Прибор "Помощник садоводу"

выполнил Мастеров Роман, 9 кл,
2009-2010 учебный год

Аннотация

Миллионы наших сограждан за городом имеют земельные участки, на которых своим трудом выращивают фрукты и овощи. Чтобы как то облегчить их благородный труд предлагается прибор позволяющий измерить температуру почвы, воды для поливки огорода, температуру в теплице и парнике, погребе и на улице, причём соединение с датчиками, которых может быть неограниченное количество, производится любым проводом длинною до 200 метров. Кроме того предлагаемый прибор за считанные минуты можно получить «Серебряную воду» для поливки выращиваемой рассады. И ещё не мало важное этим прибором легко определяется концентрация в используемой воде. Изготовленный прибор легок и удобен в обращении.

Описание

Предлагаемый прибор оправдывает своё название. Им можно измерять точностью до + 1 температуру от – 50 до + 120 градусов, жидкостей, сыпучих материалов, также воздуха. Прибор является многоточечным с автоматическим переключением датчиков температуры. Полученная информация выводится на цифровой индикатор. При нажатии следующей кнопки прибор превращается в ионизатор воды и за считанные минуты может сделать воду серебряной в количестве от 1 до 10 литров. При следующем переключении прибор уже является определителем качества воды зависящей от количества содержащих в ней солей . Информация количества мг/ л выводится тоже на цифровой индикатор.

Прибор « Помощник садоводу» ( Приложение 1 ) функциональная схема которая показана в ( Приложении 2 ) выполнен в виде настольного станционарного с небольшими габаритными размерами ( 200*150*150) и весом 1,2 кг что не мало важно для людей используемых его.

На передней панели прибора находится цифровой индикатор, кнопки коммутации режима работы , ручки управления , а так – же разъёмы для подключения выносных датчиков и электродов.

В предложенном приборе по сути находится три устройства и объединяет их только Информационное цифровое табло , которое выполнено на широко известной микросхеме КР572ПВ2А, и двухполярный блок питания. Полученное стабилизированное напряжение + 5 вольт с блока питания подаются на все схемы .
КР572ПВ2А это специлизированная микросхема АЦП позволяющая аналоговые сигналы, в нашем случае это напряжение малых величин , превращать в цифровое значение , которое выводится на табло.

Рассмотрим работу схемы термометра. Датчики температуры изготовлены из диодов КД102А, имеющих прямолинейную зависимость при изменение температуры от – 50 до + 120 градусов.

Из-за своих малых размеров они хорошо реагируют на изменение температуры. На полевом транзисторе собран стабилизатор тока проходящего через датчик температуры т.е . диод, а для выравнивания показаний при различных удалений датчика от прибора последовательно с ними включены низкоомные подстроечные резисторы. Автоматическое переключение датчиков производит специальное устройство , которое собрано на двух микросхемах типа К561ЛН2 и К561ИЕ8. Период переключения 6 – 10 сек с возможностью остановки на любом из датчиков, нажатие кнопки расположенной на передней панели. Туда – же и выведен разъём для подключения датчиков. Информация нумераций датчиков выведена на информационное табло.

При нажатии следующей кнопки прибор превращается в ионатор воды. Известно что 1 Индикация о количестве воды в литрах, которые нужно посеребрить выводится на цифровые индикаторы.

Ионизированная вода, содержащая ионы серебра, обладает уникальными свойствами. «Серебряная вода» проявляет ярко выраженные бактерицидные свойства. В ней быстро гибнет патогенная микрофлора, происходит обеззараживание. Такая вода способна годами сохранять свои свойства. В быту «серебряная вода» может применяться для консервирования, дезинфекции и поливки рассады.

Обычно «серебряную воду» получают путем пропусканием постоянного тока через воду с использованием серебряных электродов. Для обеспечения равномерности и повышения эффективности растворения электродов рекомендуется периодически изменять полярность на электродах. По достижении оптимальной концентрации ионов серебра на единицу объёма (порядка 0,25 мг Ag / литр) необходимо своевременно отключать ток. Устройство, представленное на рис. 1, предназначено для автоматической периодической смены полярности напряжения, приложенного к электродам. Одновременно в схеме имеется таймер, автоматически отключающий устройство через заданное время. Для удобства пользования задают не временной интервал, а объём активируемой жидкости. В частности, переключателем SA1 может быть задан объём активируемой жидкости от 1 до 10 литров ( каждый литр соответствует экспозиции в 1 минуту, таким образом время активации составляет от 1 …..10 минут).

