Загрузка...
Энциклопедия Технологий и Методик

оооооооооооооооооооооооо

Загрузка...
Энциклопедия Технологий и Методик
 
Самодельные устройства и приборы
 

Универсальный прибор
для агронома и фермера

Промышленность выпускает немало приборов, с помощью которых агроном или фермер в поле может измерять температуру и влажность воздуха, почвы. Необходимость в таких приборах очевидна. Но вот беда: стеклянные ртутные термометры часто ломаются, на каждое измерение приходится затрачивать много времени.

Универсальный прибор (рис. 1), на сегодня максимально отвечающий запросам агронома, сконструировал В. Вознюк из г. Новосибирска.

Рис. 1. Внешний вид прибора с датчиками.

С его помощью в полевых условиях можно измерить влажность воздуха от 20% до 100% (с точностью 0,5%), влажность зерновых культур в пределах от 10% до 30% (±0,2%), влажность почвы до 30%, скорость ветра до 10 м/с (±5%), температуру воздуха от -5° до +40° С (±0,5°), температуру почвы от +5° до +25° на глубине до 50 см (±0,5°).

 

СХЕМА

Прибор (рис. 2) состоит из пяти блоков, объединенных общим корпусом. Подключая к ним с помощью кнопочного переключателя В4—В8 стрелочный индикатор ИП1, производят необходимые измерения.

Рис. 2. Принципиальная схема прибора.
(щелкните по схеме чтобы ее увеличить)

Блок измерения влажности зерновых культур и почвы состоит из двух высокочастотных генераторов, собранных на транзисторах Т1 и Т2 и настроенных на частоты 6 МГц и 50 МГц соответственно.

В колебательные контуры обоих генераторов включен емкостный датчик, емкость которого зависит от влажности образца. Биения генераторов детектируются диодами Д1—Д4 и подаются на измерительный прибор ИП1, стрелка которого отклоняется пропорционально влажности. Точность измерений обусловлена большой разницей частот генераторов.

Влажность воздуха определяется с помощью электронного гигрометра, собранного на транзисторах Т3—Т5. В его основу положен принцип изменения сопротивления между электродами датчика в зависимости от влажности воздуха. Поэтому на входе усилителя включен полевой транзистор Т3, имеющий большое входное сопротивление.

Измеритель скорости ветра состоит из датчика, включенного на вход усилителя, собранного по схеме составного транзистора (Т6 и Т7). Чем выше скорость ветра, тем больше показания прибора. Резистор R44 служит для установки стрелки индикатора на «ноль».

Для измерения температуры воздуха и почвы применены мостовые схемы с полупроводниковыми терморезисторами ТК-2-75. Переменные резисторы R31 и R37 служат для установки термометров на «ноль».

 

ДЕТАЛИ И КОНСТРУКЦИЯ

В схеме использованы постоянные резисторы ВС-0,5, МЛТ-0,5, переменные резисторы — СП2.

Катушки L1 и L2 намотаны на четырехсекционном пластмассовом каркасе 4 мм и содержат по 32 витка провода ПЭЛ 0,32. L1 имеет отвод от 12-го витка, считая от вывода, соединенного с общим проводом; L2 — от середины. Катушки L3 и L4 — на эбонитовом каркасе 12 мм содержат по 9 витков провода ПЭВ 1,0. L3 имеет отвод от 4-го витка, считая от вывода, соединенного общим проводом.

Дроссель Др1 — бескаркасный, 8 мм, содержит 12 витков провода ПЭЛ 0,8.

Индикатор ИП1 — М4434 с током полного отклонения стрелки 100 мкА. Питание — батареи 3336Л и элемент 1,3 ФБС-0,25.

Все блоки выполнены на стеклотекстолитовых платах размерами в мм: 140х30 (измерение влажности почвы и зерна), 100х40 (гигрометр), 60х40 (измерение скорости ветра), 30х60 (термометры).

Прибор собран в корпусе габаритами 50х30х20 мм, разделенном на два отсека. В одном из них находятся датчики, в другом — измерительная часть с органами управления. На лицевой панели установлены стрелочный индикатор, переменные резисторы R1, R3, R22, R31, R37, R44, переключатели В1, В4—В8, разъем для подключения датчиков.

 

ДАТЧИКИ ПРИБОРА

Конструкция датчика измерителя влажности зерна и почвы подробно описана в статье «Измеритель влажности», поэтому мы здесь на нем останавливаться не будем.

Датчик влажности воздуха представляет две металлические пластины, расположенные друг от друга на расстоянии 3-4 мм (рис. 3). Между пластинами с отверстиями для воздуха помещена пропитанная 30%-ным раствором поваренной соли вата. Сверху датчик закрыт решеткой с мелкими ячейками.

Рис. 3. Датчик для измерения влажности воздуха:
1 — отверстия 4 мм; 2 — пластины (белая жесть); 3 — вата.

При увеличении влажности воздуха сопротивление датчика уменьшается.

Датчик измерителя скорости ветра (рис. 4) изготовлен из ручного анемометра. Систему шестерен удаляют, оставив ось с чашечками. К оси эпоксидной смолой приклеивают магнит весом 2-3 г. На одной плоскости с магнитом устанавливают катушку с железным сердечником от реле РЭС10. Катушку нужно установить как можно ближе к оси, но так, чтобы не мешать свободному вращению магнита. При этом в катушке наводится э.д.с.

