Anschluss eines Pirani-Vakuummeters?

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Autor
Anschluss eines Pirani-Vakuummeters?

Problem gelöst    







BID = 364186

NGC6302

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Beiträge: 73
Wohnort: Berlin
 

  


Hallo,

ich brauche Hilfe bei folgendem Problem:

mir liegt ein alter Messeinschub ('m 201') plus Vakuum-Meßzelle ('mw 03'; exakt so eins wie hier abgebildet) eines Pirani-Vakuummeters des VEB Hochvakuum Dresden vor, welches ich gerne wieder in Betrieb nehmen würde (ein neues zu beschaffen wäre mir einfach zu teuer).

[Für alle, denen das Messprinzip unbekannt ist: es wird ein Widerstandsdraht als Teil einer Wheatstonebrücke bei konstanter Heizleistung im Vakuum betrieben. Je nach 'Qualität' des Vakuums ändert sich der elektrische Widerstand des Drahtes, was sich am Ende als Spannung messen lässt.]

Was mich bisher daran gehindert hat, ist die mangelnde Kenntnis der Anschlüsse des Einschubs sowie des Typs des Drehspulenmesswerks, welches dafür notwendig wäre. Es war zwar ein Aufkleber mit Anschlussbeschreibung auf dem Teil, jedoch ist der leider kaum noch entzifferbar.

Daher habe ich mich daran gemacht, die Schaltung des Messeinschubes zu verstehen und anhand dessen das Gerät aufzubauen. Allerdings bin ich schaltungstechnisch eher nicht so gut bewandert, weshalb mir die (sicher nicht ganz saubere) Aufzeichnung der Messschaltung auch nicht wesentlich mehr Wissen über das Ding erbracht hat.

Ich hoffe, hier im Forum kann jemand was damit anfangen und poste den Schaltplan daher mit rein. Da es ein Messgerät aus DDR-Zeiten ist, sind auch entsprechend alte Bauteile drin, was jedoch nicht problematisch sein sollte, da ich die Datenblätter dazu vorliegen hab.

Also, um es noch mal zusammenzufassen. Ich habe:

  • eine Pirani-Vakuummesszelle mit 5pol-Anschluss, davon 3 (2) belegt
  • zugehörigen Messeinschub mit 30pol-Steckeranschluss hinten dran
  • einen selbst zusammengekritzelten Schaltplan
  • leider keine Drehspulenanzeige für das Ding und
  • eben auch keine Ahnung, wie genau ich alle Teile miteinander verbinden soll


(die übrigen Angaben sind aus der Skizze erkennbar und dürften eigentlich ausreichen.)

Nun wäre ich wahnsinnig dankbar, wenn mir jemand dabei hilft und mir diese Schaltung erklärt, mir also sagen kann, wie ich den Messkopf anschließen muss, was für ein Anzeigemesswerk ich damit verwenden kann, weshalb zwei Anschlüsse für Spannungen (24V~/+10V) vorhanden sind und was man mit den einzelnen Potis abstimmen kann.

Vielen Dank schon mal dafür

mfg

ngc6302




BID = 364202

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
es wird ein Widerstandsdraht als Teil einer Wheatstonebrücke bei konstanter Heizleistung im Vakuum betrieben. Je nach 'Qualität' des Vakuums ändert sich der elektrische Widerstand des Drahtes,
Das muß nicht so sein.
Da bei den interessierenden Druckbereichen des Feinvakuum die Wärmeleitfähigkeit (gasabhängig!!!) proportional zum Druck ist, (bei höheren Drucken druckunabhängig!), betreibt man den Heizdraht besser auf konstanter Temperatur (z.B. 200°C) und mißt die dazu erforderliche elektrische Leistung.
Siehe auch hier: http://www-ekp.physik.uni-karlsruhe.de/~bluem/grund_vac.pdf

Kann es sein, daß die Eingangsschaltung Fehler aufweist ?

Das sieht mir nämlich nach einer Brückenschaltung aus, bei der die Brücke über eine Verbindung zwischen Pin15 und Pin11 so gespeist wird, daß sie immer abgeglichen bleibt.

Ich vermute, daß die beiden 390R Widerstände den einen Brückenzweig darstellen und der 33R||120R= 26 Ohm zusammen mit der Messzelle (zwische Pin17 und Pin19) den anderen.
Der 709 liegt dann als Differenzverstärker in der Brückendiagonale. Vermutlich liegt der +Eingang aber an der Brücke und nicht an der Zenerdiode.
Das ist eher eine Referenzspannung für das Instrument.
Wenn das Vakuum besser wird (=Pirani hochohmiger), sollte der 709 die Heizspannung reduzieren.

