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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Dispositif pour déterminer la constante diélectrique des matériaux. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure L'appareil peut être utile dans la pratique des radioamateurs pour évaluer la constante diélectrique d'échantillons de plastiques, de céramiques et d'autres matériaux isolants, ainsi que pour les spécialistes et les collectionneurs dans l'identification et la systématisation d'échantillons minéraux. Grâce à une variété de conceptions de capteurs capacitifs, il est possible d'étendre considérablement les capacités de l'appareil. L'appareil est conçu pour déterminer la constante diélectrique des plastiques, des minéraux et des céramiques et les identifier par ce paramètre. L'idée de créer l'appareil et de développer le capteur appartient au doctorat. chimie. Sciences G. G. Petrjik. L'appareil peut être utilisé par les radioamateurs et les professionnels impliqués dans la collecte, la collecte et le traitement des minéraux. Le principe de détermination de la permittivité est basé sur une augmentation de la capacité du capteur lorsque sa surface est en contact étroit avec la surface du diélectrique (minéral) et une augmentation correspondante du coefficient de transmission du signal haute fréquence dans le circuit de mesure avec ce capteur capacitif. Sur la fig. 1 montre le circuit électrique de l'appareil.
Sur le transistor VT1, l'inductance L2, les condensateurs C1-C3 et les résistances R1-R3, un générateur d'oscillations harmoniques d'une fréquence d'environ 2,5 MHz est assemblé. À partir de la sortie du générateur, le signal est transmis à une électrode de la structure en peigne du capteur capacitif B1. A partir d'une autre électrode similaire, le signal induit par la capacité du capteur est envoyé à un détecteur réalisé sur la diode VD1 et un circuit RC intégrateur R10C9. Ce détecteur a une impédance d'entrée relativement faible et est donc moins sensible aux interférences et interférences RF. L'inductance L3 sert également à minimiser les interférences du réseau vers le capteur, ce qui représente une faible résistance pour les basses fréquences. La tension redressée à l'entrée du convertisseur analogique-numérique est presque proportionnelle à la permittivité du substrat du capteur et de l'échantillon de matériau situé sur le capteur. Un CAN avec un affichage numérique LCD à 3,5 chiffres (HG1) agit comme un millivoltmètre. L'inverseur sur le transistor VT2 crée le signal nécessaire pour mettre en évidence le point entre les deuxième et troisième caractères de l'indicateur. La valeur maximale de la constante diélectrique indiquée par l'indicateur est de 19,99. L'alimentation électrique de l'appareil est autonome à partir de la pile "Korund" ou d'une pile 9 V (par exemple, "Nika", 7D-0125D). Sur la fig. La figure 2 montre un croquis de la construction d'un compteur diélectrique avec un capteur capacitif, situé à l'extérieur du boîtier en plastique de dimensions 80x70x35 mm, utilisé par l'auteur à partir de l'amplificateur d'antenne (TAU-1). La deuxième version du design diffère de celle présentée sur la Fig. 2 en ce que le capteur est situé du côté opposé à l'indicateur. Dans ce cas, il est pratique de placer l’appareil au-dessus d’un large éventail de minéraux identifiés.
À l'intérieur du corps de l'appareil se trouvent une batterie et une carte de circuit imprimé avec le reste des éléments de l'appareil - d'un côté de la carte et un indicateur LCD - de l'autre. Des trous rectangulaires de tailles correspondantes sont découpés dans le boîtier pour l'indicateur et le capteur. Les trous de réglage des résistances de trimmer doivent être accessibles et situés de manière à ce que lors de l'étalonnage ils n'interfèrent pas avec la position de l'échantillon sur la surface du capteur et l'observation des lectures. La plaque du capteur capacitif V1 est constituée d'une feuille de fibre de verre unilatérale avec des plaques gravées ou découpées dans une métallisation avec une largeur de conducteurs et des espaces entre eux de 0,8 ... 1 mm avec une largeur de "peignes" de 8 .. .10 mm. Le capteur est fixé au corps avec des vis à tête fraisée M2,5 sur des manchons isolants de 8...10 mm de hauteur. D'autres options de montage du capteur sont également possibles. À l'intérieur du boîtier entre le capteur et l'unité électronique, à une distance d'au moins 10 mm, un blindage électrique en feuille de bronze ou de cuivre doit être placé pour réduire l'influence des mains sur les lectures lors de l'étalonnage et de la mesure. Les fils reliant le capteur à l'appareil et les têtes de vis ne doivent pas dépasser des peignes. L'échantillon du matériau étudié superposé au capteur doit couvrir toute la surface du « peigne ». Le circuit oscillatoire du générateur est réalisé sur la base de la self DPM-0,1 (L2) et des condensateurs C2, C3. La bobine de communication L1 comporte 20 tours de fil PELSHO 0,15 enroulé sur la bobine d'arrêt. Le même inducteur est utilisé comme inducteur L3. Condensateurs C1-C3, C7, C9, C11, C12 - mica, groupes TKE thermostables en céramique (c'est-à-dire, à l'exception de H10-H90) ou groupes à film K73 ; C5, C8 sont également en céramique. Au lieu de la diode D9E, vous pouvez en utiliser une autre au germanium - par exemple, D18, GD503A. Avant de commencer les mesures, l'appareil doit être calibré, pour lequel, en mettant sous tension, à l'aide des résistances accordées R4, R7, introduites dans les trous du boîtier pour réglage sous la fente, les lectures de l'indicateur sont obtenues correspondant au permittivité relative de l'air er = 1 et un échantillon de matériau avec une valeur connue du paramètre er. La tension continue à la sortie du détecteur doit être dans les limites suffisantes pour régler les lectures de l'indicateur sur trois chiffres - 4 avec une résistance d'ajustement R1,00. Ensuite, après avoir étroitement appliqué au capteur une surface lisse (polie) d'un échantillon de matériau avec une constante diélectrique connue, qui a un petit écart (par exemple, getinax - son er = 5), définissez les lectures de l'indicateur LCD à l'aide d'un résistance d'ajustement R7 en fonction de la valeur de la constante diélectrique du matériau d'étalonnage sélectionné. En répétant l'étalonnage en ajustant la résistance R4, les lectures sont affinées, correspondant aux valeurs de la constante diélectrique de l'air et de l'échantillon utilisé. Les surfaces des matériaux à identifier, ayant une surface de contact inférieure aux dimensions du capteur, doivent être de même épaisseur et surface que l'échantillon utilisé pour l'étalonnage. Dans d'autres conditions et tâches, le capteur peut avoir une conception différente, en raison de la forme, de la taille et de l'état physique des échantillons.
Le polystyrène, le plexiglas, le marbre peuvent également être recommandés comme matériaux d'échantillons d'étalonnage (le tableau présente les valeurs de permittivité relative des matériaux diélectriques solides utilisés notamment en ingénierie radio et électronique). Pour les dimensions spécifiées du capteur capacitif, l'épaisseur du diélectrique étudié doit être d'au moins 5 mm, sinon la valeur réelle du paramètre sera sous-estimée. L'appareil effectue en fait des mesures relatives, comparant les propriétés diélectriques d'un diélectrique connu et d'un échantillon du matériau étudié. Plus ils sont proches en termes de valeur du paramètre estimé, plus l'erreur dans la mesure du paramètre est faible ; des tailles similaires et un séchage des échantillons contribuent également à améliorer la précision des lectures. Auteur : L. Kompanenko, Moscou
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