Описание лабораторной установки

Схема лабораторной установки приведена на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 – Схема лабораторной установки

Установка состоит из емкостного датчика 2, помещенного в стеклянный сосуд 1 (с водой или без воды), генератора звуковой частоты ГЗ-35 4, измерителя напряжения выхода 5 и измерителя уровня жидкости 3. Переключение датчика от измерителя к выходу генератора осуществляется переключателем П, R_н – нагрузочное сопротивление 300 кОм.

Порядок выполнения работ

1. Ознакомиться с принципом действия и областью применения емкостных датчиков.

2. Снять зависимость напряжения на выходе емкостного датчика от частоты питающего напряжения. Выходное напряжение снять при диэлектрике воздух (датчик в сухом сосуде) и при диэлектрике вода (датчик помещен в сосуд с водой).

Для снятия зависимости U_вых = f(F) необходимо:

• поместить емкостной датчик в сухой сосуд;

• переключатель П (рисунок 4.5) на стенде перевести в положение U = f(F);

• включить тумблером 220 V «ВКЛ» генератор ГЗ-35;

• ручкой «Peг. вых. напр.» на генераторе установить по вольтметру выходное напряжение «6 V», при положении переключателя «Пределы шкалы» 10 V;

• включить измеритель выхода Ф431/2, установив переключатель в положение 0,3 V (предел измерения шкалы);

• установить требуемое (согласно таблице 4.1) значение частоты выходного напряжения генератора вращением ручки «Частота Hz» при положении ручки «Множитель» в положение «100»;

• снять и записать в таблицу 4.1 значения выходного напряжения по шкале измерителя выхода Ф431/2 (предел измерения шкалы 0,3 V).

Для исследования влияния значения диэлектрической проницаемости среды на U_вых снять зависимость U_вых = f(F), но при наличии воды в сосуде. Емкостной датчик поместить с сосуд с водой и снять данные согласно предложенной выше методике. Полученные данные занести в таблицу 4.1.

После окончания работы выключить генератор ГЗ-35. По данным таблицы 4.1 построить графики U = f(F) для опытов с водой и без воды. Оба графика строить в одной системе координат.

Таблица 4.1 – Зависимость напряжения на выходе датчика от частоты питающего напряжения

Диэлектрик воздух		Диэлектрик вода
F, Гц	U, В	F, Гц	U , В
2000 5000 7500 10000 12000 15000 17500 20000		2000 5000 7500 10000 12000 15000 17500 20000

Изучение электронного измерителя уровня жидкости

Для непрерывного измерения уровня жидкости в резервуаре применяют электронный измеритель уровня жидкости, схема которого приведена на рисунке 4.6. Измерительным преобразователем является конденсатор С_х, конструкция которого приведена на рисунке 4.4а.

Рисунок 4.6 – Схема измерителя уровня

Электронный измеритель уровня работает следующим образом. Симметричный мультивибратор на транзисторах V1 и V4 генерирует прямоугольные импульсы напряжений. Эмиттерный повторители, выполненные на транзисторах V2 и V3, усиливают по току эти импульсы и согласуют высокое выходное сопротивление мультивибраторов с низкоомной нагрузкой микроамперметром Р1, подключенного по балансовой схеме к эмиттерам транзисторов V2 и V3. Емкостный датчик (С_х) подключен параллельно конденсатору обратной связи С2. При изменении емкости датчика, изменяется скважность импульсов, генерируемых мультивибратором, и соответственно средний ток протекающий через микроамперметр.