Relè capacitivo per l'irrigazione del micelio. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Quando si coltivano artificialmente funghi in serra, è necessario mantenere una certa umidità del substrato con micelio, annaffiandolo con piccole porzioni d'acqua ed evitando ristagni. L'irrigazione dovrebbe iniziare non appena le gocce d'acqua lasciate dalla precedente si asciugano. Tecnicamente, questo può essere fatto utilizzando un relè capacitivo che reagisce alla presenza di gocce. Il relè comanda un'elettrovalvola che permette all'acqua di entrare nel sistema di irrigazione.

Il relè capacitivo dovrebbe consentire la fornitura di acqua a un contenuto di umidità del substrato inferiore e proibirlo a uno più elevato, ovvero avere un'isteresi. In caso contrario, l'irrigazione sarà troppo frequente, non è escluso il tintinnio della valvola dell'acqua, la sua apertura e chiusura incompleta. L'isteresi è facile da fornire utilizzando un relè elettromagnetico, le cui correnti di attivazione e rilascio non sono uguali. Ma ad alta umidità, i contatti meccanici sono inaffidabili, quindi è preferibile controllare la valvola con una chiave elettronica e fornire l'isteresi, ad esempio, a causa di un feedback positivo.

Il prototipo del relè capacitivo, il cui circuito è mostrato in fig. 1, servito come progetto di I. Nechaev ("Radio", 1988, n. 1, p. 33). Il dispositivo qui descritto su un microcircuito CMOS con resistori fino a 6 MΩ si è rivelato completamente inutilizzabile nelle condizioni di un ambiente caratteristico di una serra con elevata umidità. Nella versione proposta è installato un microcircuito K155LAZ della struttura TTL, la resistenza dei resistori è notevolmente ridotta. Sono disponibili regolazioni manuali del livello di risposta e dell'ampiezza della zona di isteresi. Per motivi di sicurezza elettrica, il relè è progettato per essere alimentato a 24 V CA, approvato per l'uso nelle serre.

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Il sensore di umidità del micelio è costituito da quattro fili intrecciati in un fascio di isolamento in polietilene con un diametro di 0,5 mm (per rame). I fili adatti possono essere rimossi dal cavo telefonico CCI. Un pezzo di fascio lungo 4,5 m è avvolto su un telaio di 180x160 mm di materiale isolante. Un'estremità del segmento è isolata, ricoperta di bitume fuso e avvolta con pellicola trasparente. I fili all'altra estremità sono collegati a coppie e collegati a un relè capacitivo installato nelle vicinanze, ma sopra la portata degli ugelli di irrigazione. Poiché la costante dielettrica dell'acqua è molto elevata, le goccioline, depositandosi sui fili del sensore, aumentano la capacità tra di loro da circa 300 a 600 pF.

Sugli elementi DD1.1 e DD1.2 è assemblato un multivibratore simmetrico che, come ha dimostrato il test, funziona in modo più affidabile di uno asimmetrico. Il multivibratore genera impulsi rettangolari con una frequenza di 50 kHz. Un circuito di differenziazione R1.2C5 è collegato all'uscita dell'elemento DD4. Poiché il condensatore C4 forma un partitore di tensione capacitivo con la capacità del sensore Cx, l'ampiezza degli impulsi differenziati in base al transistore VT1 dipende dalla quantità di umidità depositata sui fili del sensore. Il condensatore C3 si sta separando.

Sull'emettitore del transistor VT1 risaltano solo le cime degli impulsi di polarità positiva e di forma approssimativamente triangolare. La soglia di interruzione dipende dalla tensione di polarizzazione fornita alla base del transistor VT1 attraverso i resistori R3 e R4. Al diminuire della soglia, l'ampiezza e la durata degli impulsi aumentano. Un effetto simile si osserva con una diminuzione della capacità del sensore Cx. All'uscita dell'elemento DD1.3 - impulsi rettangolari di basso livello logico, la cui durata dipende dalla posizione del resistore trimmer R6, dall'umidità del sensore e dall'entità della tensione di retroazione fornita attraverso il resistore R3.

A un livello basso all'uscita dell'elemento DD1.3, il condensatore C7 si scarica attraverso il diodo VD6, a un livello alto si carica lentamente attraverso il resistore R9. La capacità del condensatore C7 è scelta abbastanza grande da non avere il tempo di caricarsi o scaricarsi completamente. Il valore medio della tensione ai suoi capi è approssimativamente inversamente proporzionale alla durata degli impulsi. Se la tensione sul condensatore C7 (tenendo conto della caduta di tensione nella sezione base-emettitore del transistor VT2) è inferiore alla soglia di commutazione dell'elemento DD1.4, l'alta tensione di livello logico dall'uscita di questo elemento viene fornita attraverso il resistore R12, il follower dell'emettitore sul transistor VT3 e il resistore R14 all'elettrodo di controllo del trinistor VS1. Il trinistor, compreso nella diagonale del ponte a diodi VD1-VD4, apre e chiude il circuito di potenza dell'elettrovalvola YA1. L'irrigazione è consentita.

Parte della tensione di uscita dell'elemento DD1.4, lo spostamento rimovibile del resistore di sintonia R13, funge da segnale di feedback positivo che crea l'isteresi necessaria.

Man mano che il substrato del fungo viene inumidito, la capacità del sensore Cx aumenta. Ciò porta ad una diminuzione dell'ampiezza degli impulsi basati sul transistor VT1 e ad un aumento della tensione attraverso il condensatore C7.

Quando viene raggiunta un'umidità sufficiente, il livello di alta tensione all'uscita dell'elemento DD1.4 viene sostituito da uno basso, il trinistor VS1 si chiude e la valvola YA1 impedisce all'acqua di entrare nel sistema di irrigazione.

L'opzione considerata è progettata per la valvola YA1, controllata da tensione alternata. Se la valvola o altro attuatore è alimentato in corrente continua, i circuiti di potenza del relè capacitivo possono essere assemblati secondo il circuito di fig. 2.

Un raddrizzatore a semionda è montato sul diodo VD5, sui condensatori C5, C6 e sul resistore R7. Lo stabilizzatore sul transistor VT4 fornisce una tensione di 5 V alla sua uscita per alimentare il chip DD1.

Il circuito stampato del relè capacitivo e la posizione delle parti su di esso sono mostrati in fig. 3. Il dispositivo utilizza resistori MSC, condensatori BM e MBM, condensatori di ossido K50-6 e C5 e C6 sono installati all'esterno della scheda. Il transistor VT4 è dotato di un dissipatore di calore con un'area di 20 cm2. Con una potenza ridotta (inferiore a 3 W) della valvola di irrigazione, non è necessario rimuovere il calore dal tiristore VS1.

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Quando si imposta il relè, è necessario selezionare il condensatore C4, la cui capacità dovrebbe essere circa una volta e mezza la capacità del sensore a secco. La soglia di risposta è regolata da un resistore di sintonia R6 e l'isteresi (la differenza tra la soglia di risposta e quella di rilascio) è R13. Se la modalità di funzionamento ottimale viene raggiunta solo quando questi resistori sono impostati nelle loro posizioni estreme, i valori dei resistori R3 e R4 dovrebbero essere modificati.

Autore: Yu.Egorov, Mosca

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