interior se formaban una serie de zonas de luz y de oscuridad, distintas en las cercanías del electrodo positivo y negativo, que los físicos comenzaron a investigar y que con el tiempo dio lugar al descubrimiento del electrón y de los iones positivos, así como a las primeras predicciones experimentales de la estructura de los átomos.


Aquí un tubo de Geissler y una descripción de las distintas partes luminosas y oscuras que se forman en su interior






Tambien se dieron cuenta que las partes luminosas iban perdiendo "consistencia" al aumentar el vacío, aumentado los espacios oscuros hasta que la luminosidad se extinguía por completo a presiones de 1 millónesima de Torr (Torr = 1 mm Hg) es decir 10^-6 Torr. Naturalmente, el problema es que tal método carece de precisión, es bastante subjetivo respecto a la interpretación del observador ya demás cambia según la naturaleza de los gases, cuya composición porcentual también cambia de forma inevitable al hacer el vacío... Estos medidores tenían además el problema de causar una cierta contaminación al crear óxidos de nitrógeno gaseosos y nitruros en combinación con los electrodos metálicos, pero incluso así fueron utilizados durante mucho tiempo, como por ejemplo por Edison en los experimentos que llevaron a la invención de la bombilla de incandescencia





En la siguiente imagen puede verse con algo más de detalle este medidor y su situación en una bomba de vacío de columna de mercurio... A la misma altura, a su derecha, también se ven dos bombillas conectadas, a las que se les está haciendo el vacío antes de sellarlas





Otro medidor de vacío contempeoráneo al anterior fue el McLeod, que se basa en la compresibilidad de los gases y permite llegar a 10^-6 mmHg, pero más que un medidor de campo es un instrumento de laboratorio que necesita de un operador entrenado y un proceso de cálculo posterior, y que por tanto no permite una lectura rápida, directa y constante de los valores.


Vacuómetro mecánico de compresión de gases enrarecidos McLeod del tipo oscilante y gráfico de su funcionamiento






No obstante, para mediciones de más fiables y rápidas entre 10^-4 y 10^-6 Torrs se utilizan diversas sondas de ionización, tanto de cátodo frio como de cátodo caliente, como la Bayard-Alpert.


Medidor de vacío de ionización por cátodo caliente Bayard-Alpert




A partir de estos vacíos, considerados altos y muy altos, hasta valores de 10^-9 ...Ahora estamos ya en 0,000000001 Torr, o lo que es lo mismo 0,0000000000013 Atmósferas, se utiliza el sensor denominado "Magnetrón Invertido", siendo básicamente una cámara de ionización que está sometida a un campo magnético que obliga a los electrones arrancados de las órbitas de las moléculas gaseosas, a trazar una espiral para llegar al ánodo central...


Aquí un diagrama y dos tipos de Magnetrones Invertidos, siendo visibles en el central los imanes circulares que desvían las partículas...








...Y para vacíos más altos, hasta llegar a 10^-17 (en el espacio hay una presión media de 10^-12) se utiliza el espectrómetro de masas de gases residuales. un dispositivo bastante más aparatoso y sofisticado que los anteriores y del que no obstante, conozco al menos un aficionado que llegó a construirse uno...


Diagrama del espectrómetro de masas de gases residuales




...Yo en mis experiencias, me muevo en niveles muchísimo más moderados, de momento, operativa, sólo tengo una bomba de vacío Telstar, de paletas de doble efecto, que sólo llega a los 25 micrones (0,025 Torrs)... Que es del tipo utilizado por frigoristas para hacer el vacío en los aires acondicionados antes de cargar el gas freón...


Bomba de vacío Telstar de 25 micrones




Aunque también tengo otra bomba mucho más bestia, una turbomolecular Edwards que en teoría, trabajando en serie, como primaria, con la anterior, permite llegar a los 10^-9 Torr (o 10^-6 micrones), aunque me falta construir los elementos de acoplo de aluminio, para lo cual necesitaría un torno del que ahora no dispongo, y acabar un circuito controlador de potencia para la misma que tengo comenzado, ya que este especie de "turborreactor" necesita girar a regímenes de 60.000 RPM para alcanzar tales vacíos.


La bomba "Turbomolecular" Edwards EXT255H de alto vacío




En fin, quería decir sólo cuatro cosas sobre otros sensores de vacío y al reunir información me he disparado (como me pasa casi siempre con los temas que me gustan)...

...Un saludo a todos y mañana sigo con el tema del sensor Pirani...

[casito]

ya te he dicho en el válvulas que para mi eres "el gran maestro", estoy flipando con tus conocimientos, yo se algo, básicamente y muy por encima, pero tu, vamos, me das un repaso que soy un parbulito....., fenomenal, sigue así que te leo cada vez que publicas algo

[admin]

Un saludo, Llorens. Considero muy valiosas tus aportaciones. ¿Me dejas poner chincheta a este hilo?

[Llorens]

Un saludo, Llorens. Considero muy valiosas tus aportaciones. ¿Me dejas poner chincheta a este hilo?

Sí, claro... encantado y agradecido...

Un saludo

[Llorens]

ya te he dicho en el válvulas que para mi eres "el gran maestro", estoy flipando con tus conocimientos, yo se algo, básicamente y muy por encima, pero tu, vamos, me das un repaso que soy un parbulito....., fenomenal, sigue así que te leo cada vez que publicas algo

Gracias, Casito, pero no me siento en absoluto maestro en lugares de maestros. Lo que pasa es que a veces me meto en cosas que no son las temáticas habituales del sitio y que por ello pueden sorprender. Mi intención es contagiar el interés que siento por todos estos temas de electrónica, técnica, algo de ciencia, etc ...y si lo consigo, ahí está la recompensa...

Un saludo y nos leemos, que también sigo lo que publicas...

[Llorens]

- INDICE de temas -

Construcción de sonda Pirani para medición de vacío - 3 -

El montaje del circuito se llevó a cabo sin problemas sobre una placa de fibra de vidrio perforada, disponiendo los componentes tal como se ve en la fotografía, aunque la siguiente foto corresponde a la primera versión, con el ajuste de cero no compensado por cambio de escalas, y por este motivo, faltan tres potenciómetros de ajuste que sí están en el circuito finalmente montado.


Comenzamos a montar el circuito impreso, del que aún faltan componentes




En cuanto a la construcción mecánica, utilicé una cajita estándar de plástico ABS, realizando las perforaciones para el instrumento indicador, el potenciómetro, el conmutador de escalas, un led indicador de encendido, y en la tapa superior, dos agujeros para conectores pentapolares DIN y el de alimentación 230 Vca.


Mecanización de la caja y disposición de los componentes principales




El frontal, con el instrumento indicador de 500 microamperios




Montaje del circuito impreso en la última versión




Conectores de alimentación de 230 y los dos pentapolares DIN, el de la izquierda para el sensor Pirani, y el central como salida de señal externa




...En cuanto a la construcción del sensor Pirani, tal vez el punto más importante para conseguir un buen resultado, lo hice para que pidiera acoplarse a una conducción de vacío. La idea fue fabricarlo en cristal y metal, limitando en los posible las superficies de plásticos y pegamentos, siempre malos para el problema de la desgasificación que acaba contaminando y arruinando los vacíos de cierta entidad.

Los pasos para fabricarlo fueron los siguientes:

1) Para cumplir con estas condiciones tomé un tubo de cristal borosilicado (pirex) de 16 mm de diámetro y 20 cm de longitud. Con un soplete de gas butano de llama media fuí calentando su parte central, mientras giraba el tubo lentamente para que el calentamiento fuera uniforme.

2) Una vez consideré que el cristal ya estaba suficientemente caliente, acerqué más el tubo a la llama sin dejar de girarlo, y cuando el color de dicha llama cambió a amarillo, lo cual es indicativo de que el cristal se aproxima a su punto de fusión, comencé a tirar de ambos extremos hasta que el tubo quedó dividido en dos mitades acabadas en punta.

3) En estas puntas, y por efectos del estiramiento anterior, el cristal es muy delgado. Tomé el el Dremel equipado con un disco de diamante y corté a 1/2 cm. de la punta, dejando un agujero de 5 ó 6 mm. Después calenté de nuevo esta zona para que el cristal fuera contrayéndose y redondeando mientras aumentaba de nuevo su grosor.

4) El siguiente paso fue calentar el tubo de cristal con llama de mayor diámetro e introducirlo en un recipiente con tapa relleno de lana mineral, con lo que el enfriamiento será suficientemente lento para reducir las tensiones mecánicas que se han provocado en el cristal a causa del calentamiento y fundido anterior. Naturalmente, mejor hubiera sido dejarlo en un horno de recocido a 450 Cº durante al menos veinte minutos, pero a falta de ello y siempre que se trate de vidrio pyrex, en primer procedimiento va a funcionar.

Al final, obtuve la forma que muestro en la siguiente fotografía:


Tubo de cristal pyrex de 16 mm. de diámetro semicerrado en un extremo




5) Ahora ya tenía el tubo semicerrado por el extremo en que colocaré la sonda PT-100. Aproveché además el disponer en el paso 2 de dos medios tubos, para cortar uno a 5 cm y el otro a 4 cm., siempre utilizando el Dremel equipado con disco de diamante, ya que a causa del grosor de pared y de la tenacidad de este tipo de vidrio, no conseguí cortarlo con procedimiento del aro incandescente de micron.

6) En vacío, para conectar las diferentes partes con un mínimo de fugas, existen los llamados acoplos KF, pero como no dispongo de ellos ni puedo encontrarlos en mi pequeña isla, de momento he de utilizar componentes y piezas de equipos de aire acondicionado. Y en esta gama existen los tapones de latón que normalmente acompañan a las válvulas tipo obús, cuyo diámetro externo es de unos 17 mm, lo cual nos permite con un torno o un taladro y una pequeña lima ir rebajándolo para que pueda encajar sin problemas en el interior del tubo de cristal.


Tapón de válvula tipo "obús", utilizada en equipos de aire acondicionado. Este tapón ha sido cortado ya para que pueda servir como terminal de acoplo de nuestro sensor PT-100 al circuito de vacío




7) Después de limpiar muy bien con alcohol y acetona tanto el cristal como el tapón metálico, utilizaremos Araldit de alta temperatura para el pegado, ya que como demostró Sergi, el compañero de un foro de ciencia, en un excelente trabajo sobre el desgaseado de pegamentos epoxi al vacío, es el de uso general que presenta mejores características.

Procurando que no nos quede mucho pegamento en el interior, hacemos fijo el tapón de latón, cuya rosca interna permitirá el acoplo y el sellado mediante una junta tórica y grasa de silicona para vacío.

8 ) en el extremo contrario, y utilizando unas pinzas para situarlo desde el interior, vamos a colocar la sonda PT-100. Sus dos hilos de conexión son muy cortos y realmente convendría prolongarlos para que las pérdidas por trasmisión térmica queden reducids al mínimo, pero realmente es un problema, ya que si soldamos las prolongaciones con estaño, corremos el peligro de que se fundan al funcionar la sonda, y los hilitos son tan delgados y buenos conductores, que no hay manera de hacer la prolongación mediante microsoldadura por puntos. Por este motivo, preferí utilizar la longitud original al máximo y que la soldadura a dos delgados hilos de cobre se encontrara ya en la parte de pegamento que sella el pequeño agujero de este extremo.

9) Una vez fijo el sensor PT-100, utilicé un casquillo de tubo fluorescente de 8 wats como terminal. Los dos hilos de cobre fueron soldados interiormente a las puntas y el casquillo sujeto al cristal con una cantidad adicional de Araldit del mismo tipo. De esta manera conseguí un buen sellado y una exposición mínima de superficie de epoxi a la zona de vacío.


El sensor Pirani acabado, con rosca de 1/8 en un extremo y un conector de 2 pins en el otro




...Y el sistema completo montado a punto de funcionar...




En resumen: fue un bonito proyecto que duró como una semana. Posteriormente pude probarlo con mi bomba de vacío Telstar, y comprobé que funcionaba perfectamente en las tres escalas, la más grande que comienza a presión ambiente, y la más pequeña y sensible que llega a presiones cercanas a 1 miliTorr (0,001 mm. Hg) aunque naturalmente ahora solo puedo tomar medidas comparativas y me haría faltará calibrarlo con un medidor de vacío profesional.

Al alcanzar vacíos rondando los 20-30 miliTorrs pude incluso observar el fenómeno de la "desgasificación", que se manifiesta con la aparición brusca de "burbujas" de gas, que se reflejan con subidas repentinas de la aguja. Esto es debido a que todos los materiales llegan a absorber moléculas de gases en su superficie, que se desprenden al aumentar la temperatura y el grado de vacío ...pero hay un gran abanico, algunos absorben muy pocos gases (y no todos los gases por igual), por ejemplo el cristal es excelente, o el metal denominado indio, o el acero inoxidable. Otros son peores, como el cobre y el hierro, siempre perjudicados por la presencia de óxidos en su superficie, y mucho peores son casi todos los plásticos y elastómetros, con excepción del teflón, el neopreno y el "Viton" que es la "goma" utilizada en los anillos de sello de alto vacío... Los pegamentos son casi todos de malos a muy malos, siendo el Araldit de alta temperatura es el mejor de ellos. También hay pegamentos profesionales tipo epoxy especiales para vacío, el problema es que suelen ser caros y difíciles de encontrar.


...Y de momento, hasta aquí este tema... pero vendrán otros...


Un saludo a todos

[parasimples]

[Llorens]

...Pues ahí viene otro tema sobre un proyecto que llevé cabo hace algún tiempo: La construcción de un contador Geiger utilizando materiales reciclados

...Y es que los temas de física siempre me ha gustado, de hecho, la electrónica es una parte de la física, en concreto la de aplicación tecnológica de los principios de la electricidad... y a ello se suma la fascinación concreta por los fenómenos de desintegración radiactiva y la ionización...

Así pues, en el siguiente mensaje voy a ello...