Измеритель влажности
|
Используя свойство определенного вида волокон изменять свою длину в зависимости от влажности можно построить достаточно точный датчик относительной влажности воздуха. В конструкции схема которой приведена на рисунке, используется индуктивный принцип регистрации изменения длинны волокна. Активным элементом датчика влажности служит сложенная втрое белая капроновая нить 4, длиной 6-12 см (от женских чулок), предварительно обезжиренная. Один конец нити закреплен на скобе 2, а другой соединен с якорем 7 катушки 5. При увеличении влажности якорь катушки отходит от сердечника и индуктивность катушки L1 уменьшается, при уменьшении влажности (капроновая нить высыхает) индуктивность L1 увеличивается, поскольку якорь катушки приближается к сердечнику. Гайка 1 регулирует длину стержня, который перемещается в цилиндрической латунной втулке, закрепленной на скобе 2. 
Измерения проводятся на пульсирующем токе создаваемом выпрямительными диодами VD1, VD2. В качестве катушек L1, L2, можно использовать электромагнитные реле РЭС-6 с сопротивлением обмоток 350 850 Ом. Катушка L2 — служит для компенсации изменений индуктивности датчика при изменении температуры окружающей среды. Шкалу микроамперметра РА1 градуируют с помощью образцового гигрометра или психрометра. Вначале определяют влажность воздуха в помещении, где находится датчик влажности, и подстроечным резистором R1 устанавливают стрелку микроамперметра на нужное деление. Как правило, шкала измерений относительной влажности получается достаточно равномерной (ее добиваются подбором натяжения капроновой нити), поэтому достаточно откалибровать измеритель в трех точках. Низкую влажность (20...30%) можно получить в жарком сухом месте (например в духовке). Высокую — в ванной комнате. На рисунке приведена схема портативного измерителя влажности, работающего от одной батарейки напряжением 1,5 В. Этот измеритель влажности содержит преобразователь перемещений с дифференциальными обмотками L1, L2, кольцевой диодный детектор VD3 - VD6, выходной индикатор Р1, генератор прямоугольного напряжения на транзисторах VT1, VT2 и трансформаторе Т 1. Выводы последовательно соединенных дифференциальных обмоток L1, L2 и конденсаторов C1, C2 измерительного моста включены в цепь положительной обратной связи генератора. Через измерительный мост протекает переменный ток, по форме близкий к синусоидальному, поскольку добротность контура весьма высока. Благодаря наличию диодов VD1, VD2 ток контура непосредственно протекает через эмиттерный переход открытого в соответствующий полупериод транзистора генератора. Второй транзистор в это время закрыт. Генератор, прямоугольных импульсов практически не нагружен, поэтому при его запуске ток в контуре, начиная с первого же такта, достигает установившегося значения. Транзисторы работают без смещения, что обеспечивает их переключение вблизи момента перехода тока контура "через ноль", т.е. преобразователь перемещений работает в резонансном режиме, при котором чувствительность измерителя максимальна. 
На рисунке изображена конструкция датчика измерителя. Катушки L1 и L2 размещены на двух Ш-образных элементах магнитопровода 2, установленных с зазором. В зазоре между элементами размещен якорь 1, изготовленный в виде пластин из ферромагнитного материала. Якорь механически связывают коромыслом 3 с капроновой нитью. Поскольку смещение якоря от нейтрального положения вызывает увеличение индуктивности одной из обмоток и уменьшение индуктивности другой на одно и то же значение, резонансная частота практически не изменяется. Детали. Трансформатор Т1 генератора намотан на магнитопроводе Ш4х4 из феррита 2000НМ и содержит три обмотки по 100 витков провода ПЭВ-1 0,12. Катушки L1, L2 датчика состоят из 500 витков провода ПЭВ-1 0,12 каждая. Магнитопровод датчика — два блока Ш4х4 из феррита 2000НМ. Индикатор Р1 — микроамперметр М4205 или любой другой с током полного отклонения 100 мкА. Обе части магнитопровода датчика с катушками крепят к основанию посредством специальных скоб с винтами, позволяющих изменять величину воздушного зазора. Якорь датчика изготовлен из пермаллоя и имеет сечение 5х0,3 мм. В преобразователе могут быть использованы практически любые маломощные транзисторы и диоды. При номиналах элементов, указанных на рис.3, измеритель потребляет ток около 5 мА, а его чувствительность при воздушном зазоре 2h=1 мм в магнитопроводе датчика и сопротивлении микроамперметра 0,5 кОм равна 3,5 мкА/мкм.
|