|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ Bir kuvars rezonatörü elektriksel olmayan miktarları elektriksel olanlara dönüştürür. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Radyo amatör tasarımcısı Kuvars rezonatörü yalnızca frekans stabilizasyonu ve radyo frekansı sinyallerinin filtrelenmesi için kullanılmaz. Yüksek kaliteli bir elektromekanik salınım sistemi olarak ürünlerin, yarı mamul ürünlerin teknolojik kontrolünde ve çevresel izlemede elektriksel olmayan parametrelerin ölçümü için uygundur. Kuvars enerji tüketen mekanik enerji dönüştürücü, piezoelektrik elemanın, ölçülen elektriksel olmayan miktara duyarlı bir madde ile kaplandığı özel bir kuvars rezonatörü temelinde yapılır. Dönüştürücünün çıkış elektrik sinyali bir ölçüm cihazına veya bilgisayara gönderilir. Kontrol nesneleri gaz, sıvı ve katı ortamlar (sıvı kristaller ve biyopolimerler dahil) olabilir ve ölçülen elektriksel olmayan miktarlar nem, sıcaklık, elektrik, termal ve ışık iletkenliği, viskoelastik özellikler vb. olabilir. Dönüştürücü ölçülen elektriksel olmayan bir miktara maruz bırakıldığında, kuvars rezonatörünün eşdeğer aktif direnci değişir; bu, kuvarsın elastik titreşimlerinin dağılımının (saçılımının) bir ölçüsüdür. Rezonatörün, bir piezoelektrik eleman, elektrotları ve bir tutucu içeren elektromekanik bir salınım sistemi olduğu bilinmektedir. Piezoelektrik eleman doğal veya sentetik bir kuvars kristalinden kesilir. Rezonatördeki elektromekanik titreşimler, kuvarsın doğasında bulunan doğrudan ve ters piezoelektrik etkilerden dolayı meydana gelir. Bir rezonatörün ana uygulamasında (sinyallerin stabilizasyonu ve filtrelenmesi), eşdeğer elektriksel (aktif) direnci Ra'ya dinamik denir ve bir bütün olarak kabul edilir [1]. Aslında bileşenlere ayrılabilir: R0 - kuvarsın kendisindeki titreşim enerjisi kaybına bağlı direnç; Elektrotları yeniden takın; Ri - ultrason radyasyonundan kaynaklanan kayıplar; Rc - birleşik titreşimler için; Ra - sahibindeki kayıplar. Bir enerji dönüştürücüde bir kuvars rezonatör kullanırken, hassas kaplamadaki ek kayıpları yansıtan Rп dahil olmak üzere Ra direncinin tüm bileşenlerini hesaplamak için formüller elde etmek gerekliydi - piezoelektrik elemanın yüzeyine bir sağlamak için uygulanır kontrol edilen elektriksel olmayan parametrenin değeriyle orantılı bilgilendirici çıkış sinyali [2]. Aynı zamanda, bilgilendirici olmayan parametreler değiştirilirken dönüştürücünün sabit bir aktif dirence sahip olması gerekir. Ra'nın sıcaklıktan bağımsızlığını sağlamak için, örneğin, rezonatördeki ilgili titreşimlerden kaynaklanan kayıpların hariç tutulması gerekir; bu, piezoelektrik eleman üzerindeki elektrotların tasarımının değiştirilmesiyle elde edilir [3]. Bileşenlerin [2]'deki formüller kullanılarak hesaplanması, piezoelektrik elemanın kesim tipinin seçilmesini ve optimal boyutlarının belirlenmesini mümkün kılmıştır. Kuvars enerji tüketen bir mekanik enerji dönüştürücü için en uygun kesimin, piezoelektrik eleman boyutları 52x14,5x6,1 mm olan bir DT kesimi (yxl/-0,25 derece) olduğu ortaya çıktı; rezonans frekansı - 300 kHz, Ra = 236 Ohm (hassas kaplama olmadan). Dönüştürücünün bilgilendirici sinyalinin değeri (aktif dirençteki değişiklik) formülle belirlenir.
