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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA EMI ad ampio raggio con una scala lineare. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Indicatori, sensori, rivelatori I misuratori di livello (LM) utilizzati nell'industria sono per lo più scomodi da impostare; le loro letture dipendono dal tempo. I trasduttori di pressione utilizzati per questi scopi contengono diversi dispositivi in una “catena” di misura e pertanto richiedono un'attenta regolazione. I cambiamenti nella densità delle soluzioni (dovuti ai cambiamenti di temperatura) contribuiscono alla violazione della lettura del livello. I tubi di collegamento che forniscono la pressione differenziale ai manometri differenziali non hanno alcun flusso di liquido durante le misurazioni, quindi anche con acqua calda nel contenitore, i tubi si congelano facilmente. La situazione è la stessa con un tubo “intasato”: è necessaria una manutenzione frequente. I misuratori di livello elettronici industriali (ELM) spesso contengono un gran numero di parti, ma mancano di linearità e stabilità delle letture. Gli EIU "fatti in casa" prodotti dalle cooperative hanno spesso circuiti con circuiti oscillanti e, se configurati in modo errato, le loro letture possono diminuire all'aumentare del livello del liquido. Nello stabilimento ENZIM (Ladyzhin) nel 1990 sono stati installati diversi EIU secondo gli schemi seguenti e sono stati eseguiti i seguenti lavori di riparazione: il chip di alimentazione è stato scartato; L'alimentatore è stato realizzato su nostro progetto; cambiato il condensatore elettrolitico un paio di volte; il sensore - il cavo isolato era “imbevuto” di shampoo - è stato sostituito con un cavo in isolamento fluoroplastico. La Figura 1 mostra il circuito di un semplice misuratore di capacità con scala lineare. Naturalmente, ha una precisione inferiore a quella digitale, ma quando si selezionano le parti, è molto conveniente per un radioamatore, poiché la scala mostra in quale direzione differisce la capacità dei condensatori testati.
Se un radioamatore realizza un circuito per diversi intervalli di misurazione della capacità (i pin 2 e 6 del timer DA1 devono essere collegati al punto di connessione delle catene RC di impostazione della frequenza e tutti i resistori di regolazione sono collegati permanentemente al pin 3 del timer) , quindi per impostare ciascun intervallo di misurazione della capacità sarà necessario un modello di condensatore. Il complesso circuito interno del timer funziona in modo semplice. Due comparatori (ingressi 2 e 6) e un circuito di trigger con uscita 3 hanno due stati stabili: 1) uscita zero quando la tensione di ingresso è superiore a 1/3 della tensione di alimentazione; 2) tensione di uscita elevata quando la tensione di ingresso è inferiore a 2/3 della tensione di alimentazione. Tenendo conto di ciò, la tensione sul condensatore C1 oscilla costantemente tra 1/3 e 2/3 della tensione di alimentazione e all'uscita del timer viene generata una sequenza di impulsi rettangolari. L'aspetto positivo del microcircuito KR1006VI1 è che modificando la resistenza del resistore R1 da 200 Ohm a 10 MOhm e la capacità del condensatore C1 da 10 pF al massimo, è possibile ottenere un periodo di oscillazione da frazioni di microsecondo a centinaia di secondi. Il diodo Zener VD1 è sempre installato all'ingresso del timer in modo che durante la configurazione non "sfonda" gli ingressi del timer con interferenze di rete sul saldatore e sui fili. Il transistor VT1 contiene un'unità per la conversione lineare dei segnali di frequenza in ingresso (dal timer) e della capacità sotto test in corrente elettrica. Grazie all'insolita inclusione di VT1 e VD2, a turno ricaricano il condensatore in prova nei momenti in cui la tensione degli impulsi di uscita aumenta e diminuisce. Se il condensatore viene caricato tramite il diodo VD2 e il resistore R4 (così come il resistore R7 “comune” con il transistor), la scarica è determinata dal potenziale della base del transistor e, a causa delle elevate proprietà di amplificazione di questo transistor , avviene lungo il circuito del collettore e poi nel circuito di misura! Solo il duecentesimo della corrente di scarica va alla base del transistor! Per mantenere la tensione del collettore (in modo che il transistor possa funzionare come amplificatore), il potenziale di base viene “spostato” verso l'alimentazione “più” utilizzando un divisore R4 e R5. Per garantire la "sopravvivenza" del circuito, la resistenza dei resistori R2, R4, R7, R14 non deve essere ridotta. La numerazione delle parti è tale che la descrizione di questo circuito sia adatta anche a quelli successivi (gli stessi codici svolgono la stessa funzione). Gli impulsi di corrente in uscita dalla capacità e dal convertitore frequenza-corrente sono integrati dal condensatore C5. Utilizzando il resistore R6, è possibile regolare l'uscita utilizzando un condensatore modello. I condensatori C3 e C4 attenuano le ondulazioni della tensione di alimentazione, C2 mantiene una tensione costante sui nodi di confronto dei comparatori del timer. Un cortocircuito nel circuito del condensatore in prova chiude il transistor VT1 e non provoca incidenti. Se la testa di misura PA1 è di grandi dimensioni, la piastra di montaggio può essere fissata direttamente ai terminali della testa di misura. Un alimentatore stabilizzato può essere realizzato in un caso separato (Fig. 2).
Il circuito è progettato in modo tale che un terminale del condensatore da misurare sia collegato all'alloggiamento, a differenza dei circuiti più semplici, quindi tale circuito consente di misurare il livello dei liquidi conduttivi nei serbatoi (Fig. 3).
Invece del condensatore in prova, all'ingresso del circuito è collegata la capacità del sensore di livello: un conduttore isolato fissato verticalmente all'interno della capacità. Se non è disponibile un pin isolato in fluoroplastica, è possibile utilizzare un cavo isolato in fluoroplastica. Per non compiere sforzi “titanici” per isolare l'uscita inferiore del cavo, che comunque rimarrebbe incastrata, è necessario far risalire entrambe le estremità del cavo attraverso le sporgenze di tenuta e isolamento. L'unità convertitore deve essere fissata vicino all'uscita del sensore capacitivo dall'imbarcazione in modo che la capacità “extra” del cavo di collegamento non venga fornita all'ingresso del convertitore. L'alimentatore e l'indicatore sono installati nel quadro elettrico. L'alimentazione e il segnale di uscita passano attraverso un cavo a 4 fili (se due serbatoi con livelli misurati si trovano uno accanto all'altro, quattro fili sono sufficienti per fornire alimentazione e rimuovere il segnale di uscita da entrambi i convertitori). Consideriamo le differenze tra il circuito di Fig. 3 e il circuito di Fig. 1. Il resistore R2 ha un valore maggiore per ridurre la gamma di sintonia. La capacità del condensatore C1, che determina “approssimativamente” la frequenza del generatore, è impostata in relazione all'oggetto. Il circuito è ad ampio raggio, consente di misurare la capacità nell'intervallo di decine di picofarad e decine di microfarad, che corrisponde alla misurazione del livello nell'intervallo “da un bicchiere all'oceano”. La capacità lineare del sensore è molto diversa (l'isolamento in fluoroplastica del cavo ha uno spessore di circa 1 mm e il cavo, che può essere utilizzato come sensore in luoghi con basse temperature, può avere uno spessore di isolamento di diversi millimetri), i serbatoi industriali con liquidi hanno un'altezza che varia dai decimetri alle decine di metri, forniamo pertanto dati indicativi. A causa della natura lineare della variazione del segnale di uscita dalla capacità di ingresso e della frequenza del generatore su DA1, la configurazione del circuito sul posto non è difficile: se il segnale di uscita a piena capacità è piccolo, la capacità C1 dovrebbe essere ridotta in modo che la frequenza del generatore aumenta e il segnale di uscita aumenta (e viceversa), e una regolazione così "approssimativa" è facile da eseguire entro migliaia di volte! Il transistor VT1 dell'unità di conversione è acceso al contrario in modo che il suo segnale di uscita sia collegato al condensatore di accumulo C5 e al resistore R6 collegato al "più" della fonte di alimentazione. I transistor VT2 e VT3 convertono la caduta di tensione su R6 in una corrente di uscita di 0...5 mA, proveniente dal "più" all'alloggiamento per collegare la testa di misurazione PA1 con il secondo terminale all'alloggiamento. Il segnale in uscita è corrente: quando cambia la resistenza della testa di misurazione (anche quando la seconda è collegata in serie), il valore delle letture non cambia. Ciò viene determinato confrontando la caduta di tensione in ingresso sul resistore R6 e la tensione "corrente" su R8. Il confronto del transistor VT2 ha un buon guadagno e il secondo dei transistor costituenti (VT3) è incluso come amplificatore di corrente. Per compensare la caduta di tensione attraverso la giunzione B-E del transistor di ingresso della coppia VT2, un diodo al silicio VD6 è collegato in serie al resistore di ingresso R3. Il transistor di uscita è relativamente potente, poiché quando il sensore capacitivo è cortocircuitato, la corrente di uscita aumenta. Quando si misura il livello con il metodo capacitivo è essenziale che la capacità iniziale (zero) del sensore sia presente quando non è ancora presente acqua nel contenitore. Per ridurre le letture del dispositivo di uscita, "togliamo" parte della corrente attraverso R8 dai transistor al resistore R9. Pertanto, una parte della corrente, determinata dal resistore di regolazione R9, scorre attraverso il resistore di emettitore del transistor di confronto VT2 e questa parte della corrente non scorre al dispositivo di uscita! Pertanto, la configurazione completa del dispositivo include:
L'elemento di regolazione dell'intervallo di riserva è il resistore R6, la cui modifica della resistenza senza modificare la frequenza del generatore su DA1 porta anche a una modifica nell'oscillazione del segnale di uscita. È necessario saldare parti di altre taglie durante la configurazione del dispositivo in loco? NO! A differenza dei dispositivi industriali (e anche importati), utilizziamo simulatori del segnale capacitivo di un sensore di livello (Fig. 4).
Dopo aver installato il sensore di livello, è necessario misurare la capacità del sensore quando il contenitore è vuoto, C0, e dopo averlo riempito al 100% di liquido, C100. Successivamente, puoi chiamare telefonicamente un'altra città, saldare e configurare lì l'EIU secondo il nostro schema. Infatti, il segnale di uscita è proporzionale alla capacità del sensore e anche la natura della variazione del segnale in funzione della capacità è lineare. Se “colleghi” l'inizio e la fine della scala, tutto risulta semplice! Non è necessario riempire più volte d'acqua contenitori da 60 cc per regolare in modo coerente la scala 0 e 100% di un dispositivo industriale. È necessario spostare S1 nella posizione "Impostazioni" e "fare clic" sull'interruttore a levetta S2 almeno cento volte, regolando costantemente la scala del dispositivo. Successivamente, è necessario riempire il contenitore con acqua una volta attraverso un contatore dell'acqua e registrare le letture del contatore corrispondenti alle divisioni dell'intera scala. In pratica, facciamo le cose in modo più prosaico. Poiché i misuratori di capacità in luoghi diversi possono essere configurati in modo diverso (anche un diverso pezzo di filo all'ingresso!), proviamo a selezionare condensatori sul posto che simulino la capacità elettrica iniziale e finale della nave. Con un po' di abilità, puoi selezionare un contenitore da 3...5 denominazioni. Sulla scala (questo è un trucco pratico), proviamo a "impostare" la capacità iniziale non su 0, ma sulla prima divisione, in modo che la disconnessione del circuito o la rottura del sensore "attiri l'attenzione" di l'operatore. Il danneggiamento dell'isolamento del sensore, che porta ad un cortocircuito dell'ingresso del circuito, fa sì che il dispositivo indicatore della lancetta vada “fuori scala”. Lo schema di Fig. 3 è adatto per l'installazione da parte di principianti, ma per garantire facilità di installazione e linearità della scala è meglio realizzare uno schema secondo Fig. 5, soprattutto se è necessaria una serie di dispositivi per la stessa misurazione condizioni.
Consideriamo questo diagramma in modo più dettagliato rispetto ai precedenti e poiché la numerazione delle parti nei diagrammi è la stessa, questa descrizione spiegherà anche i diagrammi precedenti. Dettagli che attenuano le increspature di tensione:
Elementi attivi (non lineari):
Limitatori di corrente:
Elementi regolabili:
Limite di regolazione (in atto):
Limitare le regolazioni è necessario affinché, quando si producono una serie di dispositivi con gli stessi limiti del segnale di ingresso, non si debbano cercare resistori variabili con un valore che non sia compreso nell'intervallo delle resistenze standard e allo stesso tempo garantire che il il dispositivo è regolato entro limiti ristretti attorno alle norme, ad es. rendere più facili le regolazioni. Se l'industria producesse dispositivi, tali limitatori verrebbero realizzati utilizzando interruttori o ponticelli, ma è molto più semplice per un radioamatore saldare un resistore del valore richiesto. Dettagli che supportano la modalità di funzionamento richiesta delle cascate:
Simile ai precedenti, questo circuito contiene condensatori di capacità costante, simulando la capacità del sensore quando il contenitore è vuoto e pieno di liquido. Rispetto ai convertitori di segnale del sensore di livello capacitivo prodotti in commercio, il circuito presenta i seguenti vantaggi:
Autore: NP Goreiko
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Commenti sull'articolo: ospite Come contattare N.P. Goreiko, l'autore dell'articolo EMI ad ampio raggio con scala lineare? Goreiko Nikolay Sono passati 30 anni dalla creazione e installazione di questi schemi, sono felice che siamo riusciti a fare un passo avanti. Dopo la messa in servizio del mio EMD, un giorno il capo mi ha chiesto perché nel dispositivo francese c'è un circuito elettronico vicino al sensore e vicino all'alimentatore, e nel mio circuito l'elettronica è solo vicino al sensore e vicino all'alimentatore c'è solo un dispositivo indicatore ... ho risposto modestamente - perché capisco meglio questo problema!
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