Urządzenie do wyznaczania stałej dielektrycznej materiałów. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Przyrząd do wyznaczania stałej dielektrycznej materiałów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa

Komentarze do artykułu

Urządzenie może być przydatne w amatorskiej praktyce radiowej przy ocenie stałej dielektrycznej próbek tworzyw sztucznych, ceramiki i innych materiałów izolacyjnych, a także dla specjalistów i kolekcjonerów przy identyfikacji i systematyzacji próbek minerałów. Dzięki różnorodności konstrukcji czujników pojemnościowych możliwe jest znaczne rozszerzenie możliwości urządzenia.

Urządzenie przeznaczone jest do wyznaczania stałej dielektrycznej tworzyw sztucznych, minerałów i ceramiki oraz identyfikacji ich na podstawie tego parametru. Pomysł stworzenia urządzenia i opracowania czujnika należy do dr hab. chemia Nauki G. G. Petrzhik. Z urządzenia mogą korzystać radioamatorzy oraz profesjonaliści zajmujący się pozyskiwaniem, pozyskiwaniem i przetwarzaniem minerałów. Zasada wyznaczania stałej dielektrycznej opiera się na zwiększeniu pojemności czujnika, gdy jego powierzchnia jest w bliskim kontakcie z powierzchnią uziemienia dielektryka (minerału) i odpowiednim zwiększeniu współczynnika transmisji sygnału o wysokiej częstotliwości w obwód pomiarowy z tym czujnikiem pojemnościowym.

Na ryc. 1 przedstawia obwód elektryczny urządzenia.

Ryż. 1 (kliknij, aby powiększyć)

Na tranzystorze VT1, cewce indukcyjnej L2, kondensatorach C1-C3 i rezystorach R1-R3 montowany jest generator oscylacji harmonicznych o częstotliwości około 2,5 MHz. Z wyjścia generatora sygnał jest podawany na jedną elektrodę struktury grzebieniowej czujnika pojemnościowego B1. Z innej podobnej elektrody sygnał indukowany pojemnością czujnika jest podawany do detektora wykonanego na diodzie VD1 i całkującym obwodzie RC R10C9. Ten detektor ma stosunkowo niską impedancję wejściową i dlatego jest mniej podatny na zakłócenia RF i zakłócenia. Cewka indukcyjna L3 służy również do minimalizowania zakłóceń z sieci do czujnika, co oznacza niską rezystancję dla niskich częstotliwości. Napięcie wyprostowane na wejściu przetwornika analogowo-cyfrowego jest prawie proporcjonalne do przenikalności elektrycznej podłoża czujnika i próbki materiału znajdującej się na czujniku. Przetwornik ADC z 3,5-cyfrowym wyświetlaczem cyfrowym LCD (HG1) działa jak miliwoltomierz. Falownik na tranzystorze VT2 wytwarza sygnał niezbędny do podświetlenia punktu między drugim a trzecim znakiem wskaźnika. Maksymalna wartość stałej dielektrycznej wskazywanej przez wskaźnik wynosi 19,99.

Zasilanie urządzenia jest niezależne od baterii „Korund” lub baterii 9 V (np. „Nika”, 7D-0125D).

na ryc. Na rysunku 2 przedstawiono szkic konstrukcji miernika dielektrycznego z czujnikiem pojemnościowym, który znajduje się poza plastikową obudową o wymiarach 80x70x35 mm, stosowaną przez autora ze wzmacniacza antenowego (TAU-1). Druga wersja projektu różni się od pokazanej na ryc. 2 w taki sposób, że czujnik znajduje się po stronie przeciwnej do wskaźnika. W takim przypadku wygodnie jest umieścić urządzenie na dużej tablicy zidentyfikowanego minerału.

Urządzenie do wyznaczania stałej dielektrycznej materiałów
Rys.. 2

Wewnątrz korpusu urządzenia znajduje się bateria oraz płytka drukowana z resztą elementów urządzenia - po jednej stronie płytki oraz wyświetlaczem LCD - po drugiej. W obudowie na wskaźnik i czujnik wycięte są prostokątne otwory o odpowiednich rozmiarach. Otwory do regulacji rezystorów trymera muszą być dostępne i usytuowane tak, aby podczas kalibracji nie przeszkadzały w położeniu próbki na powierzchni czujnika i obserwacji odczytów.

Płytka czujnika pojemnościowego V1 wykonana jest z jednostronnie foliowanego włókna szklanego z płytkami wytrawionymi lub wyciętymi z metalizacji o szerokości przewodów i szczelin między nimi 0,8...1 mm o szerokości „grzebieni” 8 .. 10 mm. Czujnik mocowany jest do korpusu za pomocą śrub z łbem stożkowym M2,5 na tulejkach izolacyjnych o wysokości 8...10 mm. Możliwe są również inne opcje montażu czujnika. Wewnątrz obudowy między czujnikiem a układem elektronicznym w odległości co najmniej 10 mm należy umieścić ekran elektryczny wykonany z brązu lub folii miedzianej, aby ograniczyć wpływ dłoni na odczyty podczas kalibracji i pomiaru. Przewody łączące czujnik z urządzeniem oraz łby śrub nie mogą wystawać ponad grzebienie. Próbka badanego materiału nałożona na czujnik powinna pokrywać całą powierzchnię „grzebienia”.