burada Kpr, 5416,74 kOhm/kg'a eşit dönüşüm katsayısıdır; Δ ve μ - hassas kaplamanın kalınlığı ve viskozitesi (iç sürtünme). İç sürtünmesi havanın nemine bağlı olan hassas bir kaplama olarak bir naylon (poliproamid) film kullanılarak, nem ölçerin temeli haline gelen bir nem sensörü dönüştürücüsü oluşturmak mümkün olmuştur [4]. Dönüştürücünün kuru havada (%20...30 bağıl nemde) dinamik direnci 1,2 kOhm ve nemli havada (%90...95) - 3,265 kOhm'dur; bu, en az bir duyarlılığa karşılık gelir 26 Ohm/%. Nem ölçer, Teplichny eyalet çiftliğinin (Ivanovo) sera çiftçiliğinde ve ayrıca Ivanovo şehrinin dalga kılavuzlarında ve bölgesel televizyon istasyonlarında uygulama alanı buldu. Kışın dalga kılavuzundaki sıcaklığın -35...45'e düşebileceğini ve yazın +45 °C'ye ulaşabileceğini unutmayın. Tanınmış VOLNA hava nemi ölçüm cihazlarının sensör olarak neme duyarlı naylon filmli bir kuvars rezonatör kullanması ilginçtir, ancak kuvarsın rezonans frekansının hassas kaplamanın kütlesine bağımlılığını kullanır. Böyle bir cihazı küçük boyutlu (cep boyutunda) yapmak zordur çünkü iki kuvars rezonatör ve iki kendi kendine osilatör içermesi gerekir. Bir rezonatördeki bir piezoelektrik elemanın elastik titreşimlerinin enerjisinin dağılma mekanizması çok daha karmaşıktır, hassas polimer kaplamadaki gevşeme süreçleri ve elastik dalganın içine nüfuz etme derinliği ile ilişkilidir. Optimum nem hassasiyetini elde etmek için, piezoelektrik elemana uygulanan polimer filmin viskozitesi ve elastikiyeti arasında belirli bir orana sahip olması gerekir; bu, viskoz naylona sert fenol-polivinil asetat yapıştırıcı (BF-2) eklenerek elde edilir. Nemli bir ortamda kütlesi önemli ölçüde artan bazı polimerlerin iç sürtünmenin neme küçük bir bağımlılığı olduğunu ve bu nedenle düşük hassasiyeti nedeniyle nem sensörü için uygun olmadığını unutmayın. Hava nem sensörü olarak kullanılan dönüştürücünün tasarımı Şekil 1'de şematik olarak gösterilmektedir. 5]. DT kesiminin piezokuvars plakasına (1) 300 kHz doğal salınım frekansına sahip, akım kablolarının (2) lehimlendiği iletken bir kaplama (3) uygulanır. Maksimum yer değiştirme B ve deformasyon C yerleri piezoelektrik eleman üzerinde işaretlenmiştir. yerler, etil alkol içinde% 4'lik bir çözelti ile uygulanan tutkal şeritleri (50) ile birleştirilir. Plakanın yüzeyindeki neme duyarlı film (5), farklı nem duyarlılığına ve viskoelastisiteye sahip polimer katmanlarından oluşur.
Katmanlama teknolojisi basittir. Tutkal şeritleri uygulandıktan sonra plaka, tutkalın polimerleşmesi için 150 °C sıcaklıkta 60 ± 10 dakika kurutulur. Daha sonra etil alkoldeki %30'luk tutkal çözeltisine daldırılır ve 2000...2500 saniye boyunca uçların ekseni etrafında 1...30 dk"40 dönüş hızıyla havada santrifüj edilir. Bu ince tutkal filmi Havada kurutulur, formik asit içinde %150'lık bir çözeltiden uygulanan bir naylon tabakasına uygulanır. Filmler XNUMX ° C sıcaklıkta tekrar kurutulur. Bu durumda sadece tutkalın polimerizasyonu ve karşılıklı difüzyonu gerçekleşmez. Filmler meydana gelir, aynı zamanda kaplamanın özellikleri de stabil hale gelir. Daha sonra ikinci bir ince tutkal tabakası uygulayın, havayla kurutun ve formik asit içinde %3'lük bir çözelti ile ikinci bir naylon tabakası uygulayın. Plaka tekrar sıcak kurutmaya tabi tutulur, ardından dönüştürücünün çıkış parametresi kontrol edilir - kuru havadaki dinamik direnci Rc. Küçükse, Rc 1,2 ± 0,1 kOhm'a eşit oluncaya kadar ilave tutkal ve naylon katmanları uygulanır. Açıklanan teknoloji, operasyonel parametreler açısından tekrarlanabilir nem sensörlerinin elde edilmesini mümkün kılar. Doğrusal dönüşüm karakteristiğine, düşük atalete ve sıcaklık hatasına sahiptirler.
Bu sensöre dayanarak, %2...20 aralığındaki hava nemini ±%95 doğrulukla izleyebilen bir cep higrometresi oluşturuldu (Şekil 1). Cihazın ölçüm ünitesinin elektrik devre şeması Şekil 3'de gösterilmektedir. XNUMX.
BQ1 sensörü, 300 kHz frekansında çalışan kendi kendini dengeleyen bir ölçüm köprüsünün kollarından birine, R1 direncini, C1 kapasitörünü ve VD1 değişken kapağını içeren bir dengeleme elemanı ile seri olarak bağlanır. Düzeltici direnç R5, örneğin dönüştürücüyü değiştirirken köprü modunu ayarlamak için kullanılır. Köprünün C2 kondansatörü aracılığıyla çıkışı, VT1, VT2 transistörleri ve T1 faz transformatörü üzerindeki bir amplifikatör aracılığıyla girişine bağlanır. Varikap VD1'in (KV102, KV104 serisi veya benzeri) kontrol DC voltajı sağlamadan kapasitesi maksimumdur ve 300 kHz frekansındaki aktif direnç minimumdur. Bu nedenle VD1R1 devresinin 300 kHz frekansındaki aktif direnci de minimumdur. Sonuç olarak, amplifikatörün kendi kendini uyarma durumu karşılanmıştır: köprünün ölçüm kolunun aktif direnci, karşılaştırma kolunun direncinden daha azdır, köprü dengesizdir ve çıkış voltajı maksimumdur. Transistör VT3 üzerindeki bir verici takipçisi tarafından akımın yükseltilmesinden sonra, voltaj ikiye katlama devresine (VD4, VD5 diyotları) göre yapılmış bir dedektörün girişine beslenir. Ortaya çıkan DC voltajı, sıvı kristal ekranlı bir analogdan dijitale dönüştürücüye beslenir. Dönüştürücü ve gösterge standart bir tasarıma göre yapılmıştır, bu nedenle Şekil 3'de yer almaktadır. 17 gösterilmemiştir. Direnç RXNUMX, kontrollü nemin sınırlarını düzenler. “Çalışma” veya “Besleme voltajı kontrolü” modunu (R1 direnci tarafından desteklenen) seçmek için SB16'i değiştirin. Böylece, dönüştürücünün dinamik direncindeki değişiklikle belirlenen ve neme bağlı olan bilgilendirici bir sinyalin alınmasıyla eş zamanlı olarak köprünün otomatik kendi kendini dengelemesi sağlanır: değişken direnç R15'ten yüksek frekanslı voltaj dedektöre (VD2, VD3 diyotları) ve R6 direnci aracılığıyla dengeleme elemanına (VD1R1C1) beslenir. Dedektörün DC çıkış voltajı, dengeleme elemanının aktif direncini kontrol eder ve değişken kap VD1'in kapasitansının değiştirilmesi, köprünün otomatik olarak dengelenmesini sağlar. Güç açıldığında, dengeleme elemanının aktif direnci minimum düzeydedir, bu da köprünün dengesizliği nedeniyle amplifikatörün kendi kendine uyarılmasını sağlar. Daha sonra dengesizliğin derecesine bağlı olarak sabit bir kontrol voltajı dengeleme elemanının direncini değiştirerek köprünün ölçüm kolunun direncini azaltır ve onu karşılaştırma kolunun direncine yaklaştırır. Bu durumda kendi kendine salınımlar uyarılmadığından köprünün tam dengesi oluşmaz. Ancak yükselticinin kazancı Ku > 1000 olduğunda, köprünün dengesizliği önemsizdir (yaklaşık 10 Ohm). Ölçüm köprüsünün bu çalışma modu, ikincil dönüştürücüye, R15 direnci tarafından düzenlenen yüksek stabilite ve gerekli hassasiyeti sağlar. Cihaz, SA1 geçiş anahtarıyla bağlanan bir Krona pili (GB1) ile çalışır. Kaynaktan tüketilen akım 2...3 mA'dir. Transformatör, M12NM-A ferritten yapılmış standart K5x5x1000 boyutunda manyetik bir çekirdek üzerinde yapılır. Sargı I ve II, sırasıyla 90 ve 35 tur PELSHO 0,01 tel içerir. C4 kapasitörlü sargı I, 300 kHz frekansa ayarlanmış bir rezonans devresi oluşturur. Transformatör sargılarının doğru fazlanmasıyla pozitif geri besleme meydana gelir. Mekanik enerjinin kuvars enerji tüketen dönüştürücüleri çok geniş bir uygulama alanı bulmuştur. Hastalıkları teşhis ederken insan kanının reolojik özelliklerini [6], polimerlerin viskoelastik özelliklerini ölçmek ve sıvı kristallerdeki faz geçişlerinin sıcaklığını ve diğer önemli parametreleri belirlemek için kullanılırlar. Kuvars plakaların viskoelastik kaplamalarını inceleme yönteminin bizim tarafımızdan yabancı bilim adamlarından daha önce geliştirildiğini unutmayın. Bu amaçlar için DT'den daha az bilgilendirici olan AT kesim piezoelektrik elemanını kullanırlar. "Radyo" dergisi [7], havacılık yakıtında suyun varlığını belirtmek için kullanılan, tüm Birlik radyo sergisinden bir serginin fotoğrafını içeriyordu (yazarlar V. E. Savchenko ve N. I. Lobatsevich, Ivanovo). Yakıttaki çözünmüş suyun (yüzde binde biri) sıcaklık düştükçe donduğu ve çöktüğünde yakıt filtrelerini tıkayarak uçak kazasına neden olabileceği bilinmektedir. Bu cihaz havaalanlarında başarıyla kullanıldı. Dielektriklerin dağılım parametrelerini kontrol etmek için enerji tüketen elektrik enerjisi dönüştürücülerinde boşaltılmış kuvars rezonatörlerin kullanımının başlangıcını işaret eden buluşu [8] uygular. Bu tür cihazlara kuvars dielektrik ölçerler denir. [1]'deki kuvars rezonatörün eşdeğer eşdeğer devresi dikkate alındığında, bir seri rezonans frekansında uyarıldığında dinamik endüktans ve kapasitansın karşılıklı olarak dengelendiği görülebilir. Kapasitif bir LED sensörü rezonatöre seri olarak bağlanırsa, rezonatörün rezonans frekansına göre ayarı bozulur ve endüktif direncin kapasitif dirençler tarafından eksik telafi edilmesi nedeniyle dinamik direnç artar. Rezonatörün elektrotlar arası kapasitansı Co, tam telafiyi önler. Rezonatör kapasitif sensör devresinin aktif direnci R'nin değeri aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir
Kapasitif bir sensörde, Rd direnci ile belirlenen dielektrik kayıplar varsa, sensörün bulunduğu kontrollü ortamda elektrik alan enerjisinin dağılmasıyla ilişkili Ra.d sensörünün aktif direnci, R direncine eklenmelidir:
Sensörün kapasitansının rezonatörün endüktif reaktansı ile kısmen telafi edilmesi, dielektriklerdeki çok küçük aktif kayıpların ölçülmesini mümkün kılar. Bir bobin ve bir kapasitör içeren salınım devrelerine sahip bilinen cihazlar, küçük dielektrik kayıplarını güvenilir bir şekilde kontrol edemez. Böylece, 4 kHz frekanstaki E7-50 kalite faktörü ölçer, 100 MOhm'u aşmayan aktif direnci ±%5 hatayla ölçebilir. Enerji tüketen bir dönüştürücü kullanarak aktif direncin belirlenmesi, rezonans için manuel ayarlama gerektirmez. Ölçüm köprüsü yukarıda açıklandığı gibi otomatik olarak kendi kendini dengeler (Şekil 3). 10 kHz'de 1 pF sensör kapasitansı ile ±%4'den fazla olmayan bir doğrulukla 50 GΩ'a kadar direnci kolayca izleyebilir. 1 pF'lik bir sensörle 100 GΩ'un üzerindeki kayıp direncini ölçmek mümkün olacaktır. Böylece açıklanan dönüştürücü, yeni malzemeleri düşük kayıplarla inceleme olanaklarını önemli ölçüde genişletir. Temel olarak, tekstil üretiminde hareketli tekstil malzemelerinin ve yarı mamul ürünlerin nemini kontrol etmek ve düzenlemek için kullanılan VK-2 kuvars nem ölçerler oluşturuldu ve Devlet Komisyonu tarafından kabul edildi. Mahlo'nun benzer amaçlı yabancı cihazlarından farklı olarak VK-2 nem ölçer, düşük nem emilimi ve dielektrik kayıpları ile karakterize edilen sentetik elyaftan yapılmış malzemelerin nem içeriğini doğru bir şekilde kontrol eder. VK-2 cihazında kumaş üzerinde yuvarlanan fırça temaslı bir rulo bulunmamaktadır. Bunun yerini, cihaza bağlı sabit bir silindir ve test edilen malzeme üzerinde dönen bir silindirden oluşan yaklaşık 150 pF'lik bir hava kapasitörü alır. Silindirler arasında yaklaşık 0,5 mm hava boşluğu vardır. Nem ölçerin yeni bir element tabanına geçişle yakın zamanda modernizasyonu, özelliklerini iyileştirdi. Yeni IVK-4 cihazı çalıştırma prosedürünü basitleştirir. Tahıl, salatalık tohumları, domates vb. gibi toplu malzemelerin nemini kontrol etmek için taşınabilir bir cihaz geliştirilmiştir. Bu tür nesnelerin nemini %2...30 aralığında kontrol eder. Mutlak hata, %1'e kadar nemde ±%15'i ve %1,5 veya daha yüksek nemde ±%15'i aşmaz. Enerji tüketen bir dönüştürücüde endüktif bir sensörün kullanılması, önemli endüstriyel tesislerde kullanılan karbon fiber takviyeli plastiklerdeki gizli kusurları tespit etmek için bir kusur dedektörü oluşturulmasını mümkün kıldı. Buz direnci dönüştürücüsü kullanılarak yapılan bir çalışma sırasında, yalnızca sıvı yakıttaki suyun değil, aynı zamanda -50 °C'ye kadar sıcaklıklardaki buzun da kaydedilme olasılığını doğrulayan önemli sonuçlar elde edildi. Edebiyat
Yazar: V. Savchenko, L. Gribova, Ivanovo
Sıcak biranın alkol içeriği
07.05.2024 Kumar bağımlılığı için başlıca risk faktörü
07.05.2024 Trafik gürültüsü civcivlerin büyümesini geciktiriyor
06.05.2024
▪ Samsung 8 GB LPDDR4 mobil bellek modülleri ▪ Çevre dostu bitkisel yağlayıcı ▪ Trypillianlılar neredeyse hiç et yemiyorlardı ▪ Bir optometrist ile randevuda dinozor
▪ sitenin radyo amatörlerinin hayatından hikayeler bölümü. Makale seçimi ▪ Adlai Ewing Stevenson II'nin makalesi. Ünlü aforizmalar ▪ makale Çekirge hamsterlerinin zehirli akrepleri avlama yeteneklerini ne belirledi? ayrıntılı cevap ▪ makale Benzin istasyonlarında sıcak çalışma. İş güvenliğine ilişkin standart talimat ▪ Makale Darbe genişliği ayırıcı. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri