Прилад для виявлення води у рідинах з високим питомим опором. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Кварцові диссипативні перетворювачі, описані у статті В. Савченка та Л. Грибової "Кварцовий резонатор перетворює неелектричні величини на електричні" у "Радіо", 2004 № 2 на с. 34-36 знайшли застосування в приладах контролю вологості газів і твердих речовин, в апаратурі для наукових досліджень нових матеріалів та ін. Не менш важлива проблема виявлення води в рідких речовинах, зокрема, в моторному паливі. Про один із практичних способів вирішення цього завдання розповідає вміщена нижче стаття.

Якість рідкого палива визначається багатьма факторами, серед яких важливе значення має його обводненість. Вода в паливі може перебувати в різних агрегатних станах - розчинена, вільна та емульсійна. За різної температури палива в ньому розчиняється від 0,002 до 0,007% води, яку візуально контролювати неможливо. Зі зниженням температури розчинність води в паливі зменшується, і вона у вигляді крапель осідає на дно резервуара.

Вільна вода в паливі в кілька разів посилює корозію металів, що контактують з паливом, а взимку, замерзаючи у паливопроводі, може спричинити зупинку двигуна. Тому вміст води в паливі є доцільним, а в ряді випадків просто необхідно контролювати.

Для підвищення ефективності візуального контролю наявності вільної води до проби палива додають, наприклад, марганцевокислий калій, який розчиняючись у воді, забарвлює її в характерний колір, добре видимий на око. Звичайно, такий метод контролю дуже незручний, тому важливого значення набуває індикація наявності вільної води за допомогою автоматичного портативного приладу.

Складність контролю полягає в тому, що паливо, як високоякісний діелектрик, має дуже великий питомий опір електричному струму. Крапля води в паливі, навіть поміщена між двох електродів, не може бути проконтрольована простим мегаомметром на постійному струмі, так як плівка палива, що оточує краплю, не дозволяє їй щільно зіткнутися з електродами, через що електричний опір в ланцюзі не може суттєво зменшитися.

Для індикації вільної води в паливі ми пропонуємо використовувати дисипативний кварцовий перетворювач електричної енергії, що має високу чутливість до зміни великих значень електричного опору. Прилад містить електричний ланцюг із послідовно або паралельно включених вакуумного кварцового резонатора та ємнісного датчика. Цей ланцюг названий кварцовим диссипативним перетворювачем електричної енергії, так як її еквівалентний електричний опір, будучи вихідним параметром перетворювача, визначається втратою енергії в датчику з контрольованим діелектриком, наприклад, рідкому вуглеводневому паливі.

На рис. 1,а б показана конструкція розробленого приладу для контролю вільної води в паливі. Прилад виконаний у вигляді мірного кухля з органічного скла з кришкою та ручкою. У ручці розміщені елементи живлення та кнопковий вимикач, виведений на її внутрішню сторону. У верхню частину ручки вмонтовано світлодіод, за свіченням якого визначають наявність води в рідкому паливі.

На дні кружки розташований ємнісний датчик, що складається з двох конусоподібних співвісно розміщених електродів, спрямованих назустріч вершинами, як схематично показано на рис. 2. Обидва електроди відштамповані з листової латуні, причому верхній (зовнішній) виконаний усіченим.

Рис. 2

Електроди фіксовані на дні гуртка так, що між ними утворюється повітряний кільцевий зазор шириною приблизно 0,25 мм, що визначає електричну ємність датчика близько 0,8 пФ без палива. Під дном гуртка розміщено плату з деталями електронної частини приладу.

У кухоль заливають приблизно півлітра палива. Якщо в ньому є краплі вільної води, то протягом деякого часу вони конусоподібними стінками датчика скочуються в зазор і змінюють електричний опір в зазорі ємнісного датчика. Кришка кружки, укріплена шарнірно на петлі, необхідна для запобігання потраплянню в робочий об'єм атмосферних опадів (дощу, снігу) під час роботи в польових умовах.

На рис. 3 зображено принципову схему приладу. Кварцовий диссипативний перетворювач містить ємнісний датчик Cд та вакуумований кварцовий резонатор ZQ1 на частоту 300 кГц, що має динамічний (еквівалентний активний) опір Rд = 80 Ом та статичну ємність Cст = 6,5 пФ. Автогенератор виконаний за схемою ємнісної триточки на транзисторі VТ1.

Рис. 3

Змінна напруга автогенератора після детектування діодами VD1, VD2 з конденсатором C5 надходить на базу транзистора VТ2 і закриває його, що призводить до зменшення колекторного струму транзистора; світлодіод HL1 гасне.

За відсутності автогенерації струм колектора транзистора УТ2 достатній для світіння світлодіоду HL1. Необхідний колекторний струм цього транзистора встановлюють добіркою резисторів дільника напруги R4R5. За яскравістю світіння світлодіода в момент включення приладу можна судити про достатність напруги живлення (3 В), що отримується від двох гальванічних елементів.

У міру старіння елементів живлення яскравість свічення світлодіода зменшується. Працездатність прилад зберігає до напруги живлення 2 ст.

При замиканні контактів кнопки SB1 через велику (понад 500000) добротність кварцового резонатора автогенерація не може виникати миттєво. Протягом 1,5...1,8 з відбувається плавне встановлення номінальних значень амплітуди та частоти коливань генератора. Поки генератор не вийшов на нормальний режим, світить світлодіод HL1. Через зазначений час генератор включається, і якщо в датчику приладу немає слідів води, світлодіод HL1 гасне, оскільки позитивна напруга на базі транзистора VT2 буде компенсуватися негативним з детектора.

Погасання світлодіода свідчить про готовність приладу до роботи, тобто контролю вільної води в паливі. Після заливання чистого палива у мірний кухоль світлодіод так і залишається вимкненим. Якщо ж у паливі є хоча б одна крапля (0,023...0,026 г або більше) води, то активні втрати в перетворювачі різко збільшаться, що призведе до зриву автогенерації та включення світлодіода.

Зауважимо, що крапля вільної води в автомобільному паливі, що потрапила в проміжок між електродами датчика, викликає збільшення активного опору перетворювача на Rа = 400 Ом. Теоретично це відповідає включенню паралельно ємнісного датчика Cд опору втрат Rп = 1 ГОм. Розрахунок проводився за такою формулою:

Rа = Rд/(1+(omega*Cд*Rп)^2)

Чутливість приладу встановлюють підстроювальним конденсатором C1. Для перевірки чутливості до електродів датчика резистор підключають опором 750 кОм (МЛТ-0,25). Практично достатньо, тримаючи резистор за один висновок, іншим торкнутися центрального електрода датчика. При нормальній чутливості після дотику виведення резистора з центральним електродом датчика світлодіод включається через 1...2 с.

Якщо прийняти, що маса палива, що вміщується в робочий об'єм приладу, дорівнює 0,5 кг, а маса краплі води в середньому - 0,025 г, то виходить, що прилад надійно контролює вже п'ять сотих відсотків вільної води.

Випробування приладу із різними видами рідкого палива пройшли успішно. Він виявився придатним для контролю наявності вільної води та інших діелектричних рідинах, наприклад, в ацетоні, в бензолі та інших.

Автори: В.Савченко, Л.Грибова, м.Іванове

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Вихровий термосифонний охолоджувач - нове джерело енергії 26.08.2013 Новий пристрій, названий "Вихровий термосифонний охолоджувач" (ВТСО), був представлений у Технополісі "Хімград", місто Казань. ВТСО перетворює тепло скиданих промисловими підприємствами вод на корисну електричну енергію. Винахід вже запатентований, аналогічні пристрої поки що не використовуються ніде у світі. Як ресурс для ВТСО використовується тепла відпрацьована вода з промислових виробництв, наприклад міського водоканалу, теплоелектростанції, АЕС, а також природних водойм. Принцип роботи ВТСО простий: пристрій забирає тепло з води за допомогою високоефективного процесу плівкового випаровування. Плівкове випаровування відбувається при нанесенні речовини, що випаровується тонким шаром на стінки випарника, що створює велику площу випаровування і забезпечує високу ефективність процесу забору тепла з води. Конструкція ВТСО дуже проста: випарники, що занурюються, з'єднані з конденсаторами, встановлені на обертове колесо з генератором. Робоче тіло, що випаровується, циркулює всередині герметичного контуру ВТСО і вимагає мінімум технічного обслуговування. Сфера застосування ВТСО широка – ЖКГ, очисні споруди, енергетика, нафтохімія, металургія тощо. На думку експертів, використання ВТЗЗ може знизити витрати на електроспоживання на підприємствах у 2-3 рази. При порівнянні з градирнею глибині охолодження в 8-15 градусів, ВТСО набагато дешевше: 1,4 млн. рублів на 1 МВт встановленої потужності. Більш того, завдяки можливості вироблення енергії вихровий охолоджувач окупиться через 5 років. На даний час розробники ВТСО, компанії ВАТ "Татнафтохімінвест-холдинг", ТОВ "НВО Кінематика" та Спілка комунальних підприємств Республіки Татарстан планують серійне виробництво нового пристрою та його впровадження на підприємствах Татарстану. Передбачається, що нова установка дозволить значно зменшити витрати підприємств.

Інші цікаві новини:

▪ Як захиститися від морських розбійників

▪ Метелика рятує не візерунок очей на крилах

▪ Ультраоброблена їжа підвищує ризик депресії

▪ 84-дюймовий телевізор Sony з роздільною здатністю 4K

▪ Квантовий комп'ютер для бідних

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Дитяча наукова лабораторія. Добірка статей

▪ стаття Використання візуальних та слухових маркерів орієнтування. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Чому нічне небо темне? Детальна відповідь

▪ стаття Працівник малих підприємств та фірм. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Пасивні сонячні системи. Загальні положення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Цоколівка поширених біполярних та польових транзисторів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

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

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024