Obwód oscylacyjny generatora wykonany jest w oparciu o dławik DPM-0,1 (L2) i kondensatory C2, C3. Cewka komunikacyjna L1 ma 20 zwojów drutu PELSHO 0,15 nawiniętych na cewkę dławika. Ta sama cewka indukcyjna jest używana jako cewka indukcyjna L3.

Kondensatory C1-C3, C7, C9, C11, C12 - mika, ceramiczne termostabilne grupy TKE (tj. z wyjątkiem H10-H90) lub grupy foliowe K73; C5, C8 są również ceramiczne.

Zamiast diody D9E można zastosować inną diodę germanową - na przykład D18, GD503A.

Przed przystąpieniem do pomiarów należy skalibrować urządzenie, dla którego poprzez włączenie zasilania, za pomocą dostrojonych rezystorów R4, R7, wprowadzonych w otwory w obudowie do regulacji pod szczeliną, uzyskuje się odczyty wskaźnika odpowiadające względna przenikalność powietrza er = 1 i próbka materiału o znanej wartości parametru er. Napięcie DC na wyjściu czujki musi mieścić się w granicach wystarczających do ustawienia wskazań wskaźnika w trzech cyfrach - 4 z rezystorem dostrajającym R1,00. Następnie po dokładnym przyłożeniu do czujnika gładkiej (wypolerowanej) powierzchni próbki materiału o znanej stałej dielektrycznej, która ma niewielką rozpiętość (np. rezystor trymera R5 zgodnie z wartością stałej dielektrycznej wybranego materiału kalibracyjnego. Powtarzając kalibrację poprzez regulację rezystora R7, odczyty są wyjaśniane, odpowiadające wartościom stałej dielektrycznej powietrza i użytej próbki. Powierzchnie identyfikowanych materiałów, mające powierzchnię styku mniejszą niż wymiary czujnika, muszą mieć taką samą grubość i powierzchnię jak próbka użyta do kalibracji. W innych warunkach i zadaniach czujnik może mieć inną konstrukcję, ze względu na kształt, rozmiar i stan fizyczny próbek.

Urządzenie do wyznaczania stałej dielektrycznej materiałów

Polistyren, pleksiglas, marmur można również polecić jako materiały wzorcowe do kalibracji (tabela przedstawia wartości przenikalności względnej stałych materiałów dielektrycznych stosowanych w szczególności w radiotechnice i elektronice). Dla podanych wymiarów czujnika pojemnościowego grubość badanego dielektryka musi wynosić co najmniej 5 mm, w przeciwnym razie rzeczywista wartość parametru zostanie niedoszacowana.

Urządzenie faktycznie przeprowadza pomiary względne, porównując właściwości dielektryczne znanego dielektryka i próbki badanego materiału. Im są one bliższe wartości estymowanego parametru, tym mniejszy jest błąd pomiaru parametru; podobne rozmiary i suszenie próbek również pomagają poprawić dokładność odczytów.

Autor: L. Kompanenko, Moskwa

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia pomiarowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Samoaktualizujący się wieczysty komputer 20.04.2015

Agencja Obronnych Zaawansowanych Projektów Badawczych (DARPA) ogłosiła projekt opracowania systemu komputerowego, który może pozostać technologicznie istotny przez co najmniej 100 lat bez aktualizacji oprogramowania, donosi ZDNet.

Projekt o nazwie Building Resources Adaptive Software Systems (BRASS) potrwa cztery lata. Uczestnicy spędzą czas na zdefiniowaniu wymagań sprzętowych, programowych i danych niezbędnych do zapewnienia długiego cyklu życia systemu.

W ramach projektu DARPA planuje dokonać przełomu w metodach projektowania i wdrażania systemów oprogramowania wyposażonych w możliwość dynamicznego dostosowywania się do zmian w zasobach, od których zależą oraz środowiskach, w których działają.

„Technologia stale się rozwija. I bardzo często zdarza się, że zmiany w bibliotekach, formatach danych, protokołach, parametrach wejściowych i modelach komponentów zmieniają zachowanie oprogramowania” – wyjaśnił kierownik projektu dr Suresh Jagannathan. Środowisko operacyjne zmniejsza produktywność, utrudnia rozwój infrastruktury cyberbezpieczeństwa i zwiększa ryzyko utraty dostępu do krytycznych informacji cyfrowych, ponieważ oprogramowanie generujące i interpretujące dane staje się przestarzałe”.

DARPA wyjaśniła, że planują wyposażyć algorytmy oprogramowania w zdolność do samodzielnego przekształcania i dostosowywania się do zmian, bez konieczności angażowania programistów.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Ubrania zabijają planetę

▪ ukłucie komara

▪ Radiometr w ogniu

▪ Pozaziemskie galaktyczne chiralne molekuły

▪ Czerwone wino przyspiesza spalanie tłuszczu w wątrobie

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Urządzenia komputerowe. Wybór artykułów

▪ artykuł Czajkowski Piotr Iljicz. Słynne aforyzmy

▪ artykuł Skąd wzięła się nazwa Pacyfiku? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Krugorez-kombi. warsztat domowy

▪ artykuł Wyeliminuj migotanie świetlówki energooszczędnej. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Konwersja AWG do SI. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn