Die Öldiffusionspumpe Leybodiff 170
Ein guter Freund hat mir im Laufe des Vakuum-Projektes überraschend eine Öldiffusionspumpe geschenkt (der gleiche Herr, der mir auch den früher erwähnten Ölnebelfilter geschenkt hat und scheinbar eine sehr großzügige Auffassung von Geschenken hat). Es ist eine Leybodiff170 (von Leybold-Heraeus) mit 320W. Obwohl diese sicherlich relativ betagt ist, hat ein kurzer Test des Heizelements gezeigt, dass sie einsatzfähig ist. Selbstverständlich benötigt jedoch der Düseneinsatz eine Reinigung, die ich ihm gerne spendiert habe.
So positiv dieses Geschenk auch war(letztendlich hat es das Projekt erst wirklich ins Rollen gebracht), birgt die Pumpe leider einige echte Schwierigkeiten:
- Die Pumpe benötigt eine konstante Wassserkühlung. Man müsste also einen Kühlkreislauf entwickeln oder sehr viel Wasser verschwenden.
- Da man die Pumpe vom Rezipienten abtrennen können will (siehe Einleitungs-Abschnitt), benötige ich ein Ventil für das Iso-K DN63-Flansch an der Saugseite, die kaum zu finden sind und dann nicht unter 350€.
- Für einen vernünftigen Betrieb wäre zudem eine Kühlfalle sinnvoll, für die ich bislang kein gebrauchtes Modell gefunden habe.
Dem gegenüber stehen die Vorteile, dass die Pumpe über die Wahl des Mediums (Öl) bis tief ins Ultra-Hochvakuum betrieben werden könnte und ein gutes Saugvermögen (170 l/s) sowie eine simple Ansteuerung (einfaches Ein-/Abschalten der Versorgungsspannung) aufweist.
Die Turbomolekularpumpe MDP5011 IE
Auf der Suche nach einem passenden Ventil zur Öldiffusionspumpe bin ich über eine Auktion für eine neuwertige Turbomolekularpumpe MDP5011_IE von Pfeiffer Vacuum ab 1€ gestolpert. Da der Neupreis der Pumpe bei etwa 5000€ liegt, dachte ich mir, einfach mal mitzubieten. Völlig unerklärlicherweise gewann ich die Auktion für 110€ (gut, vielleicht sollte man SO teure Hardware auf einem so kleinen Markt wie bei Vakuumkomponenten nicht auf ebay mit diesem Startgebot einstellen).
Die Pumpe ist wirklich handlich (etwas mehr als 16 cm hoch!), bietet allerdings nur ein mikriges Saugvermögen von 7,5 l/s und einen vernünftigen Enddruck von 1x10-6 mbar. Ihr stärkstes Argument ist allerdings, dass sie kein Ventil zum Rezipienten benötigt und zudem luftgekühlt und ölfrei ist. Wenn da nur nicht die vergleichsweise aufwändige elektrische Ansteuerung wäre ...
Treiberelektronik für die MDP5011
Im Prinzip bedeutet eine Ansteuerung der Pumpe nichts anderes, als einen Motortreiber für einen Einphasenmotor, von dem die Daten nicht bekannt sind, zu entwickeln. Glücklicherweise habe ich die Seite des äußerst freundlichen und hilfsbereiten Gregory Eckersley gefunden. Dieser hat genau diese Entwicklung schon einmal durch gemacht, den Pinout und einige Motordaten herausgefunden und eine kleine Dokumentation darüber geschrieben. Leider ist sein Design, wenn auch funktional, nie über den Prototypenstatus hinaus gekommen. Aber dank seiner Vorarbeit waren mir nun die Anforderungen bekannt:
- Die Elektronik muss einen Sinus von 1,7 bis 450 Hz erzeugen können bei maximal 70 Vpp und 2A.
- Es muss das interne Positionssignal der Pumpe ausgewertet werden, das 5 V Versorgung benötigt und einen Open-Collector-Ausgang hat.
- Der Sinus muss mit einer Phasenverschiebung relativ zu diesem Positionssignal ausgegeben werden.
- Die Pumpe benötigt einige Minuten zum Hochlaufen, in der sie in der Frequenz stetig gesteigert werden muss.
- Sie verfügt über einen Thermistor, mit dem ihre Temperatur überwacht werden kann. Der Thermistor muss daher ausgelesen werden.
Daher bin ich zu folgender Umsetzung gekommen:
- Die Messung und Signalerzeugung erfolgt erneut über ein teilbestücktes Ramian2-Mainboard aus dem Radar-Projekt (ATSAM4S16B Controller, DAC8830 DAC).
- Die Grund-Spannungsversorgung erledige ich über ein günstiges 36 V / 5 A Netzteil aus China.
- Das Netzteil erhält ein Supply-Kondom, angepasst auf 36 V.
- Mit zwei fertigen DCDC-Blöcken von Traco werden die für Ramian2 notwendigen ±15 V und 5 V bereit gestellt.
- Die Endstufe hinter dem DAC übernimmt ein fertiges Audio-Verstärkerboard mit TDA7498E von Sanwu. Das Board kann so gebrückt werden, dass es im BTL-Modus arbeitet und aus den gegebenen 36 V einen Sinus mit > 60 Vpp erzeugen kann.
Das Ramian2-Board war schnell bestückt und getestet, auch der Verstärker hat sich im Test als geeignet erwiesen. Nun bin ich an der Programmierung der Firmware, bevor ich mich an einen ersten Test heranwage.