Электронный измеритель влажности с емкостным датчиком

Емкость используемого конденсатора зависит от находящегося между его пластинами диэлектрика, а также от размера пластин и расстояния между ними. Исходя из этой зависимости, можно построить измеритель с емкостным датчиком, измеряющий различные не электрические величины, например, влажность материалов.


Для повышения точности измерения и чувствительности прибора (при сравнительно малых изменениях емкости датчика) необходимо применить генератор высоких частот (5-10 МГц), а также измерительный прибор (микроамперметр) с высокой чувствительностью.
Принципиальную схему влагомера (см. рисунок)
 
разработал Георги Минчев из Болгарии. Устройство состоит из задающего генератора, выполненного по схеме мультивибратора, измерительной цепи, калибратора и датчика.
Мультивибратор собран на транзисторах VT1,VT2. Параллельно конденсатору С6 подключен датчик. Потенциометр RP4 служит для установки ровной длительности импульсов на коллекторах транзисторов VT1, VT2, при которой стрелка микроамперметра не отклоняется.
Измерительная цепь состоит из интегрирующих элементов Rl, R7, С1, С4 и стрелочного микроамперметра РА1.
Увеличение емкости датчика, вызванное изменением влажности измеряемого вещества, приводит к увеличению суммарной емкости С6 + Сдатчика, о отсюда и увеличение
длительности импульса на коллекторе транзистора VT2. Это, в свою очередь, приводит к повышению напряжения но конденсаторе С4 и протеканию тока через измерительный прибор РА1 в направлении от резистора R7 к резистору R1.
При уменьшении емкости датчика сила протекающего тока падает.
Для поддержания необходимой точности измерения при понижении напряжения питания в схеме устройства предусмотрен калибратор. Он состоит из регулятора напряжения на транзисторе VT3 и потенциометре RP8. При калибровке с помощью потенциометра стрелка измерительного прибора устанавливается на последнее деление шкалы. Режим калибровки обеспечивается нажатием кнопки SA1. Конденсаторы С2 и СЗ выполняют роль эквивалента максимальной емкости датчика в режиме калибровки.
Перед градуировкой измерительного прибора производят обнуление и выполняют калибровку влагомера. Градуировку проводят с использованием другого точного измерительного прибора. Нажимают кнопку SA1 и подстроечным конденсатором СЗ выводят стрелку микроамперметра на последнее деление шкалы. К датчикам двух влагомеров прикладывают максимально влажное вещество, которое затем подсушивают нагреванием, и, сравнивая показания приборов, производят разметку шкалы микроампер-
метра РА1 влагомера по эталонному прибору.
Для уменьшения погрешности измерения влагомером необходимо, чтобы плотность измеряемого вещества соответствовала плотности вещества при градуировке влагомера.
Датчик изготавливается из изоляционного материала размером 200x40x5 мм (можно использовать гетинакс или текстолит). Сверху монтируют параллельно два электрода на расстоянии 10мм. Их делают из медной, алюминиевой или нержавеющей жести размером 160x40x1 мм. Сгибают под прямым углом по длине таким образом, чтобы получились два угольника со сторонами 30x7 мм. На 7-мм стороне делают четыре отверстия, необходимых для крепления электрода к изоляционной
пластинке. Для устранения гальванической связи, вызванной измеряемым веществом, рекомендуется покрыть тонким споем эпоксидной смолы подложку датчика между пластинами.
Такой датчик можно подключать к схеме влагомера с помощью двужильного экранированного провода в поливинилхлоридной изоляции длиной до 1,5 м.
Элементы схемы помещаются на односторонней печатной плате размером 100x50 мм, питание влагомера выполнено от 9 вольтовой батареи 6F22, потребляемый ток не более 10 мА. Используется микроамперметр с магнитоэлектрической системой с полным отклонением стрелки 100 мкА. Транзисторы могут быть заменены эквивалентными с коэффициентом усиления не менее 80.
Радиосхема 2/2008

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Счетчик тИЦ и PR