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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 선형 스케일의 광범위한 EMI. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 표시기, 센서, 감지기 업계에서 사용되는 레벨미터(LM)는 대부분 설정이 불편하며 판독값이 시간에 따라 달라집니다. 이러한 목적으로 사용되는 압력 변환기는 측정 "체인"에 여러 장치를 포함하므로 세심한 조정이 필요합니다. 온도 변화로 인한 용액 밀도 변화는 레벨 판독 위반에 영향을 미칩니다. 차압계에 차압을 공급하는 연결관은 측정 중에 액체의 흐름이 없기 때문에 용기에 뜨거운 물이 있어도 관이 얼기 쉽습니다. 튜브가 "막힌" 경우에도 상황은 동일합니다. 빈번한 유지 관리가 필요합니다. 산업용 전자 레벨 미터(ELM)에는 많은 수의 부품이 포함되어 있는 경우가 많지만 판독값의 선형성과 안정성이 부족합니다. 협동조합이 제조한 "수제" EIU에는 진동 회로가 있는 회로가 있는 경우가 많으며, 잘못 구성하면 액체 레벨이 증가함에 따라 판독값이 감소할 수 있습니다. 1990년 ENZIM 공장(Ladyzhin)에는 아래 다이어그램에 따라 여러 개의 EIU가 설치되었으며 다음과 같은 수리 작업이 수행되었습니다. 전원 공급 장치 칩은 폐기되었습니다. 전원 공급 장치는 당사 설계에 따라 제조되었습니다. 전해 콘덴서를 몇 번 교체했습니다. 센서(절연 케이블은 샴푸로 "적셔져" 있음)를 불소수지 절연 케이블로 교체했습니다. 그림 1은 선형 스케일을 갖춘 간단한 정전 용량 측정기의 회로를 보여줍니다. 물론 디지털에 비해 정확도는 떨어지지만 부품을 선택할 때 테스트하는 커패시터의 커패시턴스가 어느 방향으로 다른지 눈금으로 보여주기 때문에 라디오 아마추어에게는 매우 편리합니다.
라디오 아마추어가 여러 커패시턴스 측정 범위에 대한 회로를 만드는 경우(DA2 타이머의 핀 6와 1은 주파수 설정 RC 체인의 연결 지점에 연결되어야 하며 모든 트리밍 저항은 타이머의 핀 3에 영구적으로 연결되어야 함) , 각 커패시턴스 측정 범위를 설정하려면 하나의 모델 커패시터가 필요합니다. 타이머의 복잡한 내부 회로는 간단하게 작동합니다. 2개의 비교기(입력 6 및 3)와 출력 XNUMX이 있는 트리거 회로는 두 가지 안정적인 상태를 갖습니다. 1) 입력 전압이 공급 전압의 1/3보다 높을 때 출력이 XNUMX입니다. 2) 입력 전압이 공급 전압의 2/3 미만일 때 높은 출력 전압. 이를 고려하면 커패시터 C1의 전압은 공급 전압의 1/3과 2/3 사이에서 지속적으로 변동하며 타이머 출력에서 일련의 직사각형 펄스가 생성됩니다. KR1006VI1 마이크로 회로의 좋은 점은 저항 R1의 저항을 200Ω에서 10MOhm으로 변경하고 커패시터 C1의 커패시턴스를 10pF에서 최대로 변경하면 몇 마이크로초에서 수백 초까지 진동 주기를 얻을 수 있다는 것입니다. . 제너 다이오드 VD1은 항상 타이머 입력에 설치되어 설정 중에 납땜 인두 및 전선에 대한 네트워크 간섭으로 타이머 입력을 "돌파"하지 않습니다. 트랜지스터 VT1에는 입력 주파수 신호(타이머의)와 테스트 중인 커패시턴스를 전류로 선형 변환하는 장치가 포함되어 있습니다. VT1 및 VD2가 비정상적으로 포함되어 있기 때문에 출력 펄스의 전압이 증가하거나 감소하는 순간에 테스트 중인 커패시터를 교대로 재충전합니다. 커패시터가 다이오드 VD2와 저항 R4(트랜지스터와 "공통"인 저항 R7도 포함)를 통해 충전되면 방전은 트랜지스터 베이스의 전위와 이 트랜지스터의 높은 증폭 특성으로 인해 결정됩니다. , 컬렉터 회로를 따라 발생하고 측정 회로까지 더 깊이 들어갑니다! 방전 전류의 XNUMX분의 XNUMX만이 트랜지스터 베이스로 흘러갑니다! 콜렉터 전압을 유지하기 위해(트랜지스터가 증폭기로 작동할 수 있도록) 분배기 R4 및 R5를 사용하여 베이스 전위가 "플러스" 전원쪽으로 "이동"됩니다. 회로의 "생존 가능성"을 보장하려면 저항 R2, R4, R7, R14의 저항을 줄여서는 안됩니다. 부품 번호는 이 회로에 대한 설명이 후속 회로에도 적합하도록 지정되었습니다(동일한 부품 번호는 동일한 기능을 수행함). 커패시턴스 및 주파수-전류 변환기의 출력 전류 펄스는 커패시터 C5에 의해 통합됩니다. 저항 R6을 사용하면 모델 커패시터를 사용하여 출력을 조정할 수 있습니다. 커패시터 C3 및 C4는 공급 전압 리플을 완화하고 C2는 타이머 비교기의 비교 노드에서 일정한 전압을 유지합니다. 테스트중인 커패시터 회로의 단락으로 인해 트랜지스터 VT1이 닫히고 사고로 이어지지 않습니다. PA1 측정 헤드의 크기가 큰 경우 장착 플레이트를 측정 헤드 단자에 직접 고정할 수 있습니다. 안정화된 전원공급장치는 별도의 케이스로 제작 가능합니다(그림 2).
회로는 단순한 회로와 달리 측정되는 커패시터의 한쪽 단자가 하우징에 연결되도록 설계되었으므로 이러한 회로를 사용하면 탱크 내 전도성 액체의 레벨을 측정할 수 있습니다(그림 3).
테스트 중인 커패시터 대신 레벨 센서 커패시턴스가 회로의 입력에 연결됩니다. 이는 커패시턴스 내부에 수직으로 고정된 절연 도체입니다. 불소 수지 절연 핀을 사용할 수 없는 경우 불소 수지 절연 케이블을 사용할 수 있습니다. 여전히 막힐 수 있는 케이블의 낮은 출력을 분리하기 위한 "엄청난" 노력을 하지 않으려면 케이블의 양쪽 끝을 밀봉 및 절연 보스를 통해 위로 올려야 합니다. 컨버터 유닛은 연결 케이블의 "추가" 정전 용량이 컨버터 입력에 공급되지 않도록 용기의 정전 용량 센서 출력 근처에 고정되어야 합니다. 전원 공급 장치 및 표시 헤드는 전기 패널에 설치됩니다. 전원 공급 장치와 출력 신호는 4선 케이블을 통과합니다(레벨이 측정된 두 용기가 서로 옆에 있는 경우 XNUMX선이면 전원을 공급하고 두 변환기에서 출력 신호를 제거하기에 충분합니다). 그림 3의 회로와 그림 1의 회로 간의 차이점을 고려해 보겠습니다. 저항 R2는 튜닝 범위를 줄이기 위해 더 큰 값을 갖습니다. 발전기의 주파수를 "대략" 결정하는 커패시터 C1의 커패시턴스는 물체와 관련하여 설정됩니다. 회로는 광범위하므로 수십 피코패럿과 수십 마이크로패럿 범위의 정전 용량을 측정할 수 있으며, 이는 "유리에서 바다까지" 범위의 레벨 측정에 해당합니다. 센서의 선형 용량은 매우 다릅니다(케이블의 불소수지 절연체 두께는 약 1mm이고 온도가 낮은 장소에서 센서로 사용할 수 있는 케이블의 절연 두께는 수 밀리미터일 수 있음). 액체가 담긴 산업용 탱크의 높이는 데시미터에서 수십 미터에 이릅니다. 따라서 우리는 지표 데이터를 제공합니다. 입력 커패시턴스 및 DA1의 발생기 주파수에서 출력 신호 변화의 선형 특성으로 인해 현장에서 회로를 설정하는 것은 어렵지 않습니다. 전체 커패시턴스의 출력 신호가 작은 경우 커패시턴스 C1을 줄여야 합니다. 발전기 주파수가 증가하고 출력 신호가 증가하고 (그 반대도 마찬가지) "거친"조정은 수천 번 내에 쉽게 수행됩니다! 변환 장치의 트랜지스터 VT1은 역방향으로 켜져 출력 신호가 저장 커패시터 C5에 연결되고 저항 R6은 전원의 "플러스"에 연결됩니다. 트랜지스터 VT2 및 VT3은 측정 헤드 PA6을 두 번째 단자와 하우징에 연결하기 위해 "플러스"에서 하우징으로 나오는 R0의 전압 강하를 5...1mA의 출력 전류로 변환합니다. 출력 신호는 전류입니다. 측정 헤드의 저항이 변경되면(두 번째 헤드가 직렬로 연결된 경우에도) 판독값은 변경되지 않습니다. 이는 저항 R6의 입력 전압 강하와 R8의 "현재" 전압을 비교하여 결정됩니다. 비교 트랜지스터 VT2는 좋은 이득을 가지며, 구성 트랜지스터 중 두 번째 트랜지스터(VT3)가 전류 증폭기로 포함됩니다. VT2 쌍의 입력 트랜지스터의 B-E 접합에 걸친 전압 강하를 보상하기 위해 실리콘 다이오드 VD6이 입력 저항 R3과 직렬로 연결됩니다. 용량성 센서가 단락되면 출력 전류가 증가하므로 출력 트랜지스터는 상대적으로 강력합니다. 용량성 방법을 사용하여 레벨을 측정하는 경우 용기에 아직 물이 없을 때 센서의 초기(XNUMX) 정전용량이 존재해야 합니다. 출력 장치의 판독 값을 줄이기 위해 트랜지스터에서 저항 R8까지 R9을 통해 전류의 일부를 "제거"합니다. 따라서 트리밍 저항 R9에 의해 결정된 일부 전류는 비교 트랜지스터 VT2의 이미 터 저항을 통해 흐르고이 전류 부분은 출력 장치로 흐르지 않습니다! 따라서 장치의 전체 설정에는 다음이 포함됩니다.
