www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Кварцевый резонатор преобразует неэлектрические величины в электрические

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

Комментарии к статье Комментарии к статье

Кварцевый резонатор находит применение не только для стабилизации частоты и фильтрации радиочастотных сигналов. Являясь высокодобротной электромеханической колебательной системой, он оказывается пригодным для измерения неэлектрических параметров в технологическом контроле изделий, полуфабрикатов и в мониторинге окружающей среды.

Кварцевый диссипативный преобразователь механической энергии выполнен на основе специализированного кварцевого резонатора, в котором пьезоэлемент покрыт чувствительным к измеряемой незлектрической величине веществом. Выходной электрический сигнал преобразователя поступает на измерительный прибор или компьютер. Объектами контроля могут быть газообразные, жидкие и твердые среды, включая жидкие кристаллы и биополимеры, а измеряемыми неэлектрическими величинами - влажность, температура, электро-, тепло- и светопроводимость, вязкоупругие свойства и др.

При воздействии на преобразователь измеряемой неэлектрической величины изменяется эквивалентное активное сопротивление кварцевого резонатора, являющееся мерой диссипации (рассеяния) упругих колебаний кварца. Известно, что резонатор представляет собой электромеханическую колебательную систему, содержащую пьезоэлемент, его электроды с выводами и держатель. Пьезоэлемент вырезают из природного или синтетического кристалла кварца. Электромеханические колебания в резонаторе происходят благодаря прямому и обратному пьезозффектам, присущим кварцу.

В основном применении резонатора (стабилизация и фильтрация сигналов) его эквивалентное электрическое (активное) сопротивление Ra называют динамическим и рассматривают как единое целое [1]. В действительности оно может быть разделено на составляющие: R0 - сопротивление, обусловленное потерями энергии колебаний в самом кварце; Rэ - в электродах; Rи - потерями на излучение ультразвука; Rc - на связанные колебания; Ra - потери в держателе.

При использовании кварцевого резонатора в преобразователе энергии необходимо было получить формулы для расчета всех составляющих сопротивления Ra, включая Rп, отражающую дополнительные потери в чувствительном покрытии, - его наносят на поверхность пьезозлемента для обеспечения информативного выходного сигнала, пропорционального значению контролируемого неэлектрического параметра [2]. Вместе с этим преобразователь должен иметь постоянное активное сопротивление при изменении неинформативных параметров. Для достижения независимости Ra от температуры должны быть исключены, например, потери на связанные колебания в резонаторе, что достигается изменением конструкции электродов на пьезоэлементе [3].

Расчет составляющих по формулам в [2] позволил выбрать вид среза пьезозлемента и определить его оптимальные размеры. Оптимальным для кварцевого диссипативного преобразователя механической энергии оказался срез ДТ (yxl/-52 град) с размерами пьезоэлемента 14,5x6,1x0,25 мм; резонансная частота - 300 кГц, Ra = 236 Ом (без чувствительного покрытия).

Значение информативного сигнала преобразователя (изменение активного сопротивления) определяют по формуле

где Кпр - коэффициент преобразования, равный 5416,74 кОмс/кг; Δ и μ - толщина чувствительного покрытия и его вязкость (внутреннее трение).

Применив в качестве чувствительного покрытия пленку капрона (полика-проамида), внутреннее трение которого зависит от влажности воздуха, удалось создать преобразователь-датчик влажности, ставший основой влагомера [4]. Динамическое сопротивление пре образователя в сухом воздухе (при относительной влажности 20...30 %) равно 1,2 кОм, а во влажном (90...95 %) - 3,265 кОм, что соответствует чувствительности не менее 26 Ом/%. Влагомер нашел применение в тепличном хозяйстве совхоза "Тепличный" (г. Иваново), а также в волноводах ивановских городских и областных телевизионных станций. Заметим, что в зимнее время в волноводе температура может понижаться до -35...45, а летом достигать +45 °С.

Интересно, что в известных влагомерах воздуха "ВОЛНА" в качестве датчика также применен кварцевый резонатор с капроновой влагочувствительной пленкой, но в нем использована зависимость резонансной частоты кварца от массы чувствительного покрытия. Такой прибор трудно выполнить малогабаритным (карманным), так как он должен содержать два кварцевых резонатора и два автогенератора.

Механизм рассеяния энергии упругих колебаний пьезозлемента в резонаторе значительно сложнее, он связан с релаксационными процессами в полимерном чувствительном покрытии и глубиной проникновения упругой волны в него. Для получения оптимальной влагочувствительности полимерная пленка, наносимая на пьезоэлемент, должна иметь определенное соотношение между ее вязкостью и упругостью, чего достигают добавлением к вязкому капрону жесткого фенолополивинилацетатного клея (БФ-2).

Отметим, что некоторые полимеры, имеющие значительное приращение массы во влажной среде, имеют малую зависимость внутреннего трения от влажности и поэтому непригодны для датчика влажности из-за низкой его чувствительности.

Конструкция преобразователя, используемого в качестве датчика влажности воздуха, схематически показана на рис. 1 [5]. На пьезокварцевую пластину 1 ДТ-среза с собственной частотой колебаний 300 кГц нанесено проводящее покрытие 2, к которому припаяны токоподводы 3. На пьезоэлементе отмечены места максимальных смещений Б и деформации В. Эти места соединены полосами 4 клея, наносимого 50%-ным раствором его в этиловом спирте. Влагочувствительная пленка 5 на поверхности пластины состоит из слоев полимеров с разными влагочувствительностью и вязкоупругостью.

Кварцевый резонатор преобразует неэлектрические величины в электрические

Технология наложения слоев несложна. После нанесения полос клея пластину сушат при температуре 150 °С в течение 60±10 мин для полимеризации клея. Затем ее окунают в 30 %-ный раствор клея в этиловом спирте и центрифугируют на воздухе с частотой вращения 2000...2500 мин"1 вокруг оси выводов в течение 30.. .40 с. На эту тонкую пленку клея, высушенную на воздухе, наносят слой капрона из б %-ного раствора в муравьиной кислоте. Пленки еще раз сушат при температуре 150 °С. При этом происходят не только полимеризация клея и взаимная диффузия пленок, но и стабилизация свойств покрытия.

Затем наносят второй тонкий слой клея, сушат на воздухе, и второй слой капрона 3%-ным раствором в муравьиной кислоте. Пластину снова подвергают горячей сушке, после чего проверяют выходной параметр преобразователя - его динамическое сопротивление Rc в сухом воздухе. Если оно мало, наносят дополнительные слои клея и капрона до тех пор, пока Rc не станет равным 1,2±0,1 кОм.

Описанная технология позволяет получать воспроизводимые по эксплуатационным параметрам датчики влажности. Они имеют линейную характеристику преобразования, малую инерционность и температурную погрешность.

Кварцевый резонатор преобразует неэлектрические величины в электрические

На базе этого датчика создан карманный гигрометр (рис. 2), способный контролировать влажность воздуха в пределах 20...95 % с точностью ±1 %. Принципиальная электрическая схема измерительного узла прибора изображена на рис. 3.

Кварцевый резонатор преобразует неэлектрические величины в электрические

Датчик ВQ1 включен в одно из плеч измерительного самобалансирующегося моста, работающего на частоте 300 кГц, последовательно с компенсационным элементом, содержащим резистор R1, конденсатор С1 и варикап VD1. Подстроечный резистор R5 служит для установки режима моста, например, при замене преобразователя. Выход моста через конденсатор С2 соединен с его входом через усилитель на транзисторах VT1, VT2 и фазирующий трансформатор Т1.

Емкость варикапа VD1 (из серий КВ102, КВ104 или аналогичного им) без подачи управляющего постоянного напряжения максимальна, а активное сопротивление на частоте 300 кГц минимально. По этой причине активное сопротивление цепи VD1R1 на частоте 300 кГц также минимально. В результате выполняется условие самовозбуждения усилителя: активное сопротивление измерительного плеча моста меньше сопротивления плеча сравнения, мост разбалансирован, его выходное напряжение максимально. Оно после усиления по току эмиттерным повторителем на транзисторе VT3 поступает на вход детектора, выполненного по схеме удвоения напряжения (диоды VD4, VD5). Полученное напряжение постоянного тока подают на аналого-цифровой преобразователь с жидкокристаллическим индикатором. Преобразователь и индикатор выполнены по стандартной схеме, поэтому на рис. 3 не показаны. Резистором R17 регулируют пределы контролируемой влажности.

Переключателем SB1 выбирают режим "Работа" или "Контроль напряжения питания" (которое поддерживают резистором R16).

Таким образом, одновременно с получением информативного сигнала, определяемого изменением динамического сопротивления преобразователя, которое, в свою очередь, зависит от влажности, обеспечивается автоматическое самобалансирование моста: высокочастотное напряжение с переменного резистора R15 поступает на детектор (диоды VD2, VD3) и через резистор R6 на компенсационный элемент (VD1R1C1). Выходное постоянное напряжение детектора управляет активным сопротивлением компенсационного элемента, а изменение емкости варикапа VD1 реализует автоматическое балансирование моста.

При включении питания активное сопротивление компенсационного элемента минимально, что обеспечивает самовозбуждение усилителя из-за разбаланса моста. Затем постоянное управляющее напряжение, зависящее от степени разбаланса, изменяет сопротивление компенсационного элемента, уменьшая сопротивление измерительного плеча моста и приближая его к сопротивлению плеча сравнения.

Полного баланса моста не происходит, так как в этом случае автоколебания не возбуждаются. Но при коэффициенте усиления усилителя Ку > 1000, разбаланс моста незначителен (около 10 Ом). Такой режим работы измерительного моста обеспечивает вторичному преобразователю высокую стабильность и необходимую чувствительность, регулируемую резистором R15.

Прибор питается от батареи "Крона" (GB1), подключаемой тумблером SA1. Потребляемый от источника ток - 2...3 мА.

Трансформатор выполнен на магнитопроводе типоразмера К12x5x5 из феррита М1000НМ-А. Обмотки I и II содержат соответственно 90 и 35 витков провода ПЭЛШО 0,01. Обмотка I с конденсатором С4 образуют резонансный контур, настроенный на частоту 300 кГц. При правильной фазировке обмоток трансформатора возникает положительная ОС.

Кварцевые диссипативные преобразователи механической энергии нашли весьма широкое применение. С их помощью измеряют реологические свойства крови человека при диагностике заболеваний [6], вязкоупругие свойства полимеров, определяют температуру фазовых переходов в жидких кристаллах и другие важные параметры.

Отметим, что метод исследования вязкоупругих покрытий кварцевых пластин был разработан нами раньше зарубежных ученых. Они используют для этих целей пьезоэлемент среза AT, который менее информативен, чем ДТ.

В журнале "Радио" [7] была помещена фотография экспоната с всесоюзной радиовыставки, применяемого для индикации наличия воды в авиационном топливе (авторы В. Е. Савченко и Н. И. Лобацевич, г. Иваново). Известно, что находящаяся в топливе растворенная вода (тысячные доли процента) с понижением температуры замерзает и, выпадая в осадок, способна забивать топливные фильтры, что может явиться причиной аварии летательного аппарата. Этот прибор успешно применялся на аэродромах. В нем реализовано изобретение [8], положившее начало использования вакуумированных кварцевых резонаторов в диссипативных преобразователях электрической энергии для контроля параметров рассеяния диэлектриков. Такие приборы получили название кварцевых диэлькометров.

Из рассмотрения эквивалентной схемы замещения кварцевого резонатора в [1] можно видеть, что при возбуждении на частоте последовательного резонанса его динамические индуктивность и емкость взаимно компенсируются. Если последовательно с резонатором включить емкостный датчик СД, происходят расстройка резонатора относительно резонансной частоты и увеличение динамического сопротивления из-за неполной компенсации индуктивного сопротивления емкостным. Полной компенсации препятствует межэлектродная емкость Co резонатора.

Значение активного сопротивления R цепи резонатор-емкостный датчик можно рассчитать по формуле

При наличии в емкостном датчике диэлектрических потерь, определяемых сопротивлением Rд, к сопротивлению R следует прибавить активное сопротивление датчика Ra.д, связанное с диссипацией энергии электрического поля в контролируемой среде, где находится датчик:

Частичная компенсация емкостного сопротивления датчика индуктивным сопротивлением резонатора и дает возможность измерять очень незначительные активные потери в диэлектриках.

Известные приборы с колебательными контурами, содержащими катушку и конденсатор, не могут надежно контролировать малые диэлектрические потери. Так, измеритель добротности Е4-7 на частоте 50 кГц может измерять активное сопротивление не более 100 МОм и с погрешностью ±5 %.

