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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE TDS-mètre - un préfixe pour un multimètre. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure Le préfixe proposé à l'attention des lecteurs étend les capacités du multimètre M-830B (DT-830B), vous permettant de mesurer la concentration de sels dissous dans l'eau. Avec son aide, vous pouvez évaluer la pertinence de la consommation, la "qualité" de l'eau distillée, distinguer la vraie eau minérale de la fausse. Le décodeur est alimenté par un multimètre et ne nécessite pas de connexions supplémentaires à l'intérieur. L'eau, comme vous le savez, est nécessaire à l'existence des organismes vivants. Qu'il suffise de dire que dans le corps humain, il représente environ 65% de sa masse, est contenu dans toutes les cellules et tous les tissus et que tous les processus vitaux se déroulent avec sa participation. Un exemple frappant confirmant l'importance de cette substance: en présence d'eau, une personne peut vivre sans nourriture pendant environ un mois, sans eau - quelques jours seulement. Cependant, toutes les eaux, même transparentes et d'apparence propre, ne sont pas potables. Par conséquent, avant d'entrer dans le système d'alimentation en eau, elles subissent une purification appropriée. La qualité de l'eau du robinet dépend en grande partie de la quantité de sels qu'elle contient. Selon les normes sanitaires du Comité d'État pour la surveillance sanitaire et épidémiologique de Russie, la concentration totale de sels dissous dans l'eau (appelée minéralisation totale) ne doit pas dépasser 1000 mg/l [1]. L'eau avec une teneur en sel plus élevée est considérée comme de l'eau minérale. Un équipement spécial est utilisé pour mesurer le degré de minéralisation. En raison de la détérioration de la situation environnementale dans le monde, de nombreuses entreprises ont commencé à produire des appareils d'analyse express des paramètres de l'eau. L'un d'eux est le compteur Zepter TDS [2], qui mesure la quantité de particules dissoutes (Total Dissolved Solids - d'où le nom - compteur TDS) par million de molécules d'eau. Numériquement, ses lectures sont égales à la minéralisation totale, mesurée en milligrammes par litre. Le prix d'un compteur TDS est assez élevé - 112 $. Cependant, un tel dispositif peut être assemblé indépendamment et le coût de sa fabrication sera faible. Le principe de mesure de tels appareils est basé sur la dépendance de la conductivité électrique de l'eau à la quantité de sels dissous. Il est connu de la physique que la conductivité d'une solution est déterminée par la formule [3] δ = F z+ n0+(u++u-)/NA, où F = 96,5 103 C/mol est le nombre de Faraday ; NA = 6,02 1023 mol-1 - Nombre d'Avo-gadro ; z+ - valence des ions chargés positivement en solution ; n0+ est le nombre d'ions chargés positivement par unité de volume de l'électrolyte ; u+, u- sont respectivement la mobilité des ions chargés positivement et négativement. La formule montre clairement que la conductivité est proportionnelle à la concentration des composés dissous. Bien sûr, cela dépend du soluté et de la température de la solution [4], mais on pense qu'une concentration moyenne de 1000 mg/l correspond approximativement à une conductivité électrique de 0,2 S/m [5]. Ainsi, pour déterminer le degré de minéralisation d'une eau, il suffit de mesurer sa conductivité électrique ou sa résistance. Pour exclure l'effet de l'électrolyse de la solution sur le résultat, les mesures doivent être effectuées sur courant alternatif. L'appareil proposé est réalisé sous la forme d'une pièce jointe au multimètre largement utilisé M-830V [6] ou son analogue DT-830B, qui convertit les résultats de mesure de la conductivité en tension. Il est alimenté par une tension de 3 V provenant du stabilisateur interne du microcircuit ICL7106 du multimètre. La consommation de courant lorsque les électrodes du capteur ne sont pas immergées dans l'eau ne dépasse pas 0,25 mA. L'erreur de mesure de l'appareil a été estimée en comparant ses lectures avec les lectures du compteur Zepter TDS susmentionné. Dans la gamme de concentration de 0 à 1200 mg/l, elle ne dépasse pas ±10 %. Si la minéralisation est supérieure à 1200 mg/l, l'erreur augmente fortement du fait d'une augmentation du courant consommé par l'accessoire et de la faible capacité de charge du stabilisateur. Il convient également de noter que lors de l'utilisation du décodeur avec le DT-830B, l'erreur de mesure peut être un peu plus élevée, car la capacité de charge du stabilisateur de l'analogue sans cadre du microcircuit ICL7106, généralement installé dans ces multimètres, est extrêmement petit. Le schéma de principe de l'accessoire est illustré à la fig. 1. Comme vous pouvez le voir, il est assemblé sur seulement deux microcircuits et deux transistors. Sur la puce ICL7660A (DA1), un convertisseur de polarité de tension est fabriqué. Une tension de polarité différente est nécessaire pour qu'un courant alternatif circule à travers les électrodes du capteur.
Sur l'ampli-op DA2.1, un générateur d'impulsions rectangulaires symétriques différemment polaires avec un taux de répétition d'environ 170 Hz est assemblé. Ce signal est amplifié par un amplificateur de courant à base de transistors VT1, VT2, dont le circuit émetteur comprend un capteur de conductivité, une résistance de mesure de courant R6 et une thermistance RK1, qui compense partiellement la dépendance de la conductivité de l'eau à la température. La tension alternative de la résistance de mesure de courant est envoyée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel DA2.2, qui agit comme un redresseur demi-onde et un amplificateur non inverseur avec un gain d'environ 12. Pour compenser la tension de polarisation nulle de cet amplificateur opérationnel, la tension est appliquée à l'entrée inverseuse via la résistance R9 à partir du diviseur résistif R5R7R8. Pour que le signe moins ne s'affiche pas sur l'écran du multimètre, la tension de sortie du décodeur doit être positive. Étant donné que la tension d'alimentation de la polarité positive est stabilisée par le stabilisateur interne du microcircuit ICL7106 du multimètre et que la stabilité de la tension de polarité négative n'est pas élevée, l'ampli op DA2.2 est allumé par un amplificateur non inverseur. La tension filtrée par le circuit R12C7 est envoyée à l'entrée du multimètre, qui est connectée pour mesurer la tension continue. La tension mesurée par le multimètre en millivolts correspond à la minéralisation totale en milligrammes par litre. Tous les éléments de l'appareil, à l'exception du capteur et de la thermistance, sont placés sur une planche en feuille de fibre de verre (Fig. 2).
La carte est conçue pour l'utilisation de résistances fixes MLT, trimmer SP5-2, condensateurs à oxyde K50-16 (C1, C2, C4), le reste des condensateurs sont presque tous des condensateurs en céramique basse tension. Les broches des connecteurs X1-XXNUMX, avec lesquels le décodeur est connecté aux prises correspondantes du multimètre, sont soudées du côté des conducteurs imprimés. Au lieu de la puce ICL7660A, il est permis d'utiliser l'ICL7660 ou l'analogue domestique KR1168EP1. Nous remplacerons l'ampli-op KR1446UD2A par n'importe lequel de ce groupe, ainsi que KR1446UD4A-KR1446UD4V, cependant, le courant consommé par le préfixe dans ce dernier cas augmentera. Il est possible d'utiliser l'OU KR1446UDZA-KR1446UDZV, mais ils ont un "brochage" différent, de sorte que la carte de circuit imprimé devra être ajustée. Des précautions doivent être prises lors du montage des amplificateurs opérationnels : comme les autres puces CMOS, ils échouent souvent en raison de l'exposition à l'électricité statique. Les transistors de la série indiquée sur le schéma peuvent être remplacés par n'importe quels transistors de faible puissance de la structure correspondante. Diodes - toute impulsion de faible puissance, par exemple les séries KD521 ou KD522. Le préfixe utilise la thermistance MMT-9, cependant, presque n'importe qui avec un TKS négatif et une résistance d'environ 620 à 750 ohms fera l'affaire. Le dessin du capteur est illustré à la fig. 3.
Il se compose d'une base 1 - une plaque de fibre de verre revêtue d'une feuille d'une épaisseur de 2,5 ... 3 mm et du capteur lui-même - deux broches métalliques 4 avec un revêtement anti-corrosion (il est pratique d'utiliser des broches argentées ou dorées plaquées d'un diamètre approprié à partir d'un connecteur détachable). Les trous de la base doivent être percés sur une perceuse et de manière à ce que les broches y soient fermement insérées (cela garantira leur parallélisme). Fixez les broches en soudant à la feuille. Ensuite, approximativement au milieu de la base, parallèlement au petit côté, un morceau de fil étamé 5 d'un diamètre de 0,6 ... 0,8 mm et d'une longueur légèrement inférieure au diamètre de la thermistance 3 est soudé à une feuille plus grande .. après cela, des fils souples toronnés isolés 2 sont soudés à sa deuxième borne et aux deux pastilles de feuille. Lors de l'utilisation d'un type de thermistance différent, les dimensions et le nombre de pastilles de la feuille de base peuvent devoir être modifiés, tant que la thermistance est solidement soudée à la feuille. Il convient de rappeler que la précision des mesures dépend de la qualité de fabrication du capteur, donc le diamètre des broches, la longueur de leurs parties saillantes de la base et la distance entre elles doivent être maintenues dans les valeurs indiquées dans Figure. 3 limites. L'appareil n'a pas besoin d'être réglé. La seule chose à faire est de le connecter à un multimètre, allumé à la limite de mesure de tension de 2000 mV, et de régler les lectures à zéro avec une résistance de réglage R7. Pour vérifier, une résistance de 1,5 kΩ est connectée aux contacts du capteur : le multimètre doit indiquer une tension d'environ 1000 mV. Lorsque vous travaillez avec l'appareil, il convient de rappeler que la thermistance a une inertie thermique, par conséquent, les lectures ne peuvent être lues que 1 à 1,5 minutes après l'immersion du capteur dans l'eau (lorsqu'elles cessent de changer). littérature
Auteur : V. Chudnov, Ramenskoïe, région de Moscou
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