На садово-городніх ділянках врожай овочевих і пло-дово-ягідних культур повністю залежить від їх своєчасного поливу і усунення причин перезволоження грунту. У більшості випадків дослідне визначення вологості землі на ділянках дає помилкові результати, що призводить до низького врожаю, особливо овочевих і вологолюбних культур.

Нижче розглядається просте електронний пристрій, що дозволяє визначати вологість грунту з великим ступенем точності (рис. 4.24). Це пристрій з успіхом може бути використано також в міських умовах для визначення вологості грунту у квіткових горщиках і ящиках з квітами, що висаджуються на балконах і на підвіконнях.

Пристрій включає до свого складу вхідні і вихідні ланцюги, мережевий понижуючий трансформатор харчування 77, випрямляч, що працює на ємнісне навантаження, базовий генератор стабільного струму і індикатор вологості з двопровідним зондом.

Підключається пристрій до мережі змінного струму напругою 220 В частотою 50 Гц за допомогою електричного з'єднувача XI типу «вилка». Плавкий запобіжник F1, Встановлений на вході пристрою, захищає його електричні ланцюга від коротких замикань і перевантажень, які можуть виникнути при неправильному складанні і помилки в монтажі, а також через несправності самих елементів. Вмикається і вимикається електропила-

Рис. 4.24. Схема пристрою для визначення вологості грунту.

тание за допомогою однополюсного перемикача S1. Лампа тліючого розряду HI загоряється відразу ж після включення живлення і свідчить про готовність пристрою до експлуатації. Працювати визначник вологості може також і від автономного джерела живлення напругою 9 В, який підключається до затискачів А і Б, виведеним на лицьову панель пристрою.

Мережевий понижуючий трансформатор живлення 77 броньовий конструкції виготовляється на магнітопроводі типу Ш або УШ, ШЛ, ШЛМ за даними, наведеними в табл. 4.16. Як мережевого трансформатора можна використовувати трансформатор кадрової розгортки типу ТВК-110, ТВК-70 або ТВК-70Л2 зі зменшенням кількості витків вторинної обмотки до 123 (замість 146 витків). Мережевий понижуючий трансформатор живлення забезпечує розрахунковий рівень вихідного випрямленої напруги постійного струму, повну гальванічну розв'язку вторинних ланцюгів від мережі змінного струму і додаткову електробезпека при експлуатації.

Таблиця 4.16. Моточні дані мережевого понижуючого трансформатора живлення, застосованого в пристрої для вимірювання вологості грунту

Позначення трансформатора на схемі і тип конструкції

Магніто-провід, марка сталі і товщина, мм

Обмотка

Висновки

Марка і діаметр проводу, мм

Число витків

Опір постійному струму, Ом (граничне відхилення ± 15%)

77, броньовий, з однією котушкою

УШ16Х32, 3311,

0,35; шихтованний

I

Екран

II

1—2 0

3—4

ПЕВ-1; 0,12 ПЕВ-1; 0,21 ПЕВ-1; 0,47

3000 1 шар 123

560 1,6

Випрямляч зібраний на чотирьох випрямних діодах малої або середньої потужності VD1—VD4yпрацює на ємнісний фільтр, виконаний на оксидному конденсаторі С /. Випрямний пристрій зібрано по однофазної двухполуперіодної мостовою схемою Греца, яка характеризується підвищеною частотою пульсацій випрямленої напруги постійного струму, хорошим використанням габаритної потужності мережевого трансформатора 77 і досить низьким зворотною напругою на комплекті діодів, що забезпечує їх підвищену працездатність. На виході випрямляча діє постійний струм напругою 9,1 В.

Простий послідовний стабілізатор напруги, зібраний на транзисторі VT1 і стабілітрон VD5, забезпечує стабільну вихідну напругу 9 В при номінальному струмі 400 мА. Транзистор VT1 встановлений на радіаторі, активна площа охолодження якого повинна бути не менше 80 см2. При вихідному струмі до 200 мА транзистор на радіатор можна не встановлювати.