Über den Regler A wird ein gewisser Grundstrom zur Deckung der Wärmeverluste durch Strahlung und Ableitung an den Elektroden eingespeist



Du solltest dich aber mal umhören, ob es nicht jemanden gibt, der das Ding genau kennt.
Es ist immerhin möglich, daß das Messrohr weitgehend unverändert immer noch so gefertigt wird.
Ich weiß daß es einen Betrieb dort gibt, der heutzutage u.a. amerikanische Pennings nachempfindet. Bei Interesse könnte ich den Namen erfahren.


P.S.:
Vornehme Leute betreiben solche Brücken mit tonfrequenter Wechselspannung. Das erleichtert den Bau von offsetfreien Verstärkern und vor allem eleminiert es Thermospannungen.

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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 29 Aug 2006  1:25 ]

BID = 364255

PhyMaLehrer

Schriftsteller



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Wohnort: Leipzig

Ich habe hier eine Beschreibung für ein Vakuummeßgerät M221 für die Meßzelle MW03. Wenn es auch nicht dasselbe ist, so ist die Schaltung wahrscheinlich doch vergleichbar und hilft womöglich ein bißchen weiter.
Dort ist auch die Skala des Meßgerätes abgebildet.
In der Beschreibung heißt es:

Das Vakuummeßgerät M221 ist dem Wirkprinzip nach ein Wärmeleit-Vakuummeßgerät, bei dem von der physikalischen Erscheinung Gebrauch gemacht wird, daß die Wärmeleitung eines Gases von der Gasdichte und damit vom Druck abhängt.
Der in der Meßzelle MW03 ausgespannte, dünne Wolframfaden stellt den veränderlichen Widerstand einer Wheatstonschen Brückenschaltung dar. Bei einer Druckänderung ergibt sich eine Änderung der Wärmeableitung und durch die damit verbundene Temperaturänderung eine Widerstandsänderung, die zur Verstimmung der Brücke führt. Mit Hilfe einer elektronischen Regelschaltung wird das Brückengleichgewicht durch Veränderung der Brückenspannung dadurch wieder hergestellt, daß die vorherige Fadentemperatur und damit auch der alte Widerstand eingeregelt wird. Die zur Aufrechterhaltung des Brückengleichgewichts notwendige Veränderung der Brückenspeisespannung ist ein Maß für den Druck und wird zur Anzeige gebracht.

[OffTopic] Dies ist mein 250. Beitrag! Wer mit mir an? [/OffTopic]




BID = 364261

Lightyear

Inventar



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Prost!

Auch wenn ich um diese Uhrzeit in der Regel ein alkoholfreies Getränk vorziehe...

Weiter so!

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Gruß aus Nürnberg,


Lightyear


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Alle Tipps ohne jegliche Gewähr, die Einhaltung aller Vorschriften obliegt dem Ausführenden!

BID = 364315

NGC6302

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Beiträge: 73
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Erst mal danke für die schnellen Antworten! Eventuell ist auch der Schaltplan vom 'M221' und die Skala dazu für mich hilfreich. Werd mir das mal in Ruhe zu Gemüte führen... (zur Not kann ich ja das 'M221' nachbauen und die Meßzelle damit betreiben; @PhyMaLehrer: Kannst Du den Stromlaufplan vielleicht in einer höheren Auflösung posten.)


Zitat :
Kann es sein, daß die Eingangsschaltung Fehler aufweist ?


Das kann durchaus sein. Wie gesagt, der Aufkleber, der die Anschlüsse beschreibt, ist nur noch sehr schwer entzifferbar. Ein Wunder, dass ich überhaupt noch so viel davon ablesen konnte.

Was den Schaltplan betrifft, den habe ich eigentlich gründlich überprüft, der sollte so in Ordnung sein (mal abgesehen davon, dass man ihn sicherlich besser zeichnen kann).


Zitat :
zusammen mit der Messzelle (zwische Pin17 und Pin19)


Laut Schaltplan des 'M221' liegt die Meßzelle zwischen Pin19 und Pin21. Vermutlich ist es dann hier ähnlich und Pin17 wird beim Anschließen mit auf Masse (Pin21) gelegt.


Zitat :
Vermutlich liegt der +Eingang aber an der Brücke und nicht an der Zenerdiode.


