Схема прибора агронома для измерения влажности, температуры и освещенности

Схема прибора агронома, который позволяет измерять температуру, абсолютную влажность почвы и освещенность. Датчиком температуры служит терморезистор R4, включенный в одно из плечей моста, образованного резисторами R1—R5. Балансируют мост при температуре 0 °С переменным резистором R1. С изменением температуры баланс нарушается.

Ток разбаланса, пропорциональный температуре измеряемого объекта, протекает через измерительный прибор Р1. Освещенность определяют фотоэлементом V7. При освещении его возникает ток, измеряемый тем же прибором P1.

Основные параметры:

• Интервал измеряемых температур, °С    0...50
• Погрешность измерения температуры, °С  ±0,5
• Интервал измеряемой освещенности, лк 10^—3...10^3
• Точность измерения освещенности, %     ±5
• Пределы измерения влажности, %       5...40
• Точность измерения влажности, %       ±5
• Питание (батареи 3336Л), шт   2.

Датчик влажности — емкостный, дифференциальный. Его половины СХ1 и Сх2 включены соответственно в контуры L5, С14, С15 и L4, С9, С10. Контуры через катушки L2 и L3 связаны с контуром генератора, собранного на транзисторе V2.

Схема прибора

Напряжения в положении Изм. влажн. переключателей S1 и S2, снимаемые с контуров L4, С9, С10, СХ1 и L5, С14> С15, Сх2, выпрямляются соответственно выпрямителями на диодах V3, V5 и V4, собранными по схеме удвоения напряжения.

Суммарное выходное напряжение с конденсаторов С5 и С7 через резисторы R12 и R13 подается на прибор Р1. Первый контур настроен на частоту выше частоты генератора (9,125 МГц), второй — ниже.

С увеличением влажности почвы увеличиваются емкости датчика. При этом резонансная частота контура L4, С9, С10, СХ1 приближается к частоте генератора, а частота контура L5, С14, С15, СХ2 уходит от нее. Следовательно, напряжение ВЧ на первом контуре растет, а на втором падает. Температурный дрейф компенсируется конденсаторами С9 и С14 (с отрицательным ТКЕ), размещенными в датчике.

В положеннях Нуль и Чувств, переключателя S2 контролируют отклонение стрелки прибора на начальную и конечную отметки шкалы перед измерением влажности.

Детали

В колебательных контурах прибора необходимо устанавливать керамические конденсаторы серого или голубого цвета. Конденсаторы С9 и С14 типа КТ.Іа-М1300, терморезистор R4 — ММТ-1 или КМТ-1, фотоэлемент V7 — Ф102 в пластмассовом корпусе, диоды VЗ...V6— любые высокочастотные, кварц В1 — РПК-7 с резонансной частотой 9,125 МГц, прибор Р1 —М24 на 100 мкА.

Все катушки намотаны на фторопластовых каркасах диаметром 9 мм, сердечники — СЦР-1. Катушки L1...L3 имеют соответственно 17,8 и 8 витков провода ПЭЛ 0,55 мм, намотка — виток к витку. Катушки L2 и L3 намотаны поверх катушки L1. Между L1 и L2, L3 проложен незамкнутый слой медной фольги. Катушки L4 и L6 содержат соответственно 16 и 20 витков того же провода, намотка — внавал. Длина намотки — 5 мм, расстояние между катушками —-20 мм.

Датчиком влажности служит цилиндр из нержавеющей стали, в который на изоляционном основании (фторопласт) установлены два электрода. Емкости Сх1 и Сх2  образуются между внутренними стенками цилиндра и электродами. Диэлектриком служит исследуемая проба грунта.

Налаживание прибора

Для налаживания измерителя нужны авометр и ламповый вольтметр ВК-7Б, образцовые термометр и люксметр, оборудование для определения влажности почвы весовым методом.

Терморезистор R4 помещают в тающий лед. Переменным резистором R1 устанавливают стрелку прибора Р1 на нулевую отметку шкалы. Затем терморезистор опускают в воду с температурой 50 °С и переменным резистором R11 добиваются отклонения стрелки прибора на конечную отметку шкалы.

Эти операции повторяют несколько раз, после чего градуируют шкалу температур.Затем переключатель S1 переводят в положение Изм. освещ. и по образцовому люксметру (например, Н-16) градуируют шкалу прибора.

После этого проверяют работу кварцевого генератора. Контур L1C2 настраивают так, чтобы ВЧ напряжение на коллекторе транзистора V2 было максимальным. Переключатель S2 устанавливают в положение Нуль. Вращая сердечники катушек L4 и L5, добиваются, чтобы стрелка прибора Р1 установилась на нулевую отметку.

Затем, заполнив датчик почвой с влажностью 5 %и переведя переключатель S1 в положение Изм. влажн., подстроечными конденсаторами С10 и С15 вновь устанавливают стрелку на нулевую отметку шкалы. После этого датчик заполняют почвой с максимальной влажностью. Вращая движок резистора R12 и подбирая резистор R13, добиваются отклонения стрелки прибора на конечную отметку шкалы.

Далее строят градуировочный график прибора по влажности. Влажность почвы определяют весовым методом. Наконец, установив переключатель S2 в положение Чувств., подбирают конденсатор С3 и добиваются отклонения стрелки на конечную отметку шкалы.

Источник: Борноволоков Э. П., Фролов В. В. - Радиолюбительские схемы.