Регулюючий транзистор 1 / 77 включений між позитивним полюсом джерела напруги і виходом випрямляча. Тип обраного стабілітрона визначає потенціал бази транзистора щодо негативного полюса джерела живлення, так як позитивний зсув між базою і емітером транзистора 1 / 77 відносно мало. Резистор R2 забезпечує необхідний режим роботи стабілітрона VD5 і транзистора VT1. Конденсатор С2 утворює додатковий фільтр.

Основна частина вимірювача вологості являє собою нескладне електронний пристрій, зібране на трьох транзисторах VT2—VT4 і що дозволяє визначати вологість грунту, яка впливає на провідність і змінює її опір.

Як датчик вологості використовується одношти-Ревою двухпроводной стандартизований штекер, що поміщається в землю на глибину до 100 мм. При цьому опір нормально зволоженою грунту знаходиться в межах від 10 до 40 кОм. Зміна опору вказує на зміну вологості грунту. При висиханні грунту опір збільшується, і навпаки: значне зменшення опору свідчить про підвищену вологості. Провідники від датчика підключаються до контактних затискачів Х2 і ХЗ.

Для того щоб свідчення ІП РА1 можна було вимірювати лінійною шкалою, пристрій на здійснення генератор стабільного струму, зібраний на двох транзисторах VT4 і VT3. У міру зміни вологості, коли струм, що проходить через транзистор, зростає, напруга на резисторі R6 збільшується. На цей транзистор надходить струм зміщення з резисторів R4 і R5, відкриває його. Коли напруга на транзисторі VT4 зросте, відкривається другий транзистор генератора VT3, Який починає пропускати надлишковий струм через резистори R4 і R5 на землю.

Таким чином, на резисторі R6 підтримується постійна напруга, яке приблизно дорівнює падінню напруги на переході база-емітер транзистора VT3, А через емітерний перехід транзистора VT4 і резистор R6 проходить постійний за значенням струм. Ланцюжок, складена з резисторів R4, /? 5, забезпечує плавне регулювання струму в межах від 0,05 до 0,2 мА. При середньому положенні движка резистора R4 значення струму повинен складати приблизно 0,11-0,13 мА. Якщо зонд, занурений у грунт, вимірює опір грунту в межах від 10 до 50 кОм, то падіння напруги складе 0,5-7,5 В. Напруга, що знімається з датчика вологості, посилюється транзистором VT2, який включений по схемі повторювача напруги. Напруга на емітерний перехід транзистора VT2 нижче напруги, що знімається з бази на 0,6 В, тому напруга на виході цього транзитстора повинно знаходитися в межах від 0 до 7 В для опору грунту від 5 до 55 кОм. Для даної схеми розрахункова величина опору емітерний ланцюга транзистора VT2 повинна знаходитися в межах від 6,9 до 7,1 кОм. Регулюється цей опір підбором резистора R3. При цьому постійний струм, що проходить через міліамперметр, змінюється в межах від 0 до 1 мА.

Для виготовлення цього пристрою застосовані наступні комплектуючі ЕРЕ: транзистори VTI типу ГТ404Ж, VT2 – КТ3102Д, УТЗ – КТ3107І, VT4 – КТ3107Б; випрямні діоди УД1-УД4 типу КД204В; стабілітрон VD5 типу КС191Ж; конденсатори С / типу К50-6-25В-1000 мкФ, С2 – К50-6-25В-100 мкФ; резистори R1 типу МЛТ-2-470 кОм, R2 — МЛТ-0 ,5-620 Ом, R3 – МЛТ-0, 25 – 5,6 кОм, R4 – СП4-2мА-1 Вт-А-4, 7 кОм, R5 — МЛТ-0 ,25-2, 7 кОм, R6 – МЛТ-0 ,25-68 кОм; електричні з'єднувачі XI типу «вилка», Х2, ХЗ типу КМЗ-1 приладові, А і Б – Роз'ємні контакти; перемикач SI типу П1Т-1-1; плавкий запобіжник FI типу ПМ-1-0,15 А; індикаторна лампочка тліючого розряду HI типу ТН-0 ,2-1; ІП РА1 типу Ml692-0 ,5-20.

