Kuvars rezonatörlü temassız kapasitif sensör. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Ölçüm teknolojisi

 makale yorumları

Bir nesnenin korunan alana yaklaşımını izlemek için güvenlik alarm cihazlarında kullanılan temassız kapasitif sensörler için, klasik şemaya göre monte edilen işlemsel yükselteçler üzerindeki dikdörtgen darbe üreteçleri sıklıkla kullanılır [1]. Bu tür jeneratörlerin dezavantajları arasında, her şeyden önce, RC devresi tarafından ayarlanan kendi osilatörün frekansının düşük stabilitesine dikkat edilmelidir, bu da cihazın güvenilmez çalışmasına yol açar.

Bu makalede belirtildiği gibi cihazın hassasiyetini artırma girişimleri, nesnelerin sensörüne yaklaşmadan periyodik yanlış alarmlara veya tersine yaklaşırken çalışmamasına neden olan ağ girişiminden kaynaklanan girişime (“yanıp sönmelere”) veya yanlış alarmlara neden olur. herhangi bir nesnenin sensörü.

Seri rezonans frekansında uyarılan, kapasitif sensörün karmaşık direncinin reaktif bileşenini telafi eden, kapasitif sensördeki değişikliklerin dönüşümünü kolaylaştıran kapasitif sensöre seri olarak bir kuvars rezonatör bağlarsanız bu dezavantajlar ortadan kaldırılabilir. sensörün elektriksel kapasitansını aktif dirence dönüştürür [2] Böyle bir cihaza kuvars dielektrik ölçer denir.

Şek. 1

Aşağıda açıklanan yakınlık sensöründe, Şekil 1'deki şemaya göre monte edilmiştir. Şekil 1'de, fpe3 = 300 kHz frekansında seri rezonansa sahip, ticari olarak üretilen içi boşaltılmış bir kuvars rezonatörü ZQ21,7, kapasitif sensör CD'sine seri olarak bağlanmıştır. Rezonatör aşağıdaki eşdeğer elektriksel parametrelere sahiptir: endüktans - 0,013 H; kapasitans - 90 pF; direnç - 6,5 Ohm; elektrotlar arası kapasitans - 455000 pF; kalite faktörü - yaklaşık XNUMX.

Çoğu kendi kendine osilatörün, bir kuvars rezonatörün seri rezonans frekansıyla örtüşmeyen bir frekansta çalıştığına dikkat edilmelidir. Örneğin, iyi bilinen kapasitif üç nokta daha yüksek bir frekansta uyarılır. Bu, rezonatörün kalite faktörünün azalmasına ve öz osilatörün frekans kararlılığının azalmasına neden olur.Seri rezonansın rezonans frekansına en yakın olanı, bu nedenle maksimum frekans kararlılığına sahip olan bir köprü öz osilatörü tarafından sağlanır.

[1]'de ayrıntılı olarak açıklanan temassız kapasitif yakınlık ölçerin hassasiyetini ve kararlılığını arttırmak için kuvars dielektrik ölçerin kullanılması tavsiye edilir.

Deneyler için, folyo getinax'tan [60]'de bahsedilen cihazda kullanılana benzer 1 mm çapında hassas bir eleman (sensör) yapılmıştır. E7-9 yüksek frekanslı cihaz tarafından ölçülen boş alandaki (yakın aralıklı nesneler olmadan) sensör kapasitansının 2,51 pF'ye eşit olduğu ortaya çıktı. Böyle bir sensör ve yukarıda bahsedilen kuvars rezonatör ile seri rezonatör-sensör devresinin eşdeğer elektrik direnci 1160 Ohm'dur.

Herhangi bir nesnenin (örneğin bir elin) sensörüne yaklaştığınızda, sensörün kapasitansı artar ve devrenin eşdeğer aktif direnci azalır. Kapasitans 1 pF artırılırsa eşdeğer elektrik direnci 732 Ohm'a eşit olur, yani. 428 Ohm azalır.

Böylece dielektrik sayacın sensör kapasitansındaki değişikliklere duyarlılığı 428 Ohm/pF'dir.

Sayaçta ikincil dönüştürücü olarak, 1,5 V voltajlı bir galvanik elemanla çalışan bir transistör üzerindeki köprü kendi kendine osilatörü kullanılır.

Cihaz bir ölçüm köprüsünden, transistör VT1'de bir voltaj amplifikatöründen, VD1, VD2 diyotlarında bir dedektörden ve bir PA1 mikroampermetresi olan bir yakınlık göstergesinden oluşur. Ölçüm köprüsünün iki kolu, yüksek frekans transformatörünün L1 sargısının yarısı ile temsil edilir.Üçüncü kol - ölçüm kolu - bir kuvars rezonatör ZQ1 ve kapasitif sensör SD1'den oluşur ve dördüncü - örnek teşkil eden - aşağıdakilerden oluşur: dirençler R1 ve R2.

Ölçüm köprüsünün çıkış voltajı, kapasitör C1 aracılığıyla yükseltici transistör VT1'in tabanına bağlanır. Sargı L2, kapasitör C3 ile birlikte, C300 kapasitörünün seçilmesiyle 3 kHz kuvars rezonatörünün seri rezonans frekansına ayarlanması gereken paralel bir salınım devresi oluşturur.Bu frekansta devre, transistör VT1'in maksimum kazancını sağlayan maksimum dirence sahiptir ve kuvars rezonatörün temel frekansındaki salınımların uyarılmasını destekliyor.

Yükseltilmiş çıkış voltajı, seri rezonans frekansında kendi kendine salınımların uyarılması için koşullar yaratan bir geri bildirim sinyali olarak ölçüm köprüsünün girişine ve VD1 ve VD2 diyotları üzerinde yapılan dedektörün girişine göre sağlanır. çiftleme devresi Algılanan voltaj PA1 mikroampermetresinin iğnesinin sapmasına neden olur.

Başlangıç ​​durumunda (sensörün hassasiyet bölgesinde hiçbir nesne olmadığında), köprünün ölçüm kolunun direnci standarttan daha büyük olduğundan, kendi kendine salınım yoktur ve dedektör çıkışında voltaj yoktur. direnç, R2 direncinin ayarlanmasıyla ayarlanır. Köprünün ölçüm ve referans kollarının aktif direnci eşit olduğunda kendi kendine salınımlar da olmaz.

Kapasitif bir sensöre bir nesnenin yaklaşması, kapasitansının artmasına ve dolayısıyla eşdeğer direncin azalmasına neden olur. Köprünün ölçüm kolunun direnci standart olandan daha az olduğunda, mikroampermetre tarafından not edilecek olan kendi kendine salınımlar meydana gelecektir. Ayar direnci R2, cihazın hassasiyetini düzenler veya başka bir deyişle, kendi kendine salınımların ortaya çıkmasına neden olacak şekilde yaklaşan nesneye olan mesafeyi ayarlar.

Cihaz, el sensörüne 10 cm mesafedeki bir yaklaşımı güvenilir bir şekilde algılayabilir (mikroampermetre iğnesi 10 bölüm sapar). Cihazın hassasiyeti, sensörün boyutunun, besleme voltajının, yüksek frekans transformatörünün dönüşüm oranının arttırılmasının yanı sıra R3 ve R4 dirençlerinin direncinin azaltılmasıyla artırılabilir.

Gösterge olarak maksimum iğne sapma akımı 283 μA (100 bölüm) olan bir M100K mikroampermetre kullanıldı.Deneylerde hassasiyet, sensör kapasitansı 1 pF değiştiğinde mikroampermetre iğnesi tam ölçeğe sapacak şekilde ayarlandı, bu, rezonatör-sensör devresinin eşdeğer aktif direncinin 1160 Ohm'dan 732 Ohm'a, yani 428 Ohm'a (doğrusal ölçek) kadar değişmesine karşılık gelir. Sonuç olarak, M283K mikroampermetre ölçeğinin bir bölümü, dirençte 4,3 Ohm'luk bir değişikliğe karşılık geldi ve kapasitansı 0,01 pF artırın.

Cihazın hassasiyeti mikroampermetre bölümü başına 0,001 pF'ye yükseltilebilir. Bu durumda ağ girişimi hariç tutulur.

