Радиочастотный датчик влажности

June 15, 2010 by admin Комментировать »

clip_image002

Рис. 5.22

Метод представляет интерес как альтерна­тивный контроль состояния почвы по сравнению с методами изме­рения электрического сопротивления на участке почвы. Такой аль­тернативный метод был предложен журналом Popular Electronics, однако приведенная там электрическая схема при повторении по­казала себя неработоспособной. Добавив в схему транзистор VT1 и самодельную (вместо промышленно изготовленной) катушку L1, удалось реализовать новый прибор лучшего качества (рис. 5.22). Относительно громоздкие размеры катушки позволяют применять прибор на приусадебном участке с любым составом почв в практи­чески любом климатическом поясе. А вот для контроля влажности земли, например, в цветочном горшке, если только цветок – не пальма, устройство неэффективно. Глубина погружения катушки индуктивности L1 должна быть не менее 40…50 см.

Транзистор VT2, катушка индуктивности L1 и конденсаторы 02, 03 образуют простой автогенератор. Колебания возбуждаются на частоте около 16 кГц. При сухой почве или размещении катушки L1 вне влажной среды генерация происходит нормально – размах им­пульсов на коллекторе транзистора VT2 около 3 В. Цепь 04 R4 с указанными значениями элементов обеспечивает усиление им­пульсов автогенератора на частоте резонанса.

Транзистор VT1, включенный по схеме эмиттерного повторите­ля, уменьшает влияние нагрузочных цепей на работу генератора. Диоды VD1, VD2 преобразуют импульсы автогенератора в посто­янный ток. В качестве этих диодов, кроме указанных на схеме КД503, можно использовать приборы КД521, КД522 с любыми бук­венными индексами. Несмотря на свое германиевое происхожде­ние хорошо работают в детекторе диоды Д220Б.

Детектированный диодами постоянный ток задает смещение в базу ключевого транзистора VT3. Усиленные транзистором VT2 импульсы автогенератора пройдут через разделительный конден­сатор С5 (он не пропустит постоянную составляющую напряжения), выпрямятся диодами VD1, VD2 и откроют транзистор VT3 – вклю­чится реле и нагрузка. Транзистор VT3 включает реле управления К1, как только выходное напряжение генератора окажется доста­точным для открытия этого транзистора. Если размах импульсов автогенератора на коллекторе транзистора VT2 мал (менее 1 В, что свидетельствует о влажной среде вокруг L1) – транзистор VT1 не открывается полностью и напряжение смещения на базе VT3 недостаточно для его открытия. Реле обесточено.

В качестве нагрузки применяют любую схему звуковой сигнали­зации. Маломощное реле К1 применяют на напряжение срабаты­вания 7…10 В. В качестве нагрузки прибора радетельный дачник может использовать водяной насос с питанием от сети 220 В. В таком случае контакты реле К1 должны коммутировать мощное реле на соответствующее напряжение, например, МКУ-48С, а оно своими контактами будет подавать напряжение на насос. Диод VD3 препятствует броскам обратного тока через переход эмиттер-коллектор VT3 в моменты включения/выключения реле. Чувстви­тельность генератора к изменению влажности почвы устанавлива­ется многооборотистым переменным резистором R3 (типа СП5-1 Б).

Катушка L1 намотана на пластмассовом каркасе длиной 30 см с внешним диаметром 100 мм и содержит 250 витков провода марки ПЭЛ или ПЭВ диаметром 1мм, намотанного виток к витку. Сверху намотку закрепляют двойным слоем изоленты.

На практике установлено, что кроме влажности на колебания генератора с помещенной в почву катушкой L1 влияют такие пара­метры, как частота генератора, глубина зарывания катушки и тем­пература среды (почвы). Оптимальная глубина зарывания катушки 45…55 см. На этой глубине зондирования устройство надежно ра­ботает, контролируя влажность почвы в теплице с рассадой огур­цов. Длина соединительных проводов от катушки к схеме не долж­на превышать 1 м. Элементы устройства монтируют навесным монтажом на перфорированную монтажную плату размерами 50×70 мм. «Начинка» прячется в металлический корпус от помехо-подавляющего фильтра для грузовых автомобилей или другой

ПОДХ0ДЯЩИЙ.

Внутри корпуса размещается блок питания с понижающим трансформатором и стабилизатором КР142ЕН12Б, выдающий на­пряжение 12 В, само устройство и дополнительную звуковую схе­му, если в ней есть необходимость. Светодиод VD4 индицирует режим «включено» прибора. Тумблер S1 подает питание на схему. Требования к корпусу – влагонепроницаемость. На торцевой стен­ке монтируется разъем типа РП10-11, который соединяет элемен­ты схемы с сетевым напряжением 220 В, соединительными прово­дами катушки L1 и, при необходимости, с портативным водяным насосом.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Оксидный конденса­тор 08, сглаживающий пульсации напряжения – типа К50-20. Диодный мост VD5-VD8 любой маломощный из серий КЦ402, КЦ405. Стабилизатор D1 устанавливать на радиатор не нужно, по­скольку ток, потребляемый схемой, очень мал – 20 (50) мА при вы­ключенном (включенном) реле К1. VD4 – любой светодиод. Транс­форматор Т1 типа ТПП127-220-50-27 (необходимо соединить пе­ремычками обмотки 4-5, 11-12, 13-14) или любой промышленно изготовленный на напряжение вторичной обмотки 13…17 В.

Схема не требует настройки и при исправных деталях начинает работать сразу после сборки. Работу генератора проверяют на ра­бочем столе, подключая щуп осциллографа к коллектору транзи­стора VT2. Регулировкой R3 добиваются максимального размаха импульсов в точке А. Регулировка прибора сводится к установке уровня порогового срыва генерации автогенератора (чувствитель­ность). Для этого катушку индуктивности L1 помещают в сухую почву на указанную глубину, подают питание на схему прибора с подключенной звуковой схемой, изменением сопротивления пе­ременного резистора R3 добиваются включения реле К1, контро­лируя это по звуку. Оптимальное положение движка R3 – такое, при котором устройство работает стабильно (реле К1 включается) в течение серии из нескольких проверок включения/выключения тумблера S1.

После установки порога чувствительности переходят ко второму этапу регулировки – увлажняют почву в месте зондирования ка­тушки L1. Так как вода растворяется в земле инертно, то для при­нудительного ее увлажнения надо вылить на испытуемый участок земли 2-3 литра воды. Через несколько минут звуковая индикация прибора должна прекратиться. Регулировка может отличаться от указанной методики в зависимости от состава почвы и ее темпера­туры. Так, для осеннего и весеннего применения прибора (относи­тельно летнего сезона, когда средняя температура почвы состав­ляет 15°С) приходится снова регулировать чувствительность гене­ратора.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты