🚵🏿 🎷 🙏🏻 قياسات السعة الصغيرة (مستشعر السعة التناظرية) 🔚 🚛 💹

أقدم للمجتمع مستشعرًا صغيرًا للسعة ، يعمل من 0 pF تقريبًا. يمكن استخدامه في الإلكترونيات للهواة والروبوتات.

عند تطوير إلكترونيات هواية ، كنت بحاجة إلى بعض أجهزة الاستشعار عن بعد ذات التأثير السعوي. أثناء البحث في الإنترنت ، وجدت أجهزة استشعار تعمل باللمس فقط ، ولكن مسافة الاستجابة القصيرة والإخراج الرقمي لها قصيرة. أجهزة الاستشعار الأخرى معقدة للغاية أو ذات إعداد طويل. كنت بحاجة إلى عمل بسيط ورخيص للغاية ، يعمل من متحكم. ما حدث - تحت الخفض ...

مخطط

بعد عدة تجارب ، ظهرت الدائرة في الشكل. 1.

الشكل. 1. المخطط. مايكروكاب 10

كيف يعمل

يعتمد مبدأ التشغيل على قياس الشحنة التي تراكمت على لوحة المكثف أثناء الشحن. الغطاء الثاني عبارة عن شيء تم إحضاره إلى المستشعر. بالنسبة للنمذجة ، يتم عرضها متصلة بـ "الأرض" ، ولكن هذا ليس مهمًا.

يتم توصيل لوحة المكثف بإخراج وحدة التحكم الدقيقة ، التي تم تكوينها لإصدار تردد تعرج من 120 - 180 كيلو هرتز ، في الرسم البياني هو مصدر الجهد V2. أيضا ، يتم توصيل البطانة بقاعدة الترانزستور Q1. الباعث متصل بنفس المولد. نظرًا لأن خرج MK مكمل ، فهذا يعني أن الإخراج متصل بالتناوب مع مصدر الطاقة "+" ، ثم إلى "0". ماذا يحدث خلال فترات النصف هذه:

. 1: R1, R2. , , R2 , . , U<0.
. 0: 1 R3, Q1 . «0V», . , 1.

يشكل الصمام الثنائي D1 والمكثف C2 كاشف السعة - يتم إنشاء جهد متناسب مع السعة C1 على R5. يلزم ترانزستور Q2 لمطابقة المقاومات مع ADC MK. تتم إزالة جهد الخرج من R6.

نتائج المحاكاة (الشكل 2) في التقييمات المبينة في الرسم التخطيطي. يتم الحفاظ على العلاقة الخطية تقريبًا حتى 10 pF.

تين. 2. سعة الرسم البياني - الجهد:

عندما ينخفض R3 إلى 2 كيلو أوم ، تزداد الحساسية وينخفض القسم الخطي إلى حوالي 0 ... 4 pF.

تين. 3. السعة - الرسم البياني للجهد الكهربائي

ملاحظة : ارتفاع الرسم البياني بحوالي 0 pF هو خطأ في المحاكاة ، في الواقع يستمر الخطية هناك. اختبارها في الأجهزة.

تختلف الدائرة المعطاة عن غيرها (مع عزل الصمام الثنائي أو الجسور والتضمين المستمر للترانزستور BE) في أن نسبة السعة / الجهد متوفرة مع 0 pF تقريبًا ، بدون منطقة ميتة. أيضا ، لوحة مكثف واحدة فقط تشارك في الدائرة.

عند تنفيذها على اللوح ، تكون السعة الذاتية للدائرة أقل بكثير من سعة غطاء واحد - لوحة 20 سم ² . حساسية المستشعر: ليد مرفوعة حوالي 50 مم للوحة - التغيير في إشارة الخرج أكثر من 10 ٪. التغيير المقدر في السعة حوالي 2 pF. لا يستجيب المستشعر لتداخل الشبكة و EMF و GSM.

تنقيحات التنفيذ

يجب أن تكون الترانزستورات بتردد تشغيل 100 ميجاهرتز ، وبحد أدنى للسعة الأساسية (هنا 2 pF).
الصمام الثنائي D1 - نوع التردد العالي BAV99 ، سعة وحدة pF.
C2 في نطاق 10-30 nF ، لم تعد هناك حاجة ، يزداد تيار الإخراج لـ MK. لتنعيم النبضات ، يمكنك وضع مكثف موازٍ لـ R6
يحد المقاوم R1 100 أوم من تيار الإخراج لـ MK ، نبض 5mA ، بمتوسط 0.2 مللي أمبير.
وحدة التحكم الدقيقة في هذه الدائرة هي Atmega8A ، الإخراج هو 166 كيلو هرتز موجة مربعة ، ADC. لا ينصح بزيادة التردد فوق 300 كيلو هرتز ، بسبب تأثير السعة الشاردة.

من ينفذ ويطبق في حرفتهم - إلغاء الاشتراك ، مثيرة للاهتمام.

الاستخدام البديل.

في التعليقات الواردة في المقالة ، تمت مناقشة استخدام رطوبة التربة كمستشعر. قررت التحقق مما إذا كان ذلك ممكنا.

أخذ لوحة المستشعر 40x60 مم ، ملفوفة جيدًا في 4 طبقات من شريط السباكة (على سبيل المثال ، مختوم). زادت السعة الخاصة ، اضطررت إلى تغيير التصنيفات في الدائرة ، مما قلل من الحساسية إلى مستوى 15 pF. الرسم البياني الجديد هنا :

الشكل. 4. مخطط جهاز استشعار رطوبة التربة.

التجارب

ليس لدي أرض ~~مستوية~~ ، هناك رمل سكبته في برطمان بحجم حوالي 300 مل. أضفت الماء في كل مرة حوالي 15 ... 20 مل.

الرمال الجافة. قدرة الاستشعار الخاصة.

رمل + 20 مل من الماء.

وأضاف أيضا الماء وصدم قليلا.

... والمزيد من الماء.

... والمزيد من الماء. أصبحت رطبة استوائية تماما.

تمت إزالة الجهد من R5 ، لذلك مع زيادة السعة ، يزداد الجهد.
يمكن ملاحظة أن السعة تزداد مع كل طبقة. ومع ذلك ، إما هذا الرمل ، أو لا أعرف ماذا ، لكن القراءات تزداد على الفور عند الصعود. توقعت تغييرًا أكثر سلاسة في U عند نقع الرمل بالماء.

نعم ، أعرف عن مستشعرات اللمس لـ Arduino مع Ali. لكنني أردت أن أفهم ذلك بنفسي وأقوم به بالمعايير المحددة.

قياسات السعة الصغيرة (مستشعر السعة التناظرية)

مخطط

كيف يعمل

تنقيحات التنفيذ

الاستخدام البديل.

التجارب

More articles: