Sensor de vacio mejorado.


Medidor de vacio pirani de fabricacion casera. Homemade Pirani vacuum gaugue.


Introducción.

Ya he perdido la cuenta de cuando construí mi primer sensor de vacío basado en la resistencia de platino PT100. Creo que hará mas o menos 8 años. Desde entonces es prácticamente el medidor de vacío realizado por aficionados mas usado. En muchas paginas de Internet se nombra este medidor, en bastantes sin siquiera citar la procedencia del circuito, tal vez tratando de asignarse un merito que no les pertenece. En otras se cita someramente la procedencia. En las menos se pone un enlace al documento original a estas les doy las gracias.

Sobre este circuito se han hecho modificaciones, circuitos impresos, etc, y se ha escrito de ellas bastante en los foros. Estupendo!! ese ha sido mi propósito dar algunas herramientas, pero dejar abierta las posibilidad de que cada uno aporte según su ingenio.

Cuando trabaje en esta sonda, mi principal objetivo, no era ni la precisión ni la exactitud, sino la facilidad de construcción y la economía. Creo que lo logré, porque de estas sondas se han fabricado muchas, y muchas de ellas han abierto la posibilidad de que muchos aficionados trabajasen con vacío.

Ahora, ocho años después muestro una sonda mas sensible y precisa, no para sustituir a la anterior, porque esta seguramente sera la primera opción cuando alguien trate de fabricar un medidor de vacío, sino para los que quieren mejorar sus posibilidades de medida. Pero sigue siendo el objetivo que la sonda sea fácil de fabricar y barata para un aficionado.

No voy a repetir aquí muchas de las cosas que ya expuse en su día en el documento de la PT100, asi que el que desconozca esta sonda lo primero que debe hacer es leerse este documento.

http://www.cientificosaficionados.com/tbo/medidores%20vacio/medidor%20de%20vacio.htm


Primera parte: Construcción del sensor.


El sensor TO3- Platino.

En todo medidor de vacío, el elemento critico es el sensor por lo tanto si quería construir uno mejor tenia que empezar por mejorar este.

En el anterior sensor, se empleaba una resistencia de platino de película fina. Se había elegido este elemento por la resistencia del platino a la temperatura, a la corrosión y a los agentes químicos. También se eligió por se un elemento comercial de bajo precio y fácil adquisición. Siguiendo esta filosofía para el nuevo sensor se ha elegido igualmente una resistencia de platino, pero esta vez no es un elemento comercial sino un hilo de platino de 50 mm de largo y 0,0508 mm de diámetro. Si se hubiese encontrado un elemento comercial barato se hubiese empleado.

Este hilo puede conseguirse en tiendas especializadas que suministran material para laboratorio en rollitos de un metro. ( Véase al final del articulo de como conseguir el hilo.)


Para facilitar la construcción del sensor, se emplea la capsula de un transistor TO3, de aquí el nombre del sensor. Pueden emplearse otros procedimientos, allá cada cual, pero yo solo me basaré en este sistema.

Se ha elegido el método del hilo de platino pensando en una calibración lo mas fácil posible y en una repetibilidad grande en la construcción de los sensores. En el caso del medidor PT100, si bien la resistencia de la misma era un valor bastante preciso, no lo era tanto la superficie radiante de la misma ni la inercia térmica. Tampoco era preciso el procedimiento de construcción de la sonda.


En este caso demasiado esfuerzo puede conseguirse que la longitud del filamento, y la resistencia del mismo sea de 50 mm con un posible error menor de 1 mm debido a las partes inmersas en la soldadura, con lo cual la resistencia del mismo no variara mas allá de un 2%. Esa variación va a permanecer mas o menos inalterable en cuanto a la capacidades conductiva y radiante del filamento. Por lo tanto casi todos los parámetros de este sensor serán proporcionales en función de la resistencia en condiciones de temperatura y presión del ambiente. Dicho de otra manera, la resistencia de hilo, su capacidad para calentarse debido a la corriente que lo atraviesa y enfriarse por conducción o radiación dependen únicamente de su longitud, por tanto estos valores serán proporcionales y prácticamente conociendo la resistencia del hilo a la temperatura ambiente se puede calibrar aproximadamente.


Preparación de la capsula.

Debe emplearse un transistor viejo de capsula metálica TO3 de los fabricados por extrusión, no de los que están fabricados en aluminio. Es fácil diferenciarlos, los buenos son magnéticos porque están construido en acero. Se pueden hacer también con los transistores TO3 de capsula de aluminio pero resulta mas difícil realizar el acoplamiento al vacío.

Con un dremel, cortar la parte plana, lo mas cerca de esta., repasar el corte para que quede liso sin rebabas. Con el dremel quitar los hilos de conexión de las dos patillas aisladas al chip del transistor. Seguidamente limar con el dremel la parte superior de las patillas para facilitar la soldadura. Si se quiere también con el dremel quitar el chip. A veces los transistores tienen un poco de silicona para mejorar el aislamiento en el interior del chip. Quitarlo rascando. Con el soldador calentar las dos patillas y estañarlas dejando una pequeña gotita de estaño.



Lo ideal es emplear estaño-plata al 6%, del empleado en soldadura de tubos de cobre porque tiene una temperatura de fusión de 220ºC frente a los 160 ºC de la temperatura de fusión del estaño empleado en electrónica. Adicionalmente el estaño plata no contiene nada de plomo. Si hay dificultades en realizar esto, previamente se puede realizar un estañado con soldadura de electrónica, removerlo y luego aplicar el estaño plata. Durante el funcionamiento del medidor el filamento en su parte central puede alcanzar temperaturas muy altas, dependiendo del modo de funcionamiento puede superar los 600 ºC, pero debido a la finura del hilo, las soldaduras estarán mucho mas bajas sin problema de que se suelten. Se han calentados los filamentos por encima de 1000 ºC sin que la soldadura haya manifestado síntomas de reblandecimiento. No obstante se recomienda emplear la soldadura estaño-plata.

Puede darse el caso de que haya fugas de vacío por la soldadura de la carcasa del transistor a las aletas. Si se sospechase eso sellesen con un poco de epoxi.


Preparación del filamento.

Cortar exactamente 50 mm de hilo de platino de 0,0508 mm. Arrollarlo sobre un cilindro de cualquier material que sea liso de unos 2 mm de diámetro dándole forma de filamento. Dejar rectos y lo mas alineados posible los dos extremos con una longitud de unos 8 mm.

Debido a que esta labor es muy delicada debido a la finura del filamento, conviene previamente hacer pruebas y completar el montaje con un hilo lo mas fino posible para adquirir un poco de practica. Utilizar unas pinzas muy finas para agarrar el filamento cuidando de no dañarlo. Unas pinzas malas pueden incluso cortalo. Presoldar el filamento con estaño, pero no mas de 1,5 mm. No debe de quedar gota.

Insisto practicar antes con un hilo de cobre lo mas fino posible, este se puede conseguir de un transformador viejo.








Soldadura del filamento.

Sujetar la capsula TO3 en un soporte, colocar una buena iluminación y una lupa de 4 aumentos cerca. Sujetar con las pinzas el filamento y soldar un extremo a una de las patillas del TO3. El filamento no debe mojarse en el estaño mas de 1 mm. Resulta conveniente emplear un soldador de punta muy fina.





Sujetar con las pinzas el otro extremo, y soldarlo igualmente. Con las pinzas y mucho cuidado tratar de poner el filamento centrado y a distancia uniforme.




Adaptador.

En nuestro caso deseamos dotar a la sonda de vacío con una terminación QF16. Par ello es necesario tornear un cilindro de aluminio con las dimensiones que se especifican a continuación. Evidentemente puedes variar las dimensiones a tu gusto si te resultan convenientes siempre que dejes suficiente espacio para el filamento.



La sonda propiamente dicha se fija al adaptador mediante los dos tornillos M-3 de sujeción del TO3. La estanqueidad se garantiza mediante una junta tórica de 18 x 2 mm que rodea la carcasa del TO3. Notesé que el adaptador tiene un alojamiento para que la junta entre en parte en el y no se desplace al atornillar fuertemente la sonda.



La sonda conectada al equipo de pruebas.






Segunda parte: Electronica.


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