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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 저항이 높은 액체에서 물을 감지하는 기기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
V. Savchenko 및 L. Gribova의 기사 "A quartz resonator converts non-electric amount into electrical amount" in "Radio", 2004, No. 2, on p. 34-36은 가스 및 고체의 습도를 모니터링하는 장치, 신소재의 과학적 연구 장비 등에서 응용 프로그램을 찾았습니다. 액체, 특히 자동차 연료에서 물을 감지하는 문제는 그다지 중요하지 않습니다. 이 문제를 해결하는 실용적인 방법 중 하나가 아래 기사에 설명되어 있습니다. 액체 연료의 품질은 여러 요인에 의해 결정되며, 그 중 물 차단이 그다지 중요하지 않습니다. 연료의 물은 다양한 응집 상태(용해, 자유 및 유제)에 있을 수 있습니다. 다양한 연료 온도에서 0,002 ~ 0,007%의 물이 용해되어 시각적으로 제어할 수 없습니다. 온도가 낮아지면 연료의 물 용해도가 감소하고 탱크 바닥에 물방울 형태로 침전됩니다. 연료에 함유된 자유수는 연료와 접촉하는 금속의 부식을 여러 번 증가시키며, 겨울철에는 연료 라인이 결빙되어 엔진이 멈출 수 있습니다. 따라서 연료의 수분 함량이 바람직하며 경우에 따라 단순히 제어가 필요합니다. 예를 들어 자유수의 존재에 대한 시각적 제어의 효율성을 높이기 위해 과망간산 칼륨이 연료 샘플에 첨가되어 물에 용해되어 눈에 명확하게 보이는 특징적인 색상으로 페인트됩니다. 물론 이러한 제어 방법은 매우 불편하므로 자동 휴대용 장치를 사용하여 자유수의 존재를 표시하는 것이 매우 중요합니다. 제어의 복잡성은 고품질 유전체인 연료가 전류에 대한 비저항이 매우 높다는 사실에 있습니다. 두 전극 사이에 놓인 연료의 물 한 방울은 간단한 DC 절연 저항계로 제어할 수 없습니다. 회로가 크게 줄어들 수 없습니다. 연료의 자유수를 표시하기 위해 큰 전기 저항 값의 변화에 매우 민감한 전기 에너지의 소산 석영 변환기를 사용할 것을 제안합니다. 이 장치는 진공 석영 공진기의 전기 회로와 직렬 또는 병렬로 연결된 용량성 센서를 포함합니다. 이 회로는 석영 소산 전기 에너지 변환기라고 합니다. 변환기의 출력 매개변수인 등가 전기 저항이 예를 들어 액체 탄화수소 연료에서 제어된 유전체가 있는 센서의 에너지 손실에 의해 결정되기 때문입니다. 무화과. 1a 및 XNUMXb는 개발된 연료 내 자유수를 모니터링하기 위한 장치의 설계를 보여준다. 이 장치는 뚜껑과 손잡이가 있는 유기 유리로 만든 계량컵 형태로 만들어졌다. 핸들 내부에는 배터리와 누름 버튼 스위치가 있습니다. 액체 연료에 물이 있는지 확인하는 LED가 핸들 상단에 장착되어 있습니다.
머그의 바닥에는 두 개의 원뿔 모양의 동축으로 배치된 전극으로 구성된 정전 용량 센서가 있으며 그림 2에 개략적으로 표시된 것처럼 정점에 의해 서로를 향합니다. XNUMX. 두 전극 모두 판금 황동으로 찍혀 있고 위쪽(외부) 전극은 잘립니다.
전극은 머그 바닥에 고정되어 약 0,25mm 너비의 공기 환형 간극이 전극 사이에 형성되어 연료 없이 약 0,8pF의 센서 전기 용량을 결정합니다. 머그 바닥 아래에는 장치의 전자 부품에 대한 세부 정보가 적힌 보드가 있습니다. 약 XNUMX리터의 연료를 머그잔에 붓습니다. 그 안에 자유 물 방울이 있으면 얼마 동안 센서의 원추형 벽을 틈으로 굴려 정전 용량 센서의 틈에서 전기 저항을 변경합니다. 경첩에 경첩이 달린 머그 뚜껑은 현장에서 작업할 때 대기 강수량(비, 눈)이 작업 공간에 들어가는 것을 방지하는 데 필요합니다. 무화과. 3은 장치의 개략도를 보여준다. 소산 석영 변환기는 정전 용량 센서 Cd와 1kHz의 주파수에서 진공 석영 공진기 ZQ300을 포함하며 동적(등가 능동) 저항 Rd = 80 Ohm 및 정적 정전 용량 Cst = 6,5 pF를 갖습니다. 발진기는 VT1 트랜지스터의 용량 성 XNUMX 점 방식에 따라 만들어집니다.
커패시터 C1가있는 다이오드 VD2, VD5에 의해 감지 된 발진기의 교류 전압은 트랜지스터 VT2의베이스에 들어가 닫히고 트랜지스터의 콜렉터 전류가 감소합니다. HL1 LED가 꺼집니다. 자동 생성이 없으면 트랜지스터 UT2의 컬렉터 전류는 HL1 LED를 켜기에 충분합니다. 이 트랜지스터에 필요한 컬렉터 전류는 전압 분배기 R4R5의 저항 선택에 의해 설정됩니다. 장치를 켤 때의 LED 밝기로 두 개의 갈바니 셀에서 공급되는 공급 전압(3V)의 충분성을 판단할 수 있습니다. 배터리가 오래되면 LED의 밝기가 감소합니다. 장치는 최대 2V의 공급 전압까지 작동 상태를 유지합니다. SB1 버튼의 접점이 닫히면 석영 공진기의 큰(500000 이상) 품질 계수로 인해 자체 생성이 즉시 발생할 수 없습니다. 1,5 ~ 1,8초 이내에 발전기 진동의 진폭 및 주파수의 공칭 값이 원활하게 설정됩니다. 발전기가 정상 모드에 도달하지 않은 동안 HL1 LED가 켜집니다. 지정된 시간이 지나면 발전기가 켜지고 장치 센서에 물의 흔적이 없으면 VT1 트랜지스터베이스의 양 전압이 음 전압으로 보상되기 때문에 HL2 LED가 꺼집니다. 탐지기. LED가 꺼지면 장치가 작동할 준비가 되었음을 나타냅니다. 즉, 연료의 자유수를 모니터링할 수 있습니다. 깨끗한 연료를 계량컵에 부은 후 LED가 꺼진 상태를 유지합니다. 연료에 물 한 방울(0,023 ~ 0,026g 이상)이 있으면 컨버터의 활성 손실이 급격히 증가하여 자체 발전이 중단되고 전원이 켜집니다. 주도의. 센서 전극 사이의 틈으로 떨어진 자동차 연료의 자유수 한 방울은 변환기의 활성 저항을 Ra = 400 옴만큼 증가시킵니다. 이론적으로 이는 정전용량 센서 Cd와 병렬로 손실 저항 Rp = 1GΩ을 포함하는 것에 해당합니다. 계산은 다음 공식에 따라 수행되었습니다. Ra \u1d Rd / (2 + (오메가 * Cd * Rp) ^ XNUMX) 장치의 감도는 트리머 커패시터 C1에 의해 설정됩니다. 감도를 확인하기 위해 센서 전극에 저항 750kOhm(MLT-0,25)의 저항을 연결합니다. 한 단자로 저항기를 잡고 다른 단자로 센서의 중앙 전극을 만지는 것으로 실질적으로 충분합니다. 정상적인 감도에서는 저항기 출력이 센서의 중앙 전극에 닿은 후 1 ~ 2초 후에 LED가 켜집니다. 장치의 작업 부피에 배치된 연료의 질량이 0,5kg이고 물 한 방울의 질량이 평균 0,025g이라고 가정하면 장치가 이미 무료 물. 다양한 유형의 액체 연료를 사용한 장치 테스트가 성공적이었습니다. 예를 들어 아세톤, 벤젠 등과 같은 다른 유전체 액체의 자유수 존재를 모니터링하는 데 적합한 것으로 밝혀졌습니다. 저자: V.Savchenko, L.Gribova, Ivanovo
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