Şek. 2

1 5 V besleme voltajında ​​​​akım tüketimi 0,5 mA'dır. KT315B transistörü KT368B veya KT342B ile değiştirilebilir.Yüksek frekans transformatörü, M10NM ferritten yapılmış standart K 6x2x3000 boyutunda bir halka üzerine sarılır. L2C3 salınım devresinin kalite faktörünü arttırmak için, Şekil 0,9'de gösterildiği gibi halkada 1,1...2 mm genişliğinde bir boşluk kesilir. 1, diş hekimliğinde kullanılan aşındırıcı bir disk kullanarak. Boşluk, transformatör bobinlerinin sarılmasını büyük ölçüde kolaylaştırır.L50 sargısı, ortasından bir musluk ile 2 dönüş ve L75 - 0,15 dönüş içerir. Her ikisi de XNUMX mm çapında PELSHO tel kullanılarak toplu olarak yapılmıştır

Kondansatörler - seramik serisi KM. Kondansatör C3, 750 kHz rezonans frekansını sağlamak için 900...300 pF aralığında seçilir.

Edebiyat:

1. Moskvin A. Temassız kapasitif sensörler. - Radyo, 2002, Sayı 10. s. 38, 39.
2. Savchenko V., Gribova L. Bir kuvars rezonatörü, elektriksel olmayan miktarları elektriksel olanlara dönüştürür. - Radyo, 2004, Sayı 2, s. 34-36.

Yazar: V. Savchenko, L. Gribova, Ivanovo; Yayın: radyoradar.net

Diğer makalelere bakın bölüm Ölçüm teknolojisi.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Böcekler için hava tuzağı 01.05.2024

Tarım ekonominin kilit sektörlerinden biridir ve haşere kontrolü bu sürecin ayrılmaz bir parçasıdır. Hindistan Tarımsal Araştırma Konseyi-Merkezi Patates Araştırma Enstitüsü'nden (ICAR-CPRI) Shimla'dan bir bilim insanı ekibi, bu soruna yenilikçi bir çözüm buldu: rüzgarla çalışan bir böcek hava tuzağı. Bu cihaz, gerçek zamanlı böcek popülasyonu verileri sağlayarak geleneksel haşere kontrol yöntemlerinin eksikliklerini giderir. Tuzak tamamen rüzgar enerjisiyle çalışıyor, bu da onu güç gerektirmeyen çevre dostu bir çözüm haline getiriyor. Eşsiz tasarımı, hem zararlı hem de faydalı böceklerin izlenmesine olanak tanıyarak herhangi bir tarım alanındaki popülasyona ilişkin eksiksiz bir genel bakış sağlar. Kapil, "Hedef zararlıları doğru zamanda değerlendirerek hem zararlıları hem de hastalıkları kontrol altına almak için gerekli önlemleri alabiliyoruz" diyor ... >>

Uzay enkazının Dünya'nın manyetik alanına yönelik tehdidi 01.05.2024

Gezegenimizi çevreleyen uzay enkazı miktarının arttığını giderek daha sık duyuyoruz. Ancak bu soruna katkıda bulunanlar yalnızca aktif uydular ve uzay araçları değil, aynı zamanda eski misyonlardan kalan kalıntılar da. SpaceX gibi şirketlerin fırlattığı uyduların sayısının artması, yalnızca internetin gelişmesi için fırsatlar yaratmakla kalmıyor, aynı zamanda uzay güvenliğine yönelik ciddi tehditler de yaratıyor. Uzmanlar artık dikkatlerini Dünya'nın manyetik alanı üzerindeki potansiyel çıkarımlara çeviriyor. Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden Dr. Jonathan McDowell, şirketlerin uydu takımyıldızlarını hızla konuşlandırdığını ve önümüzdeki on yıl içinde uydu sayısının 100'e çıkabileceğini vurguluyor. Bu kozmik uydu armadalarının hızlı gelişimi, Dünya'nın plazma ortamının tehlikeli kalıntılarla kirlenmesine ve manyetosferin istikrarına yönelik bir tehdit oluşmasına yol açabilir. Kullanılmış roketlerden çıkan metal döküntüleri iyonosferi ve manyetosferi bozabilir. Bu sistemlerin her ikisi de atmosferin korunmasında ve sürdürülmesinde önemli bir rol oynamaktadır. ... >>

Dökme maddelerin katılaşması 30.04.2024

Bilim dünyasında pek çok gizem var ve bunlardan biri de dökme malzemelerin tuhaf davranışlarıdır. Katı gibi davranabilirler ama aniden akıcı bir sıvıya dönüşebilirler. Bu olgu birçok araştırmacının dikkatini çekti ve belki de sonunda bu gizemi çözmeye yaklaşıyoruz. Kum saatindeki kumu hayal edin. Genellikle serbestçe akar, ancak bazı durumlarda parçacıkları sıvıdan katıya dönüşerek sıkışıp kalmaya başlar. Bu geçişin ilaç üretiminden inşaata kadar birçok alan için önemli sonuçları var. ABD'li araştırmacılar bu olguyu tanımlamaya ve onu anlamaya daha da yaklaşmaya çalıştılar. Araştırmada bilim insanları, polistiren boncuk torbalarından elde edilen verileri kullanarak laboratuvarda simülasyonlar gerçekleştirdi. Bu kümelerdeki titreşimlerin belirli frekanslara sahip olduğunu buldular; bu da yalnızca belirli türdeki titreşimlerin malzeme içerisinde ilerleyebileceği anlamına geliyor. Kabul edilmiş ... >>

Arşivden rastgele haberler Kasırgalara karşı kabarcıklar 11.09.2021 Dünya okyanuslarındaki ortalama su sıcaklığı giderek artıyor ve sonuç olarak felakete dönüşebilir. Anormal hava olaylarını kışkırtan ılık sudur. Çok sayıda kasırga istisna değildir. Norveç'te eski deniz subayı Olaf Hollingseter tarafından kurulan OceanTherm, sorunun nasıl çözüleceğini bildiğini açıkladı. Okyanusta su sıcaklığını düşürmeye ve fırtınaları daha az şiddetli hale getirmeye yardımcı olacak büyük baloncuklar üflemeye başlamayı önerdi. Soğuk ve sıcak havanın okyanus yüzeyinde buluşmasından sonra kasırgalar ortaya çıkmaya başlar. Su sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, ortaya çıkan fırtına o kadar güçlü olur. Sıcaklığı 26,5 derecenin altına düşürmek mümkünse, bu bir kasırga riskini tamamen ortadan kaldırmaya veya yoğunluğunu önemli ölçüde azaltmaya yardımcı olacaktır. OceanTherm'in özündeki fikri, okyanusta makul bir derinliğe indirilmesi ve ardından büyük miktarda basınçlı hava ile içlerinden geçirilmesi gereken delikli boruların kullanılmasıdır. Bu, soğuk suyu okyanusun derinliklerinden yüzeye çıkaracak ve böylece sıcaklığını düşürecek kabarcıklar yaratacaktır. Uzmanlar, kışın fiyortların donmasını önlemek için bu teknolojinin Norveç'te başarıyla kullanıldığını belirtiyor. Bu durumda sadece ılık su yüzeye çıkar.

Diğer ilginç haberler:

▪ Çocukların en iyi arkadaşları evcil hayvanlardır

▪ Nanopartiküller üretmenin ucuz yolu

▪ Nöbet İmplantı

▪ Avrupa'nın en büyük güneş enerjisi santrali hizmete girdi

▪ Çin Seddi'nde bulunan gizli geçitler

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ saha bölümü Sinyal sınırlayıcılar, kompresörler. Makale seçimi

▪ makale Bu uzun konuşmanın kısa anlamı nedir? Popüler ifade

▪ Makale Nike, bir Afrika kabilesinin yer aldığı bir spor ayakkabı reklamını çekerken nasıl bir hata yaptı? ayrıntılı cevap

▪ makale Soleros otsu. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri

▪ makale Elektrikçinin aleti. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

▪ makale Güçlü güç kaynağı, 220/13,6 volt 20 amper. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Bu makaleye yorumunuzu bırakın:

Bu sayfanın tüm dilleri

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri

www.diagram.com.ua
2000-2024