Ионатор воды содержит генератор импульсов(микросхема К561ЛЕ5), таймер и усилитель мощности на транзисторах VT1…VT4. Генератор вырабатывает прямоугольный импульс , длительность которых задается RC ( C2, R13, R14). При нажатии кнопки « ПУСК» время – задающий конденсатор С 1, заряженный изначально от источников питания через цепочку резисторов R1…R11, разряжается, на выходах логических элементов DD1.1, DD1.4 устанавливается значение логического нуля, схема начинает генерировать прямоугольные импульсы, поступающие на усилитель мощности. Серебряные электроды подключены к выходу усилителя мощности. Для индикации протекания тока через нагрузку и индикации полярности на электродах использованы светодиоды HL1,HL2. Максимальный выходной ток устройства (3мА) ограничен резистором R 17. Этому значению тока соответствует достижение оптимальной концентрации серебра в 1 литре воды за одну минуту.

По мере заряда конденсатора С1 напряжение на нем достигает такого значения, когда на выходах элементов DD1.1,DD1.4 устанавливается значение логической единицы, генератора и усилитель мощности отключаются, ток через нагрузку не протекает. Интервал времени задается ступенчато – переключателем SA 1, который коммутирует цепочку резисторов R1…R11.

Вода, как известно , необходима для существования живых организмов. Достаточно сказать, что в теле человека она составляет около 65% его массы, содержится во всех клетках и тканях и все жизненные процессы протекают с её участием. Яркий пример, подтверждающий важность этого вещества: при наличии воды человек может прожить без пищи около месяца, без воды несколько дней.
Однако не всякая вода, даже прозрачная и чистая на вид, пригодна для питья, поэтому прежде чем попасть в водопровод, она проходит соответствующую очистку. Качество водопроводной воды в значительной мере зависит от количества содержащихся в ней солей. По санитарным нормам Госкомсанэпидемнадзора России общая концентрация растворенных в воде солей (так называемая общая минерализация) не должна превышать 1000 мг/л. Воду, в которой содержание солей больше, считают минеральной. Для измерения степени минерализации применяют специальное оборудование.

В связи с ухудшающейся во всем мире экологической обстановкой многие фирмы начали выпускать прибор для экспресс – анализа параметров воды, цена которых высока. А ведь для определения степени минерализации воды, достаточно измерить ее электрическую проводимость или сопротивление. Чтобы исключить влияния электролиза раствора на результат, измерения необходимо проводить на переменном токе.

Из выше сказанного предлагаю несложную схему, которая позволяет измерить концентрацию растворенных соединений в приделах от 0 до 1200 мг/л с погрешностью не более 15%.
Вся схема собрана на одной микросхеме К157УД2, в которой расположены два усилителя. На одной собран генератор прямоугольных импульсов частотой примерно 170Гц. Усиливается этот сигнал транзисторами, в эмитерную часть которых включен датчик проводимости, токоизмерительный резистор и терморезистор, который частично компенсирует зависимость проводимости воды от температуры. Переменная напряжения с токоизмерительного резистора поступают на неинвентирующий вход другого усилителя вышеуказанной микросхемы, которая выполняет уже функцию однополупериодного выпрямителя и неинвентирующего усилителя с коэффициентом усиления около 12.

Выпрямленное и отфильтрованное напряжение через коммутирующую цепь поступает на общий на аналоговоцифровой преобразователь, на котором высвечивается концентрация в виде цифр от 0 до 1300мг/л. Датчик концентрации выполнен из основания 1-пластина из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2-3мм и собственного датчика из 2 посеребрянных штырей толщиной 1мм. Фольга делится на 2 части. К большей припаевается терморезистор. Затем припаиваются выводы и эта сторона заливается водостойким лаком. Датчик соединяется с основным блоком гибким кабелем.

Функциональная схема прибора «Помощник садовода»

Биология. Ботаника, 6 кл