Cuarzo de reloj como "vacuum Gauge" da ganas de probarlo!!!

[anajesusa]

Esos hilos a los que haces referencia lamentablemente aunque su origen fue puramente científico terminaron en discusiones que no son el espíritu de este foro, por eso fueron cerrados, esperamos no se repitan esas situaciones embarazosas para mas de uno.
Cada uno siempre anda en un proyecto determinado y expone sus adelantos y sus metidas de pata, veras los trabajos de Homer, Sergi, el mismo PFDC, Anilandro y otros, luego alguien que se vea interesado copiará o tomara sus bases de lo ya experimentado, como te darás cuenta esto es muy bueno porque al año tenemos varios trabajos mas o menos concluidos.
Te mando un abrazo y contá que es lo que vas probando que seguro hay interesados

[Rozita]

En respuesta a varios amigables pedidos,comentare antes de lo por mi previsto, el diseño y construcción del medidor de vacío por rozamiento molecular en un diapasón de cuarzo de reloj.
El principio de funcionamiento es que en vacío perfecto,el diapasón para oscilar a un nivel fijo solo necesita energía para compensar sus propias perdidas del orden de 1micro watt,con un "Q" del orden de 30EE3.
Roto el sello hermético del cristal y a presión atmosférica el "Q" baja unas 4 veces y la energía debe subir otro tanto (4micro watt) para mantener la misma amplitud de oscilación mecánica.

Arriba el circuito equivalente de un cristal en resonancia.
L1 y C1 determinan la frecuencia de oscilación.
R1 representa las perdidas de energía en el cristal y las que añade el gas a medir,haciendo que aumente su valor .
Co es la capacidad de electrodos metalizados y de capsula.
AZL no nos interesa en este medidor y podemos asumir como cero,ya que representa la parte imaginaria o reactiva de la resistencia serie R1,si estuviésemos midiendo líquidos ,seria relevante.
Nuestro cometido es medir R1 a la exacta frecuencia de resonancia,pues es esta R1 la que varia linealmente con la inversa del "Q" o sea la disipación.
Entonces ,la disipación es directamente proporcional a la presión, dentro del rango molecular,al que definiremos como el que donde las moléculas impactan en el diapasón y las paredes del sensor ,y no entre ellas,cosa que si ocurre al aumentar la presión,lo que ocasiona el cambio termodinámico y se entra en régimen de fluido viscoso,donde también podremos medir,pero sin linealidad, aquí las moléculas colisionan entre si antes de alcanzar el diapasón o las paredes,esto es valido para un Pirani también.
Hay muchas formas de acometer este medidor,yo elegí por simplicidad constructiva y de calibración la siguiente.
El circuito (que luego subiré) se encarga de mantener una corriente a través del cristal de unos 5microamp, independientemente de cualquier variable externa,es a corriente constante.
Como el cristal tiene en paralelo a Co ,el circuito nulifica el mismo y solo se toma en cuenta la corriente que pasa en R1,ya que a resonancia L1 y C1 se anulan mutuamente formando un corto para todos los efectos prácticos.
Entonces la cosa queda como que solo existe R1.
En un extremo a masa virtual de R1se mide esa corriente,y en el otro extremo se aplica la tensión necesaria para producirla.
Esta tensión ,sera entonces proporcional a las perdidas por disipación,y es la salida del medidor.
Como el cuarzo en vacío absoluto ya disipa 1microwatt ,unos 150mV en los bornes del cristal,estos se cancelan de forma ingeniosa,de manera que en alto vacío la salida sea cero ,no es una simple resta,se agrega resistencia negativa de la misma magnitud que R1,por medio de un preset y con el cristal aun hermético y a alto vacio.
Se ajusta hasta que empieza a oscilar,un infinitesimo menos y la oscilación comenzara a decaer lentamente,un poco mas y saturar en onda cuadrada.
Este ajuste de cancelación de las perdidas naturales del cuarzo "Q infinito & disipación cero",es en realidad también el ajuste a cero absoluto del medidor.y es lo que da sensibilidad en baja presión.
En este punto la salida del medidor es cero y cualquier disipación adicional (al entrar el aire)sera compensada automáticamente haciendo aumentar la tensión que se aplica al cristal lo necesario para mantener los 5microamp,que son la amplitud de la oscilación mecánica del cristal.
Seguirá.

