재료의 유전 상수를 결정하는 장치. 계획, 설명

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재료의 유전 상수를 결정하는 장치. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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이 장치는 광물 샘플을 식별하고 체계화하는 전문가 및 수집가뿐만 아니라 플라스틱, 세라믹 및 기타 절연 재료 샘플의 유전 상수를 평가하는 아마추어 무선 연습에 유용할 수 있습니다. 다양한 정전 용량 센서 설계를 통해 장치의 기능을 크게 확장할 수 있습니다.

이 장치는 플라스틱, 광물 및 세라믹의 유전 상수를 결정하고 이 매개변수로 식별하도록 설계되었습니다. 장치를 만들고 센서를 개발하는 아이디어는 Ph.D. 화학. 과학 G. G. Petrzhik. 이 장치는 광물 수집, 수집 및 처리와 관련된 라디오 아마추어 및 전문가가 사용할 수 있습니다. 유전 상수를 결정하는 원리는 센서의 표면이 유전체(미네랄)의 접지 표면과 밀접하게 접촉할 때 센서의 커패시턴스 증가와 고주파 신호의 전송 계수 증가에 기반합니다. 이 정전 용량 센서로 측정 회로.

무화과에. 1은 장치의 전기 회로를 보여줍니다.

쌀. 1 (확대하려면 클릭)

트랜지스터 VT1, 인덕터 L2, 커패시터 C1-C3 및 저항 R1-R3에는 약 2,5MHz 주파수의 고조파 발진 발생기가 조립됩니다. 발전기의 출력에서 신호는 정전 용량 센서 B1의 콤 구조의 한 전극에 공급됩니다. 다른 유사한 전극에서 센서의 커패시턴스를 통해 유도된 신호는 다이오드 VD1 및 적분 RC 회로 R10C9에서 만들어진 검출기로 공급됩니다. 이 검출기는 상대적으로 낮은 입력 임피던스를 가지므로 RF 간섭 및 간섭에 덜 민감합니다. 인덕터 L3은 또한 네트워크에서 센서까지의 간섭을 최소화하는 역할을 하여 저주파에 대한 낮은 저항을 나타냅니다. 아날로그-디지털 변환기의 입력에서 정류된 전압은 센서 기판과 센서에 있는 재료 샘플의 유전율에 거의 비례합니다. 3,5자리 LCD 디지털 디스플레이(HG1)가 있는 ADC는 밀리볼트미터 역할을 합니다. 트랜지스터 VT2의 인버터는 표시기의 두 번째 문자와 세 번째 문자 사이의 지점을 강조 표시하는 데 필요한 신호를 생성합니다. 표시기에 표시된 유전 상수의 최대 값은 19,99입니다.

장치의 전원 공급 장치는 "Korund" 배터리 또는 9V 배터리(예: "Nika", 7D-0125D)에서 자율적으로 작동합니다.

무화과에. 그림 2는 작성자가 안테나 증폭기(TAU-80)에서 사용하는 70x35x1mm 크기의 플라스틱 케이스 외부에 위치한 용량성 센서가 있는 유전율 측정기의 설계 스케치를 보여줍니다. 디자인의 두 번째 버전은 그림에 표시된 것과 다릅니다. 2 센서가 표시기 반대쪽에 있습니다. 이 경우 식별된 광물의 대규모 배열 위에 장치를 배치하는 것이 편리합니다.

재료의 유전 상수를 결정하는 장치
그림. 2

장치 본체 내부에는 나머지 장치 요소가 있는 배터리와 인쇄 회로 기판이 있습니다. 보드의 한쪽에는 LCD 표시기가 있고 다른쪽에는 LCD 표시기가 있습니다. 표시기 및 센서용 하우징에는 해당 크기의 직사각형 구멍이 잘려 있습니다. 트리머 저항을 조정하기 위한 구멍은 교정 중에 센서 표면의 샘플 위치와 판독값 관찰을 방해하지 않도록 접근 가능하고 위치해야 합니다.

용량 성 센서 V1의 플레이트는 "빗"의 폭이 0,8 .. 인 1 ... 8 mm의 전도체 폭과 그 사이의 간격으로 에칭되거나 금속 화로 절단 된 플레이트가있는 단면 호일 유리 섬유로 만들어집니다. .10mm. 센서는 2,5~8mm 높이의 절연 슬리브에 접시머리 나사 M10를 사용하여 본체에 부착됩니다. 센서 장착을 위한 다른 옵션도 가능합니다. 센서와 전자 장치 사이의 하우징 내부에는 최소 10mm 거리에 청동 또는 구리 호일로 만든 전기 실드를 배치하여 교정 및 측정 중에 판독값에 대한 손의 영향을 줄여야 합니다. 센서를 장치와 나사 머리에 연결하는 전선이 빗살 위로 튀어나오면 안 됩니다. 센서에 중첩된 연구 재료의 샘플은 "빗"의 전체 표면을 덮어야 합니다.

발전기의 발진 회로는 DPM-0,1 (L2) 초크와 커패시터 C2, C3을 기반으로 만들어집니다. 통신 코일 L1에는 초크 코일에 PELSHO 20 와이어가 0,15회 감겨 있습니다. 동일한 인덕터가 인덕터 L3로 사용됩니다.

커패시터 C1-C3, C7, C9, C11, C12 - 운모, 세라믹 내열성 TKE 그룹(즉, H10-H90 제외) 또는 K73 필름 그룹; C5, C8도 세라믹입니다.

D9E 다이오드 대신 다른 게르마늄 다이오드(예: D18, GD503A)를 사용할 수 있습니다.

측정을 시작하기 전에 장치를 보정해야 합니다. 전원을 켜고 조정된 저항 R4, R7을 사용하여 슬롯 아래의 조정을 위해 하우징의 구멍으로 가져오면 상대 유전율에 해당하는 표시기 판독값을 얻습니다. 공기의 er = 1 및 매개변수 er의 알려진 값을 가진 재료 샘플. 감지기 출력의 DC 전압은 트리밍 저항 R4를 사용하여 세 자리 숫자(1,00)로 표시기 판독값을 설정하기에 충분한 한도 내에 있어야 합니다. 그런 다음 작은 퍼짐(예: getinax - its er = 5)이 있는 알려진 유전 상수를 가진 재료 샘플의 매끄러운(광택된) 표면을 센서에 단단히 부착한 후 다음을 사용하여 LCD 표시기의 판독값을 설정합니다. 선택한 교정 재료의 유전 상수 값에 따라 트리머 저항 R7. 저항 R4를 조정하여 교정을 반복하면 공기의 유전 상수 값과 사용된 샘플에 따라 판독값이 명확해집니다. 센서 치수보다 접촉 면적이 작은 식별 대상 재료의 표면은 교정에 사용되는 샘플과 두께 및 면적이 동일해야 합니다. 다른 조건 및 작업에서 센서는 샘플의 모양, 크기 및 물리적 상태로 인해 다른 디자인을 가질 수 있습니다.

재료의 유전 상수를 결정하는 장치

폴리스티렌, 플렉시 유리, 대리석도 교정 샘플 재료로 권장할 수 있습니다(표는 특히 무선 공학 및 전자 공학에 사용되는 고체 유전체 재료의 상대 유전율 값을 보여줍니다). 용량성 센서의 지정된 치수에 대해 연구 중인 유전체의 두께는 최소 5mm여야 합니다. 그렇지 않으면 매개변수의 실제 값이 과소 평가됩니다.

이 장치는 실제로 알려진 유전체의 유전 특성과 연구 중인 재료 샘플을 비교하여 상대 측정을 수행합니다. 추정 매개변수의 값이 가까울수록 매개변수 측정 오류가 작아집니다. 유사한 크기와 샘플의 건조도 판독 정확도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.

저자: L. Kompanenko, 모스크바

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