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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Misuratore del livello dell'acqua. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Nel sistema di approvvigionamento idrico di una casa di campagna, l'elemento di stoccaggio è un barile di polietilene da 160 litri installato nel sottotetto [1]. Un'aggiunta molto utile al sistema è il misuratore del livello dell'acqua (volume) descritto in questo articolo nella botte. Il sensore del misuratore proposto è un condensatore formato da due piastre di strisce di alluminio montate verticalmente sulla superficie esterna di un barile di plastica su lati opposti. La capacità di un tale sensore dipende quasi linearmente dal livello dell'acqua: da 7 pF per un barile vuoto, a 270 pF per un barile quasi pieno. L'indicatore può essere un multimetro o un microamperometro a quadrante. Per ottenere un segnale elettrico proporzionale alla capacità, viene utilizzato un principio ben noto: gli impulsi rettangolari vengono fatti passare attraverso la capacità misurata del sensore e un raddrizzatore a diodi assemblato secondo un circuito di raddoppio della tensione. Se la resistenza di carico del raddrizzatore è piccola e la caduta di tensione ai suoi capi è significativamente inferiore all'ampiezza dell'impulso, la corrente media raddrizzata è, in prima approssimazione, proporzionale alla capacità: I = U f Cд, dove U è l'ampiezza degli impulsi meno la caduta di tensione sui diodi raddrizzatori; f - frequenza di ripetizione degli impulsi; CONд - capacità del sensore. Questa corrente può essere applicata a un microamperometro e la frequenza degli impulsi può essere selezionata in modo che le sue letture siano direttamente proporzionali al volume dell'acqua in litri o in percentuale (del volume massimo). Se si installa un resistore all'uscita del raddrizzatore e si collega ad esso un voltmetro digitale (un multimetro in modalità di misurazione della tensione), è possibile ottenere le stesse informazioni in forma digitale.
Lo schema di un tale contatore è mostrato in Fig. 1. È costituito da un generatore di impulsi rettangolare assemblato su tre elementi logici DD1.1 - DD1.3, uno stadio buffer sull'elemento DD1.4 e un raddrizzatore sui diodi VD1 e VD2 con condensatore di livellamento C4. Il generatore funziona ad una frequenza di circa 100 kHz. Con una tensione di alimentazione di 9 V, una caduta di tensione tra due diodi di circa 1,2 V e una capacità del sensore di 270 pF, la corrente di uscita calcolata utilizzando la formula sopra sarà I = (9-1,2)x100x103h270h10 all'12 ottobre = 210x10-6 = 210μA. Pertanto, la caduta di tensione calcolata sul resistore R5 sarà UR5 = 210x10-6x820 = 170 mV. La tensione effettivamente misurata con un barile quasi pieno è inferiore: circa 150 mV. Lo strumento è progettato per funzionare insieme ai multimetri digitali ampiamente utilizzati della serie M83xx, a destra in Fig. 1 mostra i punti di collegamento ad esso. Se si imposta il limite di misurazione in un multimetro su 200 mV, la risoluzione del misuratore (il peso della cifra meno significativa) sarà 0,1 l. Naturalmente, l'errore nella misurazione della quantità di acqua sarà maggiore, principalmente a causa della forma non cilindrica della canna. Se si imposta il limite di misurazione del multimetro su 2 V, le letture saranno in litri. È interessante collegare l'uscita del raddrizzatore del misuratore agli ingressi del multimetro quando sono alimentati dalla stessa fonte. In un multimetro nessuno degli ingressi è collegato direttamente all'alimentazione, ma non è necessario che sia collegata all'alimentazione nemmeno l'uscita CC del raddrizzatore. Ciò ha permesso di collegare l'uscita del raddrizzatore direttamente agli ingressi “COM” e “VΩmA” del multimetro e per collegare l'uscita CA del raddrizzatore alla fonte di alimentazione è stato necessario installare un condensatore C3. Tutte le parti del misuratore sono installate su un circuito stampato su un lato realizzato in laminato di fibra di vetro rivestito di spessore 1,5 mm, il cui disegno è mostrato in Fig. 2. Vengono utilizzati resistori fissi: MLT, trimmer - CA9V importato o SP3-19a domestico, condensatore C2 - K10-17, KM-5. I diodi KD510A possono essere sostituiti con qualsiasi diodo al silicio pulsato a bassa potenza.