Рис. 4. Датчик для измерения скорости ветра:
1 — чашечки; 2 — ось; 3 — катушка реле; 4 — магнит.

Температуру почвы и глубину вспашки определяют с помощью стального штыря 6 мм и длиной 60 см, в наконечнике которого помещен терморезистор ТК-2-75 или ММТ-1. С другой стороны штыря установлена ручка из оргстекла (рис. 5). На штыре нанесены деления.

Рис. 5. Штырь для определения температуры почвы и глубины вспашки:
1 — терморезистор; 2 — трубка (Ст. 3); 3 — ручка (оргстекло).

При транспортировке штырь разбирается пополам. Обе половины соединяются с помощью отрезка стальной трубы длиной 25 мм с наружной резьбой. Такая же резьба сделана и в обеих половинках штыря: при работе с прибором их свинчивают.

Штырь соединен с прибором гибким кабелем.

Датчики гигрометра и измерителя температуры воздуха установлены в корпусе прибора.

 

НАЛАДКА И ГРАДУИРОВКА

Проверяют правильность монтажа, а затем в цепь источника питания включают миллиамперметр. Наладку приборов начинают с термометров.

В металлическую посуду заливают около 0,5 л воды, следя, чтобы уровень был не ниже 10 см. Затем емкость ставят на электроплитку, включенную через ЛАТР, регулируя таким образом скорость подогрева воды. На уровне 5-6 см устанавливают ртутный термометр и термодатчик. Воду нагревают до 40°С и переменным резистором R31 стрелку индикатора устанавливают на последнее деление шкалы. Если это не удастся, подбирают величину резистора R28.

Постепенно остужая воду, записывают показания прибора и градусника, делая отметки через каждые 5°С. Операцию следует повторить 4-5 раз, и если повторные показания совпадают, можно считать, что прибор проградуирован правильно. В интервале 20-40°С нагревание и последующее охлаждение воды должно продолжаться не менее 15-20 мин. Для градуировки в области низких температур следует воспользоваться холодильником.

Подбирают величины резисторов R28 и R34, чтобы стрелка ИП1 устанавливалась на начало шкалы. В дальнейшем перед измерениями ту же операцию производят переменными резисторами R31 или R37, переключая В2 и В3 в верхнее по схеме положение.

Наладку схемы измерителя скорости ветра начинают, установив стрелку индикатора на 0 переменным резистором R44. Для точной градуировки потребуется ручной анемометр, который можно найти в школе или на местной метеостанции. Отметив скорость ветра 10 м/с по ручному анемометру, подбирают величину резистора R41, чтобы стрелка прибора отклонилась на всю шкалу. Далее измерения проводят при меньшей скорости ветра, отмечая соответствующие показания прибора.

Сложнее отградуировать блок определения влажности воздуха. Переменным резистором R22 стрелку индикатора устанавливают на «ноль». По контрольному психрометру определяют искомую величину в данном месте. Затем ее искусственно доводят до 100%, помещая датчик с психрометром в пары кипящей воды. Далее, уменьшая влажность от 100% до 20% в течение часа, записывают показания прибора и контрольного психрометра.

В заключение отлаживают схему устройства для определения влажности зерновых культур. Настроив генераторы на частоты 6 и 50 МГц, датчик заполняют песком с 10%-ной влажностью, а переключатель В1 устанавливают в положение 3. Подбирая величины конденсатора С7 и резистора R8, устанавливают стрелку индикатора на 0. Далее в датчик засыпают песок с влажностью 20% и с помощью переменного резистора R1 стрелку устанавливают на последнее деление шкалы. Переключатель В1 переводят в положение 4, переменным резистором R9 снова устанавливают стрелку прибора на 0. В положении 1 переключателя В1 стрелку индикатора снова устанавливают на 0, подстраивая конденсатор С13, а в положении 2 с помощью конденсатора С14 — на последнее деление шкалы. Одновременно подбирают величины резисторов R15 и R16.

Точно так же градуируют прибор и при третьем положении переключателя В1. Но в датчик теперь помещают песок с влажностью 20% и 30%. В заключение составляют график для определения зависимости показаний прибора от определенных величин.

Прежде чем приступить к измерению влажности, В1 устанавливают в положение 1 и, нажав на кнопку Кн1, переменным резистором R1 устанавливают стрелку прибора на 0. Затем, нажав на кнопку Кн2, переменным резистором R3 стрелку вновь устанавливают на 0. Если В1 перевести в положение 2 и нажать обе кнопки, стрелка прибора должна остановиться на месте. После засыпки датчика землей или зерном В1 устанавливают в положение 3, нажимают обе кнопки и отсчитывают показания прибора. По таблице их переводят в процентное содержание влаги. Если стрелка уходит за пределы шкалы, отсчет показаний прибора производят в положении 4 переключателя В1.

Автор: В. Вознюк, г. Новосибирск.
http://patlah.ru

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.

Loading...

 

оооооооооооооооооооооооо

Загрузка...