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Relé capacitivo para irrigação de micélio. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Ao cultivar cogumelos artificialmente em estufa, é necessário manter uma certa umidade do substrato com micélio, regando-o com pequenas porções de água e evitando o encharcamento. A rega deve começar assim que as gotas de água restantes da anterior secarem. Tecnicamente, isso pode ser feito usando um relé capacitivo que reage à presença de quedas. O relé controla uma válvula solenóide que permite a entrada de água no sistema de irrigação.

O relé capacitivo deve permitir o fornecimento de água em um teor de umidade do substrato mais baixo e proibi-lo em um mais alto, ou seja, ter uma histerese. Caso contrário, a rega será muito frequente, o barulho da válvula de água, a sua abertura e fecho incompletos não são excluídos. A histerese é fácil de fornecer usando um relé eletromagnético, cujas correntes de atuação e liberação não são iguais. Porém, em alta umidade, os contatos mecânicos não são confiáveis, por isso é preferível controlar a válvula com uma chave eletrônica e fornecer histerese, por exemplo, devido a feedback positivo.

O protótipo do relé capacitivo, cujo circuito é mostrado na fig. 1, serviu como projeto de I. Nechaev ("Rádio", 1988, nº 1, p. 33). O dispositivo ali descrito em um microcircuito CMOS com resistores de até 6 MΩ revelou-se totalmente inoperável nas condições de ambiente característico de estufa com alta umidade. Na versão proposta, é instalado um microcircuito K155LAZ da estrutura TTL, a resistência dos resistores é significativamente reduzida. Existem ajustes manuais do nível de resposta e da largura da zona de histerese. Por razões de segurança elétrica, o relé foi projetado para ser alimentado por 24 V AC, aprovado para uso em estufas.

Relé capacitivo para irrigação de micélio
(clique para ampliar)

O sensor de umidade do micélio é composto por quatro fios trançados em um feixe de isolamento de polietileno com diâmetro de 0,5 mm (para cobre). Fios adequados podem ser removidos do cabo telefônico CCI. Um pedaço de feixe de 4,5 m de comprimento é enrolado em uma estrutura de 180x160 mm de material isolante. Uma extremidade do segmento é isolada - coberta com betume derretido e envolta em filme plástico. Os fios da outra ponta são conectados em pares e conectados a um relé capacitivo instalado próximo, mas acima da cobertura dos bicos de irrigação. Como a constante dielétrica da água é muito alta, as gotas que se depositam nos fios do sensor aumentam a capacitância entre eles de aproximadamente 300 para 600 pF.

Um multivibrador simétrico é montado nos elementos DD1.1 e DD1.2, que, como o teste mostrou, funciona de forma mais confiável do que um assimétrico. O multivibrador gera pulsos retangulares com frequência de 50 kHz. Um circuito diferenciador R1.2C5 é conectado à saída do elemento DD4. Como o capacitor C4 forma um divisor de tensão capacitivo com a capacitância do sensor Cx, a amplitude dos pulsos diferenciados baseados no transistor VT1 depende da quantidade de umidade depositada nos fios do sensor. O capacitor C3 está se separando.

No emissor do transistor VT1, destacam-se apenas os topos dos pulsos de polaridade positiva e formato aproximadamente triangular. O limite de corte depende da tensão de polarização fornecida à base do transistor VT1 através dos resistores R3 e R4. À medida que o limiar diminui, a amplitude e a duração dos pulsos aumentam. Um efeito semelhante é observado com uma diminuição na capacitância do sensor Cx. Na saída do elemento DD1.3 - pulsos retangulares de baixo nível lógico, cuja duração depende da posição do resistor trimmer R6, da umidade do sensor e da magnitude da tensão de feedback fornecida pelo resistor R3.

Em um nível baixo na saída do elemento DD1.3, o capacitor C7 é descarregado através do diodo VD6, em um nível alto é carregado lentamente através do resistor R9. A capacitância do capacitor C7 é escolhida grande o suficiente para que não tenha tempo de carregar ou descarregar totalmente. O valor médio da tensão através dele é aproximadamente inversamente proporcional à duração dos pulsos. Se a tensão no capacitor C7 (levando em consideração a queda de tensão na seção base-emissor do transistor VT2) estiver abaixo do limite de comutação do elemento DD1.4, a alta tensão de nível lógico da saída deste elemento é fornecida através do resistor R12, o seguidor do emissor no transistor VT3 e o resistor R14 para o eletrodo de controle do trinistor VS1. O trinistor, incluído na diagonal da ponte de diodos VD1-VD4, abre e fecha o circuito de alimentação da válvula solenóide YA1. A rega é permitida.

Parte da tensão de saída do elemento DD1.4, o deslocamento removível do resistor de ajuste R13, serve como um sinal de feedback positivo que cria a histerese necessária.

À medida que o substrato do cogumelo é umedecido, a capacitância do sensor Cx aumenta. Isso leva a uma diminuição na amplitude dos pulsos com base no transistor VT1 e a um aumento na tensão no capacitor C7.

Quando a umidade suficiente é atingida, o nível de alta tensão na saída do elemento DD1.4 é substituído por um baixo, o trinistor VS1 fecha e a válvula YA1 impede a entrada de água no sistema de irrigação.

A opção considerada é projetada para a válvula YA1, controlada por tensão alternada. Se a válvula ou outro atuador for alimentado por corrente contínua, os circuitos de potência do relé capacitivo podem ser montados de acordo com o circuito mostrado na fig. 2.

Relé capacitivo para irrigação de micélio

Um retificador de meia onda é montado no diodo VD5, nos capacitores C5, C6 e no resistor R7. O estabilizador no transistor VT4 fornece uma tensão de 5 V em sua saída para alimentar o chip DD1.

A placa de circuito impresso do relé capacitivo e a localização de suas partes são mostradas na fig. 3. O dispositivo usa resistores, capacitores MSC BM e MBM, capacitores de óxido K50-6 e C5 e C6 são instalados fora da placa. O transistor VT4 está equipado com um dissipador de calor com área de 20 cm2. Com uma potência pequena (inferior a 3 W) da válvula de irrigação, não há necessidade de remover o calor do tiristor VS1.

Relé capacitivo para irrigação de micélio
(clique para ampliar)

Ao configurar o relé, deve-se selecionar o capacitor C4, cuja capacitância deve ser aproximadamente uma vez e meia a capacitância do sensor seco. O limite de resposta é regulado por um resistor de ajuste R6 e a histerese (a diferença entre os limites de resposta e liberação) é R13. Se o modo de operação ideal for alcançado apenas quando esses resistores forem ajustados em suas posições extremas, os valores dos resistores R3 e R4 devem ser alterados.

Autor: Yu.Egorov, Moscou

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