Определение активного сопротивления с помощью диссипативного преобразователя не требует ручной настройки на резонанс. Измерительный мост автоматически самобалансируется подобно тому, как описано выше (рис. 3). Он может легко контролировать активное сопротивление до 10 ГОм с погрешностью не более ±1 % при емкости датчика 4 пФ на частоте 50 кГц. С датчиком емкостью 1 пФ возможно будет измерять сопротивление потерь более 100 ГОм. Таким образом, описываемый преобразователь существенно расширяет возможности исследования новых материалов с малыми потерями.

На его базе созданы и приняты Государственной комиссией кварцевые влагомеры ВК-2, используемые в текстильном производстве для контроля и регулирования влажности движущихся текстильных материалов и полуфабрикатов. В отличие от зарубежных приборов аналогичного назначения фирмы Mahlo влагомер ВК-2 с высокой точностью контролирует влажность материалов из синтетических волокон, отличающихся малыми влагопоглощением и диэлектрическими потерями.

В приборе ВК-2 нет ролика со щеточным контактом, катящегося по ткани. Он заменен воздушным конденсатором емкостью примерно 150 пФ, образованным неподвижным цилиндром, соединенным с прибором, и цилиндром, катящимся по контролируемому материалу. Между цилиндрами имеется воздушный зазор около 0,5 мм. Проведенная в последнее время модернизация влагомера с переходом на новую элементную базу позволила улучшить его характеристики. Новый прибор ИВК-4 упрощает методику эксплуатации.

Разработан переносный прибор для контроля влажности сыпучих материалов, например, зерна, семян огурцов, помидоров и др. Он контролирует влажность таких объектов в пределах 2...30 %. Абсолютная погрешность не превышает ±1 % при влажности до 15 % и ±1,5 % - при 15 % и более. Использование в диссипативном преобразователе индуктивного датчика позволило создать дефектоскоп для обнаружения скрытых дефектов в углепластиках, применяемых на важных промышленных объектах.

Важные результаты были получены при исследовании с помощью преобразователя активного сопротивления льда, подтвердившие возможность регистрации не только воды в жидком топливе, но и льда при температуре до -50 °С.

Литература

  1. Белых А. Кварцевые фильтры для трансферов. - Радио, 2002, № 7, с. 64-67.
  2. Савченко В. Энергетический метод из-мерения неэлектрических величин с помощью кварцевых резонаторов. - Инженерно-физический журнал, 1997, № 1, с. 163-167.
  3. Савченко В. Е., Грибовв Л. К. Датчик влажности газов. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 1003003. - Бюллетень "Открытия, изобретения, 1983, №9.
  4. Савченко В. Кварцевые датчики влажности газов. - Радио, 1975, № 11, с. 26, 27.
  5. Грибова Л. К., Савченко В. Е. Способ изготовления пьезокварцевого датчика влажности газов. Патент РФ № 2035731. - Бюллетень "Открытия, изобретения,...", 1995, № 14
  6. Савченко В. Е. и др. Датчик контроля реологических свойств крови. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 1399686. - Бюллетень "Открытия, изобретения,...", 1988, № 20.
  7. Лысиков А. Радиолюбительский вклад в народное хозяйство. - Радио, 1987, №11, с. 47, 48.
  8. Савченко В. Е. Устройство для измерения параметров диэлектриков. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 321770. - Бюллетень "Открытия, изобретения,...", 1971, № 35.
  9. Савченко В. Е. Параметрический преобразователь малых влагосодержаний диэлектриков в электрический сигнал. Патент РФ № 1049816. - Бюллетень "Открытия, изобретения,...", 1983, № 39

Автор: В.Савченко, Л.Грибова, г.Иваново

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы Funkamateur 2007 (архив за год)

журналы Юный техник 2007 (архив за год)

книга Компрессорные установки электростанций и подстанций. Ляуэр С.Г., Устинов В.Ф., 1968

книга Как было получено изображение обратной стороны Луны. Богатов Г.Б., 1960

статья Sim-Reader v.2

статья Электронный включатель звонка с мелодичным боем

справочник Вхождение в режим сервиса зарубежных телевизоров. Книга №11

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]