Wie meinst Du das? Der +Eingang von den 10V eher am Pin 11?


Zitat :
Du solltest dich aber mal umhören, ob es nicht jemanden gibt, der das Ding genau kennt.


Derjenige, von dem ich das Gerät bekommen hab, hat früher dort gearbeitet. Unter Umständen kann er mir mehr darüber erzählen. Hab allerdings noch keine Antwort von ihm erhalten.


Zitat :
Es ist immerhin möglich, daß das Messrohr weitgehend unverändert immer noch so gefertigt wird. Ich weiß daß es einen Betrieb dort gibt, der heutzutage u.a. amerikanische Pennings nachempfindet. Bei Interesse könnte ich den Namen erfahren.


Würd' ich drum bitten. Kann nicht schaden dort mal nachzufragen.





[ Diese Nachricht wurde geändert von: NGC6302 am 29 Aug 2006 12:44 ]

BID = 364325

PhyMaLehrer

Schriftsteller



Beiträge: 908
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Ich habe befürchtet, daß eine "Beschwerde" hinsichtlich des Schaltplans kommt. Aber sicher ist hier eine große Originalzeichnung für die Beschreibung im A5-Format verkleinert worden. Auch wenn ich ihn durch die Lupe betrachte, sind manche Bauteilbezeichnungen nur mehr zu erahnen als zu lesen. Eine höhere Auflösung (ich habe mit 300 dpi gescannt) wird wohl keine Verbesserung bringen.

Aber mal noch etwas anderes.
Ich habe vorhin nach meinem Zitat der Anleitung dort aufgehört zu lesen, möchte aber mal noch einen weiteren Abschnitt hier bringen, der erstens zeigt, daß Perl mächtig was drauf hat (siehe sein PS), und zweitens beweist, daß auch VEB Hochvakuum Dresden zu den "vornehmen Leuten" zählt:

Der elektronische Teil des Meßgerätes besteht aus einem dreistufigen Wechselspannungsverstärker. Die Ausgangsleistung dieses Verstärkers wird über einen Übertrager der Wheatstonschen Brückenschaltung zugeführt, die ein Rückkopplungsnetzwerk darstellt und den Ausgang des Verstärkers mit dem Eingang verbindet. Die Verstärkerschaltung wird zu niederfrequenten Schwingungen angeregt.
Der Übertrager wurde mit einer 2. Sekundärwicklung versehen. Über diese Wicklung wird eine der Brückenspeisespannung direkt proportionale Spannung abgegriffen. Diese Spannung wird gleichgerichtet, in einer Anzeigenschaltung verstärkt und zur Anzeige gebracht. Im Gerät ist ein 100 µA-Instrument eingebaut. Zusätzlich zu dieser Anzeige kann eine Spannung 10 V/1 mA für ein zweites Anzeigeinstrument und für Registrier- und Schaltgeräte entnommen werden.

Nachtrag: Der 10 V - Anschluß bei dir ist keine zusätzliche Betriebsspannung, sondern der genannte 0...10 V - Ausgang für eine zweite Anzeige oder Schaltvorgänge

[ Diese Nachricht wurde geändert von: PhyMaLehrer am 29 Aug 2006 13:01 ]

BID = 364336

perl

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Frag mal hier www.vacom.de an. Vielleicht gibts da jemand, der dir weiterhilft.


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NGC6302

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@PhyMaLehrer: dann vergiss das mit dem Plan. Ein Nachbau wäre ohnehin quark, aber zum vergleichen reicht's völlig.

Also wird das auf dem Anschlussschild vermutlich auch heißen, dass dort (Pin23&25) ein 100µA-Messgerät anzuschließen ist. Ich werde es mal mit einem entsprechenden Drehspulenmesswerk versuchen. Wichtig ist, dass ich jetzt eine Skala für die Anzeige hab - ohne die ist das Messgerät ja praktisch nutzlos -, die dürfte ich eigentlich problemlos dafür übernehmen können.

Den 10V-Ausgang lass ich erst mal frei, mir geht's hauptsächlich ums Messen und Anzeigen des Drucks.

Und die Meßzelle werde ich so wie im Schaltplan des 'M221' dranklemmen, also 3 an Pin 19, 1 an die 21 und Pin17 hängt beim Anschließen dann über den Messkopf mit an Masse.

Vielen Dank noch mal Perl und PhyMaLehrer!

BID = 364347

perl

Ehrenmitglied



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Hast du mal bei obiger Firma angerufen ?

Ansonsten möcht ich dir dringend raten nicht gleich beim ersten Versuch das Messrohr zu ruinieren.
Nimm lieber erst mal ein Glühlämpchen mit einem passenden Kaltwiderstand der in etwa deinem Gerät entspricht und schau, ob sich vernünftige Werte einstellen.
Der Widerstand bei der Betriebstemperatur des Pirani liegt größenordnungsmäßig bei weniger als dem doppelten Kaltwiderstand.



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NGC6302

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Nein, hab noch nicht angerufen. Werd denen heute aber mal 'ne Mail schreiben.

BID = 365970

NGC6302

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So, da bin ich wieder...

Hab mir erst mal ein 100µA-Drehspulmesswerk, 'nen passenden Steckverbinder besorgt und eine ~24V-Stromversorgung rausgekramt.

Durch etwas Rumprobieren hat sich herausgestellt, dass die Meßzelle an Pin 17 und 19 angeschlossen wird und die 21 frei bleibt (so, wie Perl ursprünglich vorgeschlagen hatte). Ansonsten passiert gar nix. Aber auch so scheint die Anordnung noch abgeglichen werden zu müssen, da sich bei Atmosphärendruck ein Strom von ca. 40µA einstellte. An der Vakuumpumpe konnte ich es noch nicht probieren, da sich offensichtlich irgendwo ein Leck eingeschlichen hat.

Wie gleiche ich das Gerät eigentlich ab, wenn ich überhaupt keine Referenz besitze?

BID = 365991

PhyMaLehrer

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Der Einstellwiderstand von 22 kOhm vor Anschluß 25 dient dazu, bei 10 V am Anschluß 15 genau 100 µA fließen zu lassen. Miß also mal die Spannung am Anschluß 15 und stelle den entsprechenden Strom ein (z. B. 4,2 V -> 42 µA).
Die mit "A" und "E" bezeichneten Regler müßten meiner Meinung dazu dienen, Anfangs-- und Endausschlag des Meßgeräts einzustellen. Eigentlich müßte der Vollausschlag ja bei normalem Atmosphärendruck erreicht werden. (Warum es das bei dir jetzt nicht tut - )
Wenn die Meßzelle direkt an eine Vakuumpumpe angeschlossen wird, sollte eigentlich ein Vakuum besser als der kleinste Skalenwert erreicht werden -> Einstellung des Nullpunkts.

Ich hoffe, das stimmt so einigermaßen; im Moment vernebelt mir eine Erkältung ein bißchen das Hirn ...

BID = 367637

NGC6302

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Zitat :
Vollausschlag ja bei normalem Atmosphärendruck erreicht werden. (Warum es das bei dir jetzt nicht tut - )
Das hatte ich eigentlich auch gedacht; besonders, da die Nummer auf dem Aufkleber der Meßzelle mit der auf dem Messeinschub übereinstimmt und ich vermutet hatte, es wäre bereits aufeinander abgeglichen . Na was soll's, ich werde mich mal an einem Abgleich versuchen.

Im Prinzip ist ja schon alles Nötige geklärt, was die Anschlüsse und das Messwerk betrifft. Der Rest ist nur noch Kür. Werd das Ganze erst mal fein säuberlich in ein Gehäuse verbauen, das ich noch im Keller entdeckt hab. Bis dahin werde ich sicherlich auch den Fehler im Vakuum-System gefunden haben und das Pirani dann richtig testen können.

Noch mal vielen Dank an Perl und PhyMaLehrer für die kompetente Hilfe !!


P.S. @ PhyMaLehrer: Ach ja, gute Besserung noch!


[ Diese Nachricht wurde geändert von: NGC6302 am  8 Sep 2006 12:14 ]

BID = 367856

NGC6302

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Ich mach das Topic dann zu. Falls doch noch was sein sollte, gibt's ja zur Not auch noch PM...

[ Diese Nachricht wurde geändert von: NGC6302 am  9 Sep 2006 10:31 ]

BID = 367902

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

...und zur Not gibt es ja auch noch die Moderatoren, die es wieder öffnen können.

Was die Kalibrierung angeht: Vollauschlag bei Atmosphärendruck ist ok, aber für den Nullpunkt brauchst du entweder eine sehr gute zweistufige Drehschieberpumpe, betriebswarm und mit frischem Öl, die schafft gerade eben den ersten Strich auf der Skala, oder besser eine Hochvakuumpumpe (Öldiffusions- oder Turbomolekularpumpe).

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