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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Un dispositivo para determinar la constante dieléctrica de materiales. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición El dispositivo puede ser útil en la práctica de radioaficionados al evaluar la constante dieléctrica de muestras de plásticos, cerámicas y otros materiales aislantes, así como para especialistas y coleccionistas en la identificación y sistematización de muestras minerales. Con una variedad de diseños de sensores capacitivos, las capacidades del dispositivo se pueden ampliar significativamente. El dispositivo está diseñado para determinar la constante dieléctrica de plásticos, minerales y cerámicas e identificarlos mediante este parámetro. La idea de crear el dispositivo y desarrollar el sensor perteneció al doctorado. química. Ciencias G. G. Petrzhik. El dispositivo puede ser utilizado por radioaficionados y especialistas involucrados en la recolección, recolección y procesamiento de minerales. El principio de determinación de la constante dieléctrica se basa en un aumento en la capacitancia del sensor cuando su superficie está en estrecho contacto con la superficie pulida del dieléctrico (mineral) y un aumento correspondiente en el coeficiente de transmisión de la señal de alta frecuencia en el circuito de medición con este sensor capacitivo. En la fig. 1 muestra el circuito eléctrico del dispositivo.
Se ensambla un generador de oscilaciones armónicas con una frecuencia de aproximadamente 1 MHz en el transistor VT2, el inductor L1, los condensadores C3-C1 y las resistencias R3-R2,5. Desde la salida del generador, la señal se envía a un electrodo de la estructura en peine del sensor capacitivo B1. Desde otro electrodo similar, la señal inducida a través de la capacitancia del sensor se envía a un detector realizado en un diodo VD1 y un circuito RC integrador R10C9. Este detector tiene una impedancia de entrada relativamente baja y, por lo tanto, es poco susceptible a las interferencias e interferencias de RF. El inductor L3, que proporciona baja resistencia para bajas frecuencias, también sirve para minimizar la interferencia de la red al sensor. El voltaje rectificado en la entrada del convertidor analógico a digital es casi proporcional a la constante dieléctrica del sustrato del sensor y el material de muestra ubicado en el sensor. El ADC con pantalla LCD digital de 3,5 dígitos (HG1) actúa como un milivoltímetro. El inversor del transistor VT2 crea la señal necesaria para resaltar el punto entre el segundo y tercer dígito del indicador. El valor máximo de la constante dieléctrica que muestra el indicador es 19,99. El dispositivo se alimenta independientemente de una batería de corindón o de una batería de 9 V (por ejemplo, Nika, 7D-0125D). En la Fig. La Figura 2 muestra un boceto del diseño de un medidor de constante dieléctrica con sensor capacitivo, que se ubica en el exterior de una caja de plástico de dimensiones 80x70x35 mm, utilizado por el autor a partir de un amplificador de antena (TAU-1). La segunda opción de diseño difiere de la que se muestra en la Fig. 2 porque el sensor está situado en el lado opuesto al indicador. En este caso, es conveniente colocar el dispositivo encima de una gran masa del mineral que se está identificando.
Dentro del cuerpo del dispositivo hay una batería de alimentación y una placa de circuito impreso con los elementos restantes del dispositivo, en un lado de la placa y un indicador LCD, en el otro. Para el indicador y el sensor se cortan en la carcasa orificios rectangulares del tamaño adecuado. Los orificios para ajustar las resistencias de recorte deben ser accesibles y ubicados de manera que durante la calibración no interfieran con la colocación de la muestra en la superficie del sensor y la observación de las lecturas. La placa del sensor capacitivo B1 está hecha de fibra de vidrio de una cara con placas grabadas o cortadas de metalización con un ancho de conductores y espacios entre ellos de 0,8...1 mm con un ancho de "peine" de 8...10 mm. El sensor se fija al cuerpo con tornillos avellanados M2,5 sobre casquillos aislantes de 8...10 mm de altura. También son posibles otras opciones para montar el sensor. Se debe colocar una pantalla eléctrica hecha de lámina de bronce o cobre dentro de la carcasa entre el sensor y la unidad electrónica a una distancia no menor de 10 mm para reducir la influencia de las manos en las lecturas durante la calibración y medición. Los cables que conectan el sensor al dispositivo y las cabezas de los tornillos no deben sobresalir de los peines. La muestra del material de prueba colocada en el sensor debe cubrir toda la superficie del “peine”. El circuito oscilatorio del generador se realiza sobre la base de un inductor DPM-0,1 (L2) y condensadores C2, C3. La bobina de comunicación L1 tiene 20 vueltas de cable PELSHO 0,15 enrolladas sobre la bobina de estrangulación. El mismo inductor se utiliza como inductancia L3. Condensadores C1-C3, C7, C9, C11, C12: mica, grupos cerámicos termoestables TKE (es decir, excepto H10-H90) o grupos de película K73; C5, C8 también son cerámicos. En lugar del diodo D9E, puede usar otro de germanio, por ejemplo, D18, GD503A. Antes de comenzar las mediciones, se debe calibrar el dispositivo, para lo cual, al encenderlo, utilizando las resistencias ajustadas R4, R7, introducidas en los orificios de la carcasa para su ajuste a la ranura, se obtienen lecturas del indicador que corresponden al dieléctrico relativo. constante de aire er = 1 y una muestra de material con un valor de parámetro conocido er. El voltaje de CC en la salida del detector debe estar dentro de límites suficientes para establecer las lecturas del indicador en tres dígitos (4) utilizando la resistencia de ajuste R1,00. Luego, colocando una superficie lisa (pulida) de una muestra de material con una constante dieléctrica conocida que tiene una pequeña extensión cerca del sensor (por ejemplo, getinax - su er = 5), usando la resistencia de recorte R7, configure el indicador LCD lecturas de acuerdo con el valor de la constante dieléctrica del material de calibración seleccionado. Repitiendo la calibración ajustando la resistencia R4, conseguimos aclarar las lecturas correspondientes a los valores de la constante dieléctrica del aire y la muestra utilizada. Las superficies de los materiales identificados, que tienen un área de contacto menor que las dimensiones del sensor, deben tener el mismo espesor y área que la muestra utilizada para la calibración. En otras condiciones y tareas, el sensor puede tener un diseño diferente, dependiendo de la forma, tamaño y estado físico de las muestras.
También se pueden recomendar poliestireno, plexiglás y mármol como materiales de muestra de calibración (la tabla muestra los valores de la constante dieléctrica relativa de los materiales dieléctricos sólidos utilizados, en particular, en ingeniería de radio y electrónica). Para las dimensiones especificadas del sensor capacitivo, el espesor del dieléctrico en estudio debe ser de al menos 5 mm, de lo contrario se subestimará el valor real del parámetro. En realidad, el dispositivo realiza mediciones relativas, comparando las propiedades dieléctricas de un dieléctrico conocido y una muestra del material que se está estudiando. Cuanto más cerca estén del valor del parámetro estimado, menor será el error en la medición del parámetro; Los tamaños cercanos y el secado de muestras también ayudan a mejorar la precisión de las lecturas. Autor: L. Kompanenko, Moscú
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