Kapazitives Relais zur Bewässerung von Myzel. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Beim künstlichen Anbau von Pilzen in einem Gewächshaus ist es erforderlich, eine gewisse Luftfeuchtigkeit des Substrats mit Myzel aufrechtzuerhalten, es mit kleinen Wassermengen zu gießen und Staunässe zu vermeiden. Mit dem Gießen sollte begonnen werden, sobald die restlichen Wassertropfen der vorherigen Bewässerung getrocknet sind. Technisch gesehen kann dies über ein kapazitives Relais erfolgen, das auf das Vorhandensein von Tropfen reagiert. Das Relais steuert ein Magnetventil, das den Wasserzufluss in das Bewässerungssystem ermöglicht.

Das kapazitive Relais soll die Zufuhr von Wasser bei einer geringeren Substratfeuchte zulassen und bei einer höheren verhindern, also eine Hysterese aufweisen. Andernfalls wird zu häufig gegossen, das Klappern des Wasserventils und sein unvollständiges Öffnen und Schließen sind nicht ausgeschlossen. Mit einem elektromagnetischen Relais, dessen Betätigungs- und Auslöseströme nicht gleich sind, lässt sich eine Hysterese leicht erzielen. Bei hoher Luftfeuchtigkeit sind mechanische Kontakte jedoch unzuverlässig, daher ist es vorzuziehen, das Ventil mit einem elektronischen Schlüssel zu steuern und beispielsweise aufgrund einer positiven Rückmeldung eine Hysterese vorzusehen.

Der Prototyp des kapazitiven Relais, dessen Schaltung in Abb. dargestellt ist. 1, diente als Entwurf von I. Netschajew („Radio“, 1988, Nr. 1, S. 33). Das dort beschriebene Gerät auf einer CMOS-Mikroschaltung mit Widerständen bis 6 MΩ erwies sich unter den für ein Gewächshaus charakteristischen Umgebungsbedingungen mit hoher Luftfeuchtigkeit als völlig funktionsunfähig. In der vorgeschlagenen Version ist eine K155LAZ-Mikroschaltung mit TTL-Struktur verbaut, der Widerstand der Widerstände wird deutlich reduziert. Es gibt manuelle Anpassungen des Ansprechpegels und der Breite der Hysteresezone. Aus Gründen der elektrischen Sicherheit ist das Relais für die Stromversorgung mit 24 V Wechselstrom ausgelegt und für den Einsatz in Gewächshäusern zugelassen.

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Der Feuchtigkeitssensor des Myzels besteht aus vier zu einem Bündel verdrillten Drähten in einer Polyethylenisolierung mit einem Durchmesser von 0,5 mm (für Kupfer). Aus dem CCI-Telefonkabel können entsprechende Adern entfernt werden. Ein 4,5 m langes Bündelstück wird auf einen 180 x 160 mm großen Rahmen aus Isoliermaterial gewickelt. Ein Ende des Segments wird isoliert – mit geschmolzenem Bitumen bedeckt und mit Plastikfolie umwickelt. Die Drähte am anderen Ende sind paarweise verbunden und mit einem kapazitiven Relais verbunden, das in der Nähe, aber oberhalb der Reichweite der Bewässerungsdüsen, installiert ist. Da die Dielektrizitätskonstante von Wasser sehr hoch ist, erhöhen Tröpfchen, die sich auf den Sensordrähten absetzen, die Kapazität zwischen ihnen von etwa 300 auf 600 pF.

Auf den Elementen DD1.1 und DD1.2 ist ein symmetrischer Multivibrator aufgebaut, der, wie der Test gezeigt hat, zuverlässiger arbeitet als ein asymmetrischer. Der Multivibrator erzeugt Rechteckimpulse mit einer Frequenz von 50 kHz. An den Ausgang des DD1.2-Elements ist eine Differenzierschaltung R5C4 angeschlossen. Da der Kondensator C4 mit der Kapazität des Sensors Cx einen kapazitiven Spannungsteiler bildet, hängt die Amplitude der differenzierten Impulse basierend auf dem Transistor VT1 von der auf den Sensordrähten abgelagerten Feuchtigkeitsmenge ab. Kondensator C3 trennt sich.

Am Emitter des Transistors VT1 fallen nur die Spitzen der Impulse positiver Polarität und annähernd dreieckiger Form auf. Die Abschaltschwelle hängt von der Vorspannung ab, die über die Widerstände R1 und R3 an die Basis des Transistors VT4 angelegt wird. Mit abnehmender Schwelle nehmen Amplitude und Dauer der Impulse zu. Ein ähnlicher Effekt wird bei einer Verringerung der Kapazität des Cx-Sensors beobachtet. Am Ausgang des Elements DD1.3 befinden sich Rechteckimpulse mit niedrigem Logikpegel, deren Dauer von der Position des Trimmerwiderstands R6, der Luftfeuchtigkeit des Sensors und der Größe der über den Widerstand R3 zugeführten Rückkopplungsspannung abhängt.

Bei einem niedrigen Pegel am Ausgang des Elements DD1.3 wird der Kondensator C7 über die Diode VD6 entladen, bei einem hohen Pegel wird er langsam über den Widerstand R9 aufgeladen. Die Kapazität des Kondensators C7 ist so groß gewählt, dass er keine Zeit zum vollständigen Laden oder Entladen hat. Der Durchschnittswert der Spannung an ihm ist ungefähr umgekehrt proportional zur Dauer der Impulse. Wenn die Spannung am Kondensator C7 (unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls im Basis-Emitter-Bereich des Transistors VT2) unter der Schaltschwelle des Elements DD1.4 liegt, wird die Spannung mit hohem Logikpegel vom Ausgang dieses Elements geliefert über den Widerstand R12, den Emitterfolger am Transistor VT3 und den Widerstand R14 zur Steuerelektrode des Trinistors VS1. Der in der Diagonale der VD1-VD4-Diodenbrücke enthaltene Trinistor öffnet und schließt den Stromkreis des YA1-Magnetventils. Gießen ist erlaubt.

Ein Teil der Ausgangsspannung des DD1.4-Elements, die abnehmbare Verschiebung des Abstimmwiderstands R13, dient als positives Rückkopplungssignal, das die notwendige Hysterese erzeugt.

Wenn das Pilzsubstrat angefeuchtet wird, erhöht sich die Kapazität des Cx-Sensors. Dies führt zu einer Abnahme der Amplitude der Impulse am Transistor VT1 und einem Anstieg der Spannung am Kondensator C7.

Wenn eine ausreichende Luftfeuchtigkeit erreicht ist, wird der hohe Spannungspegel am Ausgang des DD1.4-Elements durch einen niedrigen ersetzt, der Trinistor VS1 schließt und das YA1-Ventil verhindert, dass Wasser in das Bewässerungssystem gelangt.

Die betrachtete Option ist für das YA1-Ventil ausgelegt, das durch Wechselspannung gesteuert wird. Wenn das Ventil oder ein anderer Aktuator mit Gleichstrom betrieben wird, können die Stromkreise des kapazitiven Relais gemäß der in Abb. 2 gezeigten Schaltung aufgebaut werden. XNUMX.

Auf der VD5-Diode, den Kondensatoren C5, C6 und dem Widerstand R7 ist ein Einweggleichrichter aufgebaut. Der Stabilisator am Transistor VT4 liefert an seinem Ausgang eine Spannung von 5 V zur Versorgung des DD1-Chips.

Die Leiterplatte des kapazitiven Relais und die Lage der darauf befindlichen Teile sind in Abb. 3 dargestellt. 50. Das Gerät verwendet Widerstände MSC, Kondensatoren BM und MBM, Oxidkondensatoren K6-5 und C6 und C4, die außerhalb der Platine installiert sind. Der VT20-Transistor ist mit einem Kühlkörper mit einer Fläche von 2 cm3 ausgestattet. Bei einer geringen Leistung (weniger als 1 W) des Bewässerungsventils ist keine Wärmeabfuhr vom Thyristor VSXNUMX erforderlich.

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Beim Einrichten des Relais sollten Sie den Kondensator C4 auswählen, dessen Kapazität etwa das Eineinhalbfache der Kapazität des Trockensensors betragen sollte. Die Ansprechschwelle wird durch einen Abstimmwiderstand R6 reguliert und die Hysterese (die Differenz zwischen Ansprech- und Auslöseschwelle) beträgt R13. Wenn die optimale Funktionsweise nur dann erreicht wird, wenn diese Widerstände auf ihre äußersten Positionen eingestellt sind, sollten die Werte der Widerstände R3 und R4 geändert werden.

Autor: Yu.Egorov, Moskau

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