Вимірювач рівня води. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

У системі водопостачання дачного будинку накопичувальним елементом служить поліетиленова бочка об'ємом 160 л, встановлена ​​на горищі [1]. Дуже корисним доповненням до системи є вимірювач рівня (об'єму) води в бочці, що описується в цій статті.

Датчиком пропонованого вимірювача є конденсатор, утворений двома обкладками зі смуг фольги, укріпленими на зовнішній поверхні пластмасової бочки вертикально з протилежних сторін. Місткість такого датчика практично лінійно залежить від рівня води: від 7 пФ – для порожньої бочки, до 270 пФ – для майже повної. Індикатор може бути мультиметр або стрілочний мікроамперметр.

Для отримання електричного сигналу, пропорційного ємності, використаний добре відомий принцип - імпульси прямокутної форми пропускають через вимірювану ємність датчика та діодний випрямляч, зібраний за схемою подвоєння напруги. Якщо опір навантаження випрямляча мало і падіння напруги на ній істотно менше амплітуди імпульсів, середній струм випрямлений в першому наближенні пропорційний ємності: I = U·f·C_д, де U - амплітуда імпульсів за вирахуванням падіння напруги на випрямлювальних діодах; f - частота проходження імпульсів; З_д - Місткість датчика.

Цей струм можна подати на мікроамперметр і підібрати частоту імпульсів так, щоб його показання були прямопропорційні до об'єму води в літрах або у відсотках (від максимального об'єму). Якщо на вихід випрямляча встановити резистор і підключити до нього цифровий вольтметр (мультиметр у режимі вимірювання напруги), отримати ту саму інформацію можна у цифровому вигляді.

Рис. 1. Схема вимірювача (натисніть , щоб збільшити)

Схема такого вимірника показано на рис. 1. Він складається з генератора прямокутних імпульсів, зібраного на трьох логічних елементах DD1.1 - DD1.3, буферного каскаду на елементі DD1.4 та випрямляча на діодах VD1 та VD2 зі згладжуючим конденсатором С4. Генератор працює на частоті близько 100 кГц. При напрузі живлення 9, падінні напруги на двох діодах близько 1,2 В і ємності датчика 270 пФ вихідний струм, розрахований за наведеною вище формулою, складе I = (9-1,2)х100х10³х270х10^-12 = 210 х10^-6 = 210 мкА. Тому розрахункове падіння напруги на резисторі R5 складе U_R5 = 210 х10^-6х820 = 170 мВ. Реально виміряна напруга при майже повній бочці менша - близько 150 мВ.

Вимірювач розрахований на спільну роботу з поширеними цифровими мультиметрами серії М83хх, праворуч на рис. 1 показано точки підключення до нього. Якщо в мультиметрі встановити межу вимірювання 200 мВ, роздільна здатність вимірювача (вага молодшого розряду) буде 0,1 л. Звичайно, похибка вимірювання кількості води буде більшою, перш за все, через нециліндричну форму бочки. Якщо ж встановити межу вимірювання мультиметра 2, показання будуть в літрах.

Цікавим є підключення виходу випрямляча вимірювача до входів мультиметра при живленні їх від одного джерела. У мультиметрі жоден із входів безпосередньо не з'єднаний із джерелом живлення, але й вихід випрямляча по постійному струму також не обов'язково має бути пов'язаний із джерелом живлення. Це дозволило підключити вихід випрямляча безпосередньо до входів мультиметра COM і VΩmA, а для з'єднання виходу випрямляча по змінному струму з джерелом живлення довелося встановити конденсатор С3.

Усі деталі вимірювача встановлені на односторонній друкованій платі із фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм, креслення якої показано на рис. 2. Застосовано постійні резистори – МЛТ, підбудовний – імпортний СA9V або вітчизняний СП3-19а, конденсатор С2 – К10-17, КМ-5. Діоди КД510А можна замінити будь-якими малопотужними імпульсними кремнієвими.

Рис. 2. Креслення плати

Для підключення до джерела живлення, ланцюгів мультиметра і датчика в плату впаяні штирі діаметром 1 мм від роз'єму серії РП, а для підключення до роз'єму живлення мультиметра до двох штирьків підпаяна колодка від використаної дев'ятивольтної батареї. Варіант встановлення плати вимірювача у відсік батареї живлення мультиметра М83х показано на рис. 3. Як джерело живлення використано блок живлення (адаптер) від телевізійного антенного підсилювача. У ньому мікросхемний стабілізатор на напругу 12 замінений на дев'ятивольтовий (78L09).

Рис. 3. Варіант встановлення плати

Якщо для індикації використовувати не мультиметр, а мікроамперметр, то джерелом живлення можна використовувати зарядний пристрій 5 В від стільникового телефону. При цьому слід збільшити частоту генерації за рахунок підбору С2 конденсатора, а резистор R5 виключити. Слід, однак, мати на увазі, що часто стабільність напруги зарядних пристроїв невисока, а сама вихідна напруга трохи перевищує 5 В. Тому необхідно попередньо перевірити, що напруга практично не змінюється при підключенні до виходу зарядного пристрою резистора опором 100...200 Ом за зміни напруги мережі. Якщо це не так, на його вихід слід встановити інтегральний стабілізатор з малим падінням напруги, так званий Low drop на напругу 5, наприклад, LM2931Z-5.0 або КР1158ЕН5 з будь-яким буквеним індексом.

Датчик виготовлений із двох смуг алюмінієвої фольги для кулінарної випічки шириною 120 мм та довжиною, що відповідає висоті бочки. Для підключення використані вузькі смужки мідної фольги, які загорнуті в кінці смуг фольги, а до цих смужок припаяні дроти, що йдуть до плати. Смуги закріплені на поверхні бочки за допомогою липкої плівки. Якщо відстань між бочкою і платою перетворювача більша за півметра, для усунення впливу ємнісного зв'язку між провідниками підключення датчика до виходу елемента DD1.4 слід зробити екранованим проводом, екран якого потрібно підключити до плюсу або мінусу джерела живлення, а опір резистора R4 зменшити вдвічі. При відстані між бочкою та індикатором більше трьох метрів краще рознести плату та індикатор, встановивши плату не далі півметра від бочки.

Налагоджувати пристрій не складно. Якщо як індикатор застосований стрілочний мікроамперметр, слід, не впаюючи резистор R5, добіркою конденсатора С2 і резистором R3 домогтися показань (при майже повній бочці), що відповідають 150 л, або 100%. При використанні цього мультиметра домагаються добіркою конденсатора С2 і резистора R5, а також плавно резистором R3. Конструкцію датчика ілюструє рис. 4. Для індикації автор використовував виготовлений багато років тому мультиметри зі світлодіодними індикаторами [2].

Рис. 4. Конструкція датчика

Пристрій можна доповнити другим датчиком у вигляді двох горизонтальних напівкілець, закріплених на верхній частині бочки, і виготовити автомат, що вимикає насос при наповненні бочки. Одне півкільце з'єднують із виходом генератора, інше - із входом випрямляча. Конденсатор С3 не встановлюють, нижній за схемою випрямляча вихід з'єднують з мінусом джерела, а інший вихід - з пороговим пристроєм, що вимикає насос. Шланг зі зворотним клапаном для виключення наслідків аварійного переливу треба встановити обов'язково!

література

1. Бірюков С. Водопостачання на дачі. - САМ, 2015, № 6, с. 12-14.
2. Бірюков С. Портативний цифровий мультиметр. - Збірник "На допомогу радіоаматору", вип. 100. - М.: ДТСААФ, 1988.

Автор: С. Бірюков

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 Інтелектуальна оптопара з драйвером затвора 31.08.2017 Toshiba Electronics Europe оголосила про випуск нової інтелектуальної оптопари TLP5214A з драйвером затвора для управління БТІЗ середньої потужності та потужними МОП-транзисторами. Оптопара TLP5214A призначена для різних сфер застосування, в яких використовуються МОП-транзистори та БТІЗ, включаючи промислові інвертори, інвертори систем сонячної енергетики, інвертори кондиціонерів повітря та сервопідсилювачі. TLP5214A має такі вбудовані функції, як час блокування визначення виходу з насичення переднім фронтом, час фільтрації та оптимізація ефективності плавного відключення. Це забезпечує надійну роботу в заданих режимах за рахунок придушення короткочасних імпульсних перешкод при перемиканні та визначенні виходу з насичення. Як удосконалена модель TLP5214 новий пристрій має час блокування вимірювання напруги насичення (DESAT) по передньому фронту 1,1 мкс (типове значення) і час фільтрації DESAT 90 нс (типове значення). Час плавного відключення (7 мкс) збільшено вдвічі проти попередником. TLP5214A працює при напрузі живлення від 15 до 30 В, а піковий вихідний струм може досягати +-4,0 А (макс.). Низька затримка поширення (150 нс при нерівномірності +-80 нс) дозволяє використовувати пристрій швидкодіючих системах. TLP5214A випускається у корпусі SO16L з максимальною висотою 2,3 мм, що відповідає вимогам усіх основних стандартів безпеки. Напруга ізоляції пристрою становить 5000 (середньоквадратичне значення), а мінімальна довжина шляху витоку і величина зазору дорівнюють 8 мм.

Інші цікаві новини:

▪ Мініатюрний відбивний оптичний датчик TCND3000

▪ Альтернатива кремнію для мікросхем

▪ Як захиститися від морських розбійників

▪ Створено гормон довіри

▪ Суперяскравий світлодіодний дисплей блакитного кольору CVD-5572CB00

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Початківцю радіоаматору. Добірка статей

▪ стаття Принтери. Історія винаходу та виробництва

▪ стаття Чому в негоду блищать блискавки і гримить грім? Детальна відповідь

▪ стаття Робота на блокообтискному пресі. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Отримання ефірних олій пресуванням чи вичавлюванням. Прості рецепти та поради

▪ стаття Атенюатор потужності передавача. 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