예비 범위 조정 요소는 저항 R6이며, DA1의 발전기 주파수를 변경하지 않고 저항을 변경하면 출력 신호의 스윙도 변경됩니다. 현장에서 장치를 설치할 때 다른 등급의 부품을 납땜해야 합니까? 아니요! 산업용(및 수입된) 장치와 달리 우리는 레벨 센서의 용량성 신호 시뮬레이터를 사용합니다(그림 4).
레벨센서를 설치한 후, 용기가 비어있을 때(C0), 액체를 100% 채운 후(C100) 센서의 용량을 측정해야 합니다. 그런 다음 전화로 다른 도시에 전화하여 우리 계획에 따라 그곳에서 EIU를 납땜하고 구성할 수 있습니다. 실제로 출력 신호는 센서의 정전 용량에 비례하며, 정전 용량에 따른 신호 변화의 특성도 선형적입니다. 스케일의 시작과 끝을 "연결"하면 모든 것이 간단해집니다! 산업용 장치의 60%와 0% 스케일을 일관되게 조정하기 위해 100cc 용기에 물을 여러 번 채울 필요가 없습니다. S1을 "설정" 위치로 전환하고 S2 토글 스위치를 최소 XNUMX회 "클릭"하여 장치 규모를 지속적으로 조정해야 합니다. 그런 다음 수량계를 통해 용기에 물을 한 번 채우고 전체 눈금 구분에 해당하는 미터 판독 값을 기록해야합니다. 실제로 우리는 일을 좀 더 평범하게 수행합니다. 서로 다른 위치의 커패시턴스 미터는 다르게 구성될 수 있으므로(심지어 입력의 다른 와이어 조각도!) 용기의 초기 및 최종 전기 커패시턴스를 시뮬레이션하는 커패시터를 현장에서 선택하려고 합니다. 약간의 기술을 사용하면 3~5개 단위 중에서 용기를 선택할 수 있습니다. 규모에 따라(실습의 트릭임) 초기 커패시턴스를 0이 아닌 첫 번째 분할로 "설정"하여 회로 단선이나 센서 파손이 "눈에 띄도록" 시도합니다. 운영자. 센서 절연이 손상되어 회로 입력이 단락되면 포인터 표시 장치가 "스케일을 벗어나게" 됩니다. 그림 3의 다이어그램은 초보자의 설치에 적합하지만 설정의 용이성과 스케일의 선형성을 보장하기 위해 특히 동일한 측정에 일련의 장치가 필요한 경우 그림 5에 따라 다이어그램을 만드는 것이 좋습니다. 정황.
이 다이어그램을 이전 다이어그램보다 더 자세히 살펴보겠습니다. 다이어그램의 부품 번호는 동일하므로 이번 설명에서는 이전 다이어그램에 대해서도 설명합니다. 전압 리플을 완화하는 세부 정보:
활성(비선형) 요소:
전류 제한기:
조정 가능한 요소:
조정 한계(현재):
동일한 입력 신호 제한을 가진 일련의 장치를 제조할 때 표준 저항 범위에 포함되지 않은 값을 가진 가변 저항기를 찾을 필요가 없으며 동시에 다음을 보장하도록 조정을 제한하는 것이 필요합니다. 장치는 규범 주위의 좁은 한계 내에서 조정됩니다. 조정을 더 쉽게 만듭니다. 산업계에서 제조된 장치의 경우 스위치나 점퍼를 사용하여 이러한 리미터를 만들 수 있지만 아마추어 라디오가 필요한 값의 저항기를 납땜하는 것이 훨씬 쉽습니다. 필요한 캐스케이드 작동 모드를 지원하는 세부 정보:
이전 회로와 유사하게 이 회로에는 일정한 용량의 커패시터가 포함되어 있어 용기가 비어 있고 액체로 채워져 있을 때 센서의 정전 용량을 시뮬레이션합니다. 상업적으로 제조된 용량성 레벨 센서 신호 변환기와 비교하여 이 회로는 다음과 같은 장점이 있습니다.
저자: N.P. 고레이코
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