|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Sensor capacitivo sem contato com ressonador de quartzo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição Para sensores capacitivos sem contato usados em dispositivos de alarme contra roubo para controlar a aproximação de um objeto a uma área protegida, são frequentemente usados geradores de pulso retangulares em amplificadores operacionais, montados de acordo com o esquema clássico [1]. Entre as deficiências de tais geradores, deve-se notar, em primeiro lugar, a baixa estabilidade da frequência do auto-oscilador definida pelo circuito RC, o que leva à falta de confiabilidade do dispositivo. Tentativas de aumentar a sensibilidade do dispositivo, conforme observado neste artigo, causam interferência (“piscas”) ou falsos positivos de interferência de rede, o que causa falsos positivos periódicos sem se aproximar do sensor do objeto ou, inversamente, falha de operação quando um objeto se aproxima o sensor. Essas deficiências podem ser eliminadas se um ressonador de quartzo for conectado em série com o sensor capacitivo, que, sendo excitado na frequência da ressonância em série, compensa a componente reativa da resistência complexa do sensor capacitivo, facilitando a conversão das mudanças de a capacitância elétrica do sensor em resistência ativa [2] Tal dispositivo é chamado de dielcômetro de quartzo.
No sensor de proximidade descrito abaixo, montado conforme o esquema da Fig. 1, um ressonador de quartzo evacuado comercialmente disponível ZQ1 de ressonância em série a uma frequência fpe3 = 300 kHz é conectado em série com o sensor capacitivo Sd. O ressonador possui os seguintes parâmetros elétricos equivalentes: indutância - 21,7 H; capacitância - 0,013 pF; resistência - 90 Ohm; capacitância intereletrodo - 6,5 pF; fator de qualidade - cerca de 455000. Deve-se notar que a maioria dos auto-osciladores opera em uma frequência que não coincide com a frequência da ressonância em série do ressonador de quartzo. Por exemplo, um conhecido ponto capacitivo de três pontos é excitado em uma frequência mais alta. Isso faz com que o fator de qualidade do ressonador diminua, reduzindo a estabilidade de frequência do oscilador, sendo que o mais próximo da frequência ressonante da ressonância em série é fornecido pelo oscilador em ponte, que, portanto, possui a máxima estabilidade de frequência. Para aumentar a sensibilidade e estabilidade do medidor de proximidade capacitivo sem contato, descrito em detalhes em [1], é aconselhável usar um dielcômetro de quartzo. Para os experimentos, um elemento sensível (sensor) com diâmetro de 60 mm, semelhante ao utilizado no dispositivo citado em [1], foi confeccionado em getinax revestido com papel alumínio. A capacitância do sensor no espaço livre (sem objetos próximos), medida por um dispositivo de alta frequência E7-9, acabou sendo 2,51 pF. Com tal sensor e o ressonador de quartzo acima, a resistência elétrica equivalente do circuito ressonador-sensor em série é de 1160 ohms. Ao se aproximar do sensor de qualquer objeto - mãos, por exemplo, a capacitância do sensor aumenta e a resistência ativa equivalente do circuito diminui. Se a capacitância for aumentada em 1 pF, a resistência elétrica equivalente se tornará 732 ohms, ou seja, diminuirá em 428 ohms. Assim, a sensibilidade do dielcômetro a uma mudança na capacitância do sensor é de 428 Ohm/pF. Como conversor secundário no medidor, é utilizado um oscilador de ponte baseado em um transistor, alimentado por uma célula galvânica com tensão de 1,5 V. O dispositivo consiste em uma ponte de medição, um amplificador de tensão em um transistor VT1, um detector nos diodos VD1, VD2 e um indicador de proximidade, que é um microamperímetro RA1. Dois braços da ponte de medição são representados por metades do enrolamento L1 de um transformador de alta frequência. . A tensão de saída da ponte de medição é conectada através do capacitor C1 à base do transistor amplificador VT1. O enrolamento L2 junto com o capacitor C3 formam um circuito oscilatório paralelo, que deve ser sintonizado na frequência de ressonância série do ressonador de quartzo de 300 kHz selecionando o capacitor C3. Nessa frequência o circuito possui resistência máxima, proporcionando ganho máximo do transistor VT1 e favorecendo a excitação de oscilações na frequência fundamental do ressonador de quartzo. A tensão de saída amplificada é alimentada na entrada da ponte de medição como um sinal OS, criando condições para a excitação de auto-oscilações na frequência de ressonância em série, e na entrada do detector feita nos diodos VD1 e VD2 de acordo com o esquema de duplicação. No estado inicial (quando não há objetos na zona de sensibilidade do sensor), não há auto-oscilações e não há tensão na saída do detector, pois a resistência do braço de medição da ponte é maior que a resistência do exemplar, que é definida pelo resistor de sintonia R2. Se a resistência ativa dos braços de medição e exemplares da ponte for igual, também não haverá auto-oscilações. A aproximação de um objeto a um sensor capacitivo causa um aumento em sua capacitância e, portanto, uma diminuição na resistência equivalente. Quando a resistência do braço de medição da ponte se tornar menor que a do exemplar, ocorrerão auto-oscilações, que serão notadas pelo microamperímetro. O resistor de compensação R2 regula a sensibilidade do dispositivo, ou seja, define a distância de um objeto que se aproxima que causa auto-oscilações. O dispositivo pode fixar com segurança a aproximação do sensor de mão a uma distância de 10 cm (a agulha do microamperímetro se desvia em 10 divisões). A sensibilidade do dispositivo pode ser aumentada aumentando o tamanho do sensor, a tensão de alimentação, a relação de transformação do transformador de alta frequência, bem como reduzindo a resistência dos resistores R3 e R4. Um microamperímetro M283K com uma corrente máxima de deflexão da agulha de 100 μA (100 divisões) foi usado como indicador. que corresponde a uma mudança na resistência ativa equivalente do circuito ressonador-sensor de 1 até 1160 ohms, ou seja, 732 ohms (escala linear). Portanto, uma divisão da escala do microamperímetro M428K correspondeu a uma mudança na resistência de 283 ohms e capacitância de 4,3 pF. A sensibilidade do dispositivo pode ser aumentada para 0,001 pF por divisão do microamperímetro. Isso exclui interferência de rede.
Com uma tensão de alimentação de 1 5 V, o consumo de corrente é de 0,5 mA. O transistor KT315B pode ser substituído por KT368B ou KT342B.O transformador de alta frequência é enrolado em um anel K 10x6x2 de ferrite M3000NM. Para aumentar o fator de qualidade do circuito oscilatório L2C3, uma folga de 0,9 ... 1,1 mm de largura é cortada no anel, conforme mostrado na fig. 2 usando um disco abrasivo usado na prática odontológica. A folga facilita muito o enrolamento das bobinas do transformador.O enrolamento L1 contém 50 voltas com uma derivação do meio e L2 - 75 voltas. Ambos são feitos a granel com fio PELSHO com diâmetro de 0,15 mm Capacitores - série KM cerâmica. O capacitor C3 é selecionado dentro de 750...900 pF para fornecer uma frequência ressonante de 300 kHz. Literatura:
Autor: V. Savchenko, L. Gribova, Ivanovo; Publicação: radioradar.net
Armadilha de ar para insetos
01.05.2024 A ameaça dos detritos espaciais ao campo magnético da Terra
01.05.2024 Solidificação de substâncias a granel
30.04.2024
▪ Os melhores amigos das crianças são animais de estimação ▪ Maneira barata de produzir nanopartículas ▪ Lançada a maior estação solar da Europa ▪ Passagens secretas encontradas na Grande Muralha da China
▪ seção do site Limitadores de sinal, compressores. Seleção de artigos ▪ artigo Qual é o breve significado deste longo discurso? expressão popular ▪ artigo Soleros herbáceo. Lendas, cultivo, métodos de aplicação ▪ artigo Ferramenta de eletricista. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Página principal | Biblioteca | Artigos | Mapa do Site | Revisões do site
www.diagrama.com.ua |
Veja outros artigos seção 
Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica:
Todos os idiomas desta página