Per il collegamento alla fonte di alimentazione, ai circuiti del multimetro e al sensore, sulla scheda sono saldati pin con un diametro di 1 mm dal connettore della serie RP e per il collegamento al connettore di alimentazione del multimetro, un blocco da un nove-usato La batteria da volt è saldata a due pin. Un'opzione per installare la scheda del misuratore nel vano batteria del multimetro M83x è mostrata in Fig. 3. Come fonte di alimentazione è stato utilizzato l'alimentatore (adattatore) di un amplificatore per antenna televisiva. In esso, lo stabilizzatore del microcircuito da 12 V viene sostituito con uno da nove volt (78L09).
Se per l'indicazione si utilizza un microamperometro anziché un multimetro, è possibile utilizzare come fonte di alimentazione il caricabatterie da 5 V di un telefono cellulare. In questo caso, la frequenza di generazione dovrebbe essere aumentata selezionando il condensatore C2 e la resistenza R5 dovrebbe essere eliminata. Tuttavia, va tenuto presente che spesso la stabilità della tensione dei caricabatterie è bassa e la tensione di uscita stessa supera leggermente i 5 V. Pertanto, è necessario prima verificare che la tensione praticamente non cambi quando si collega un resistore con una resistenza di 100...200 Ohm all'uscita del caricabatterie e al variare della tensione di rete. In caso contrario, sulla sua uscita dovrebbe essere installato uno stabilizzatore integrato con una bassa caduta di tensione, la cosiddetta Low drop per una tensione di 5 V, ad esempio LM2931Z-5.0 o KR1158EN5 con qualsiasi indice di lettera. Il sensore è costituito da due strisce di foglio di alluminio per panificazione, larghe 120 mm e lunghe corrispondente all'altezza della canna. Per le connessioni vengono utilizzate strisce strette di lamina di rame, che sono avvolte alle estremità delle strisce di lamina, e i fili che vanno alla scheda vengono saldati a queste strisce. Le strisce vengono fissate alla superficie della canna mediante pellicola adesiva da imballaggio. Se la distanza tra il cilindro e la scheda del convertitore è superiore a mezzo metro, per eliminare l'influenza dell'accoppiamento capacitivo tra i conduttori, il sensore deve essere collegato all'uscita dell'elemento DD1.4 utilizzando un filo schermato, il cui schermo deve essere collegato al positivo o al meno della fonte di alimentazione e la resistenza del resistore R4 deve essere dimezzata. Se la distanza tra la canna e l'indicatore è superiore a tre metri, è meglio separare la tavola e l'indicatore, installando la tavola a non più di mezzo metro dalla canna. La configurazione del dispositivo non è difficile. Se si utilizza un microamperometro a quadrante come indicatore, è necessario, senza saldare il resistore R5, selezionare il condensatore C2 e il resistore R3 per ottenere letture (con un barile quasi pieno) corrispondenti a 150 l, o 100%. Quando si utilizza un multimetro, ciò si ottiene selezionando il condensatore C2 e il resistore R5, nonché utilizzando senza problemi il resistore R3. Il design del sensore è illustrato in Fig. 4. A titolo indicativo, l'autore ha utilizzato un multimetro realizzato molti anni fa con indicatori LED [2].
Il dispositivo può essere integrato con un secondo sensore sotto forma di due semianelli orizzontali fissati sulla parte superiore del barile e può essere realizzato un dispositivo automatico che spegne la pompa quando il barile è pieno. Un semianello è collegato all'uscita del generatore, l'altro all'ingresso del raddrizzatore. Il condensatore C3 non è installato, l'uscita inferiore del raddrizzatore nel circuito è collegata al meno della sorgente e l'altra uscita è collegata al dispositivo a soglia che spegne la pompa. Per eliminare le conseguenze di un traboccamento di emergenza è necessario installare un tubo flessibile con valvola di non ritorno [1]! Letteratura
Autore: S. Biryukov
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