Конструкция щупа представлена на рис. 3.
Каждый из щупов представляет из себя изолированный стержень диаметром около 15 мм. На поверхности стержня, вдоль его оси, жёстко закреплены электроды, выполненные в виде шести тонкостенных трубок, изолированных друг от друга.
Каждый электрод щупа с помощью шестижильного кабеля соединён с переключателем измерительного моста S1, который позволяет подключать к мосту одну из шести пар электродов. При этом каждой паре электродов, а, следовательно, и каждому положению переключателя S1 соответствует определённая глубина слоя почвы. Вставив щупы в землю, как показано на рис. 4, измеряют электрическое сопротивление слоёв почвы, расположенных на различной глубине.
Рис. 4
Сравнивая полученные величины сопротивления, можно сделать вывод, на какой глубине (в каком слое) залегают предметы, изменяющие сопротивление почвы. Расстояние между щупами подбирается практически в каждом конкретном случае. В некоторых случаях хорошие результаты получаются при расстоянии, равном 2,4 м. Переменный резистор моста, сопротивлением 500 Ом служит для регулировки чувствительности моста в зависимости от типа исследуемой почвы.
50. LC-мультивибратор.
На рис. 1 приведена схема генератора.
При включении питания через резистор R1 начинает заряжаться конденсатор С3, по мере увеличения напряжения на С3 логические элементы переходят в неустойчивое состояние, начинается колебательный процесс, частота которого определяется параметрами последовательных контуров C1L1 и C2L2. В установившемся режиме, при С1 = С2 и L1 = L2 напряжение на С3 соответствует половине напряжения питания, и на выходах DD1.1 и DD1.2 присутствует меандр. Если же параметры частотозадающих элементов изменятся, то изменится и скваженность сигнала. Входы элементов DD1.1 и DD1.2 содержат защитные диоды, которые шунтируют LC контур, поэтому рекомендуется соединять входы DD1.1 и DD1.2 с LC контурами через резисторы сопротивлением 10К…100 К.
Скваженность сигнала можно преобразовать в напряжение, для этого к генератору через буферы DD1.3 и DD1.4 подключаются интеграторы (рис. 2).
Такую схему можно использовать для измерения параметров конденсаторов или катушек индуктивности. Изменение напряжения на выходе ОУ будет пропорционально изменению параметров С или L.
Этот генератор использовался в качестве измерителя небольших перемещений, при этом частотозадающие цепи имели следующие параметры: С1 = С2 = 680 пф, катушки L1 и L2 наматывались на каркасах диаметром 8 мм с подстроечниками из феррита, и содержали по 40 витков провода ПЭЛ-0.3, датчиком служил подстроечник одной из катушек, свободно перемещающийся в каркасе, рабочая частота — около 1 мГц, напряжение питания 12 В. Если перемещать оба подстроечника, то получится дифференциальный датчик.
К выходу операционного усилителя можно подключить варикап (рис. 3), включённый в одноу из LC цепей так, что бы образовалась отрицательная обратная связь — получится схема с автоматической регулировкой, сигнал рассогласования снимается с выхода ОУ.
51. Релаксационный RL-генератор
Если посмотреть на рис. 1, нетрудно заметить, что транзисторы соединены между собой таким способом, при котором образуется аналог тринистора.
Рис. 1. Принципиальная схема RL-генератора.
К управляющему электроду "тринистора" подключена катушка индуктивности L1, а в цепи катода стоит резистор R1. Если транзистор VT1 может быть и кремниевым и германиевым, то VT2 — обязательно германиевым, поскольку именно он обладает способностью усиливать сигналы без напряжения смещения на базе.
Работает этот генератор так. Как только подаётся питающее напряжение, транзистор VT1 приоткрывается (переходит в рабочий режим), так как через его эмиттерный переход течёт начальный ток коллектора транзистора VT2. Поскольку генератор представляет собой неинвертирующий усилитель, выход которого замкнут на вход, случайное увеличение коллекторного тока любого из транзисторов (скажем, из-за собственных шумов транзисторов, внешних наводок и т. д.) немедленно усиливается и приводит к лавинообразному открыванию транзисторов до состояния насыщения, как это обычно происходит в тринисторе (момент t1 на рис. 2)
Рис. 2. Форма сигнала RL-генератора.
Катушка индуктивности не препятствует открыванию транзисторов, её сопротивление для импульсных сигналов велико.
После открывания транзисторов ток через катушку возрастает по экспоненциальному закону. Так же возрастает и ток коллектора транзистора VT1. Вскоре транзистор VT1 выходит из насыщения, падение напряжения на нём увеличивается. Напряжение же на катушке уменьшается, и развивается лавинообразный процесс закрывания транзисторов (момент t2 на рис. 2).
Энергия, накопленная в катушке в виде магнитного поля, препятствует быстрому уменьшению тока через катушку, и он спадает до нуля плавно. Причём этот ток поддерживается ЭДС самоиндукции, величина которой после закрывания транзисторов может в десятки раз превышать напряжение источника питания. Энергия магнитного поля рассеивается в виде тепла в переходах транзисторов, ЭДС самоиндукции постепенно спадает до нуля, ток через катушку прекращается, и цикл генерации повторяется (момент t3 на рис. 2).
Таким образом, на катушке индуктивности L1 возникает непрерывная последовательность прямоугольных импульсов напряжения, а ток через катушку течёт в виде последовательности пилообразных импульсов.
Несколько иначе протекает процесс генерации при использовании в качестве катушки индуктивности обмотки головных телефонов BF1 (рис. 3).
Рис. 3. Принципиальная схема RL-генератора с головными телефонами.
Частота следования импульсов на ней синхронизируется с резонансной частотой собственных колебаний мембраны, (рис. 4).
Рис. 4. Форма сигнала на головных телефонах.
Происходит это потому, что телефон является обратимым преобразователем, т. е. колебания мембраны, вызванные внешними импульсами напряжения, в свою очередь возбуждают в обмотке телефонов переменное напряжение (штриховая линия на рис. 4), которое суммируется с напряжением генератора и прикладывается к базе транзистора VT2.
Работа телефонов на резонансной частоте мембраны резко повышает КПД генератора как электроакустического преобразователя, в результате чего значительная громкость получается при малой мощности, потребляемой от источника питания.
Для смягчения тембра звучания телефонов параллельно их обмотке можно подключить конденсатор С1 — тогда форма колебаний на обмотке телефонов приблизится к синусоидальной, а импульсы ЭДС самоиндукции практически исчезнут (это кстати, исключит возможность пробоя переходов транзисторов).
Генератор, собранный по схеме рис. 3, может использоваться как экономичный и простой звуковой сигнализатор, особенно в устройствах с автономным питанием, а так же в качестве пробника для проверки ("прозвонки") различных электрических цепей. В последнем варианте достаточно включить в разрыв провода питания двухпроводный шнур со щупами на концах — ими и касаются проверяемых цепей.