[sartie]

Tratare de averiguar el grado de vacío al que son sellados..lo lógico seria a presión de turbomolecular por razones de producción en serie y el altísimo "Q" que logran.

en tu ultimo post comentas que el Q en vacio absoluto es del orden de 30E3 pero he decirte que ese valor no es nada alto. Si quieres algo mejor ve a la pagina de nanosensor y veras que alli fabrican cantilevers (micropalancas) con un Q en uhv de 10E5 lo cual aumentaria la sensibilidad del medidor.
Por otra parte es importante, para un buen medidor de vacio, que este pueda desgasificarse despues de haber estado al aire. Lo que ocurre es que las piezas en contacto con el aire son recubiertas por una capa de agua y si no calientas tu material, en vacio, por encima de 100ºC no te quitaras esas capa de agua. Pero quitar esas capa de agua es esencial para tener un Q alto, y por supuesto, para que el cuarzo oscile a su frecuencia de resonancia.

[Rozita]

Sartie,este hilo trata sobre como hacer un medidor de vacío utilizando los resonadores de reloj,los bien baratos U$S 0,20 al menudeo y al alcance de todos,seguramente habrá dispositivos mejores,especiales y caros,pero creo que no estarían tan fácilmente al alcance de un aficionado,gracias por tu aporte y comentarios.

Volviendo al tema,hasta ahora el circuito esta compuesto por un quad op TL084,un PLL CD4046,y un triple inversor switch CD4053.con fuente partida,vere mas adelante si puedo pasar a fuente simple.
En esta configuración se necesitan los siguientes módulos funcionales :

A)Medidor de corriente que pasa por el cristal.
B)Rectificador de la salida del medidor de corriente que pasa por el cristal.
C)Comparación entre una referencia de CC y la salida rectificada y filtrada de corriente del cristal,que produce una señal de error la cual hace aumentar o disminuir la tensión aplicada al cristal,a los efectos de mantener esta corriente siempre en 5 microAmp.
D)Dispositivo de ganancia o salida variable en función de una señal de cc ,el cual alimentara en voltaje al cristal.
E)Rectificador y filtro de la salida de este ultimo dispositivo,la cual es la salida útil a ser leída por un instrumento de aguja o digital en el rango de 0 a 10Vcc.
F)Nulificador de Co.
G)Nulificador de R1.

Arriba el circuito que nulifica a Co y genera una tierra virtual al cristal donde se mide su corriente, la salida del op amp es proporcional a la corriente que circula por R1 a resonancia (la que esta en blanco en serie con el cristal),se ajusta el pot hasta lograr la nulificacion total de Co.
El divisor de entrada 100/1K adecua la salida del generador que inyectara su señal a los bajos valores de funcionamiento del cristal.

Seguirá.

[Rozita]

Hola a todos!!.
Este mensaje es solo para decir que sigo en el tema del vacuum gauge con diapasón cuarzo de reloj común.
Espero en algún tiempo mas compartir resultados.
Rozita.

[Sergi]

Esperamos avances... Tiene buena pinta.

Saludos

[Rozita]

Al fin termine el circuito
Funciona dentro de lo esperable,en una segunda etapa,vere eliminar la zona "ciega" y aumentar la sensibilidad...con minimas modificaciones.
Con 2 Dolares se compran todoooos los componentes.
Consta solo de dos TL084
Es engañosamente simple ya lo veran.
Ahora tengo que juntar ganas y fuerza para dibujar el circuito en forma mas prolija y luego escanearlo para poder postearlo.
Justamente pongo este mensaje para obligarme
Rozita

[Diego Gonzalez]

Al fin termine el circuito
Funciona dentro de lo esperable,en una segunda etapa,vere eliminar la zona "ciega" y aumentar la sensibilidad...con minimas modificaciones.
Con 2 Dolares se compran todoooos los componentes.
Consta solo de dos TL084
Es engañosamente simple ya lo veran.
Ahora tengo que juntar ganas y fuerza para dibujar el circuito en forma mas prolija y luego escanearlo para poder postearlo.
Justamente pongo este mensaje para obligarme
Rozita

Es muy buena noticia Rozita, y me alegra lo que dices. Animo con el circuitín, que son 15 minutinos

Yo me voy a montar unos sensores de vacio como el último del profesor, a ver si me sale tan fiable como el de él y sobre todo, se repiten resultados

saludos

[Rozita]

Yo me voy a montar unos sensores de vacio como el último del profesor, a ver si me sale tan fiable como el de él y sobre todo, se repiten resultados

saludos

Gracias Diego
Que me perdí del ultimo del PFDC?..tienes el link?.
Rozita.

[Diego Gonzalez]

No no te lo perdiste Rozita, o eso creo. Es la pirani de hilo de platino. Está mas abajo en este foro. Entre Baldo y él se tiraron muchos meses de pruebas. El problema, el uso de un sensor casero "no comercial". Las ventajas, muchas, ya las comentaron (sensibilidad, respuesta super rapida, etc etc)

saludos