При складанні і регулюванню пристрої можуть бути застосовані інші аналогічні ЕРЕ. Конденсатори типу К50-6 можна замінити на конденсатори типів К50-3, К50-12, К50-20; резистори типу МЛТ – на МТ, ВС, ВСА, С1-4, Улі, ОМЛТ; транзистор типу ГТ404Ж – на транзистор з вхідною напругою 100 В і вихідним напругою 12,6 В при номінальному струмі 1 А; стабілітрон типу

КС191Ж – на Д814В; випрямні діоди типу КД204В – на КД226А, КД202А, Д305.

Правильно зібраний пристрій починає працювати відразу ж після включення напруги. Але початківцям радіоаматорам рекомендується перевірку працездатності пристрою здійснювати в два етапи.

Перший етап – перевіряється наявність стабілізованої напруги на клемах А і Б при відключеному індикаторі вологості грунту. Замість нього до клемним затискачів А і Б підключається вольтметр постійного струму і включається напруга мережі. Якщо вихідна напруга дорівнює нулю, необхідно відключити мережеве напруга і перевірити монтаж і плавкий запобіжник. Перегорання запобіжника в момент включення свідчить про серйозні помилки в монтажі. При відключеній напрузі перевіряється спочатку з'єднання провідників на первинній обмотці трансформатора, а потім на вторинною.

Другий етап – перевіряється правильність з'єднань діодів, транзистора і полярність підключення конденсаторів С / і С2, а також полярність включення стабилитрона. Виявивши помилки у з'єднаннях або коротке замикання в монтажі, треба внести відповідні поправки і знову включити пристрій в мережу. Якщо вольтметр показує необхідну напругу, то перевірку першого ступеня пристрою можна вважати закінченою. В іншому випадку несправність треба шукати в самих комплектуючих ЕРЕ, перевірку яких виробляють на приладах, розглянутих у гл. 1. Напруга на конденсаторі С / при відключеній навантаженні повинна дорівнювати 15-16 В. Перед включенням пристрою в мережу необхідно бути абсолютно впевненим у правильності монтажу. У всіх випадках прикрі помилки можуть вивести з ладу дорогі ЕРЕ. Якщо вихідна напруга в точках А і Б буде коливатися в межах 9 В і носити нестійкий характер, то, як видно, несправним виявиться стабілітрон. Якщо в процесі експлуатації регулюючий транзистор стабілізатора напруги перегрівається або виходить з ладу, то причиною цього може бути занадто велике споживання струму від джерела живлення. Цей транзистор встановлюється на тепловідвід.

Технічна характеристика

пристрою для визначення вологості грунту

Номінальна напруга мережі живлення

змінного струму, В …………………………………….. 220

Номінальна частота живильної мережі

змінного струму, Гц …………………………………… 50

Межі зміни напруги мережі живлення, при яких зберігається повна експлуатаційна

працездатність пристрою, В. ………………….. .180-250

Межі зміни частоти живильної мережі

змінного струму, Гц …………………………………… 49,5-50,5

Напруга харчування автономного джерела

постійного струму, В ………………………………………. .. 9

Максимальний струм, споживаний пристроєм

в процесі вимірювання, мА ………………………………. 400

Опір навантаження, кОм ………………………. 5-60

Стабілізований постійний струм,

проходить через ІП при експлуатації, мА. . . .0-1 Опір ізоляції струмоведучих провідників при проходженні через них змінного струму

високої напруги, МОм ………………………………. 20

Термін служби, ч, не менш ……………………………… 5000

Ймовірність безвідмовної роботи, не менш ………… 0,96

Час готовності пристрою до експлуатації

після включення, мс, не більше …………………………. 0,2

Перешкодозахищеність, дБ, не менш ………………….. 100

Ккд,%, не менше …………………………………….. …….. 92

Література:

Сидоров І. Н. С34 Саморобні електронні пристрої для будинку: Довідник домашнього майстра .- СПб.: Лениздат, 1996 .- 352 е.. мул.