Измеритель влажности сыпучих материалов
(песка, почвы, зерна, муки, крупы и т.д.)

Двухчастотный влагомер предназначен для измерения влажности сыпучих материалов (например зерна, песка, почвы и т.д.), непосредственно на месте отбора проб. Его можно использовать совместно с "Универсальным прибором для агронома и фермера". Пределы измерений прибором составляют 10-30% в двух диапазонах. Погрешность измерений на первом диапазоне (10-20%) не более 0,4%, а на втором (20-30%) — не более 0,5%.

С влагомером можно работать в помещениях при температуре окружающего воздуха + (10-35)°С и относительной влажности до 20%. Температура материала, влажность которого определяют, может быть в пределах + (5-50)°С.

Питание прибора осуществляется от батареи 3336Л. Потребляемый ток — около 20 мА. Масса — около 2 кг.

Принцип работы влагомера основан на многопараметрическом методе измерения. Он заключается в том, что измеряют несколько параметров материала с целью компенсации погрешностей, вызываемых нестабильностью его характеристик и их взаимозависимостью. Например, при одинаковой влажности двух проб различного материала, помещаемых между обкладками конденсатора, ток через них будет разный, так как сами пробы обладают разными диэлектрическими потерями и др. Поэтому, при измерении влажности должно быть учтено несколько параметров материала. Вычитая или складывая сигналы от нескольких датчиков, можно получить сигнал, пропорциональный только влажности испытываемого материала.

Влагомер состоит из индуктивно-емкостного датчика, двух генераторов высокой частоты, двух измерительных узлов, двух выпрямителей и измерительного прибора.

Рис. 1

Принципиальная схема влагомера показана на рис. 1. Один генератор высокой частоты выполнен на транзисторе Т1 по обычной схеме и вырабатывает сигнал частотой 6 МГц. Сигнал генератора через обмотку L2 поступает в одну из диагоналей индуктивно-емкостного моста, образованного половинками обмотки катушки L2, конденсатором С3 и, в зависимости от положения переключателя В1а, конденсаторами С6, С7 или емкостным датчиком. В другую диагональ моста включен резистор R4, с которого напряжение разбаланса подается через конденсатор С4 на выпрямитель, собранный по схеме удвоения напряжения на диодах Д1, Д2. Нагрузкой выпрямителя служат конденсатор С5, резистор R5 и измерительный прибор ИП1. При подключении эталонных конденсаторов С6, С7 вместо емкостного датчика (положения 1 и 2 переключателя В1а) осуществляется контроль отсчета в начале и конце шкалы прибора соответственно. Чувствительность емкостного датчика регулируют резистором R1. В положениях 3 и 4 переключателя В1а измеряют влажность соответственно на первом и втором диапазонах.

Второй генератор высокой частоты выполнен на транзисторе Т2 по той же схеме и вырабатывает сигнал частотой 50 Мгц. Контур генератора через обмотку L4 связан с индуктивным датчиком (в положениях 3 и 4 переключателя В1б.) С катушки L4 через конденсатор С11 сигнал поступает на второй выпрямитель, выполненный на диодах ДЗ, Д4 также по схеме удвоения. Нагрузкой выпрямителя являются конденсатор С12, резистор R14 и измерительный прибор ИП1. Индуктивный датчик прибора влияет на добротность контура генератора, а следовательно, на амплитуду напряжения генерируемых колебаний. Резисторы R16 и R15 используются, также как конденсаторы С6, С7, при контроле отсчета прибора в начале и конце шкалы соответственно. Регулировка чувствительности индуктивного датчика осуществляется резистором R11. Резисторы R6—R10 необходимы для установки стрелки измерительного прибора на начало или конец шкалы при измерении влажности эталонных проб при градуировке прибора.

Рис. 2

Датчик влажности, состоящий из емкостного и индуктивного датчиков, показан на рис. 2 и представляет собой металлический стакан диаметром 60 мм, высотой 110 мм с системой электродов, в котором исследуемый материал сжимается с помощью пружинного устройства. Система электродов емкостного датчика образована корпусом 8, крышкой 2 с размещенным в ней поршнем 4, который перемещается винтом 1 и пружинами 3, основным 7 и компенсирующим 5 электродами, которые с катушкой индуктивного датчика 6 закреплены на изолирующей прокладке 9. Штепсели 10 необходимы для соединения датчика влажности с влагомером. Компенсирующий электрод служит для стабилизации показаний, меняющихся в зависимости от количества исследуемого материала или его плотности, за счет изменения расстояния между поршнем и этим электродом. При изготовлении датчика влажности для получения линейной шкалы влагомера компенсирующий электрод 5 и нижнюю часть основного электрода 7 (примерно две трети) покрывают лаком УВЛ-3 (ТУ КУ 425-35). Площадь покрытия основного электрода подбирают экспериментально. Емкость емкостного датчика при незаполненном датчике влажности составляет 3,2 пФ.

Во влагомере использован измерительный прибор М265 с пределом измерения 100 мкА. Все резисторы— МЛТ 0,5. Конденсаторы C1, C8 — МБМ; С2, С11—КТК; С4, С5, С12 — КСО-1; остальные — КПК-1. Транзисторы используемые в приборе должны иметь статический коэффициент передачи тока не менее 20.

Катушки L1, L2 выполнены на четырехсекционном каркасе из органического стекла диаметром 4 мм. Сердечник катушек — из феррита 100НН типоразмера СС2,8х12. Обмотки катушек L1, L2, имеют по 32 витка провода ПЭВ-1 0,32. Обмотка катушки L1 имеет отвод от 12 витка, считая от соединенного с общим проводом конца, а катушки L2 — от середины. Катушки L3, L4 изготовлены на каркасе из органического стекла диаметром 12 мм. Обмотки катушек L3 и L4 содержат по 9 витков провода ПЭВ-1 1,2. Обмотка катушки L3 имеет отвод от 4 витка, считая от соединенного с общим проводом конца.

Дроссель развязки Др1 выполнен без каркаса и содержит 16 витков провода ПЭВ-1 1,2 с внутренним диаметром намотки 8 мм.

Рис. 3

Общий вид влагомера показан на рис. 3, его размеры 210х140х120 мм. Он состоит из металлического корпуса 10 и пластмассовых — нижней 11 и верхней 1 крышек. В корпусе расположены все детали, источник питания и бункер для размещения датчика (3 и 5) в нерабочем положении. На лицевой панели корпуса находятся измерительный прибор, переключатель рода работ 7, гнезда 6 для подключения датчика, ручки регулировочных резисторов 2 и 4 и кнопки включения питания 8 и 9.

Налаживание влагомера начинают с установки коллекторных токов транзисторов. Через Т1 он должен составлять не более 8 мА, а Т2 — не более 15 мА. Далее добиваются необходимых частот сигналов генераторов, изменяя емкости конденсаторов С9, С10, С13.

Затем приступают к градуировке шкалы влагомера. Для этого подготавливают пробы с влажностью, соответствующей началу и концу каждого диапазона измерения.

Вначале датчик заполняют пробой с влажностью соответствующей началу первого диапазона и, в положении 3 переключателя В1, подстраивая конденсатор С3 и резистор R6, устанавливают стрелку микроамперметра на нулевое деление шкалы. Затем датчик заполняют пробой с влажностью соответствующей концу этого диапазона и, регулируя резистор R1, устанавливают стрелку на последнее деление шкалы. Далее производят уточнение градуировки по обеим пробам методом последовательных приближений, переводят переключатель В1 в положение 4 и устанавливают стрелку на нулевое деление шкалы, регулируя резистор R7. Затем подстраивают контрольные конденсаторы С6, С7, так, чтобы при подключении конденсатора С6 (в положении 1 переключателя В1), стрелка останавливалась напротив нулевого деления шкалы, а при подключении конденсатора С7 — против последнего деления. Одновременно подбирают и резисторы R15 и R16. В дальнейшем можно осуществить градуировку всей шкалы.

При работе с влагомером перед началом измерения нужно поставить переключатель рода работы 7 (В1) в положение 1, нажать кнопку 8 (Кн1) и вращая ручку 2 резистора R1 установить стрелку на нулевое деление шкалы. Затем нажать кнопку 9 (Кн2) и, вращая ручку 4 резистора R11, добиться того же.

Далее переключатель перевести в положение 2. При нажатии кнопок 9 или 8 стрелка прибора должна останавливаться против последнего деления шкалы.

Наполняют датчик материалом до краев, закрывают крышку, отвинчивают винт, опуская тем самым поршень датчика, уплотняющий материал и вставляют вилку датчика в гнезда 6.

Переключатель переводят в положение 3, нажимают одновременно кнопки 8 и 9 и отсчитывают показания. Если стрелка отклоняется за пределы шкалы, необходимо переключатель 7 перевести в четвертое положение и отсчитать показания прибора на втором диапазоне.

Автор: Кандидат технических наук Н. ДУБРОВ.
http://patlah.ru

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