¿Cuál es el mejor oscilador para usar en un sensor de humedad del suelo capacitivo?

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Estoy trabajando en este proyecto donde haré un sensor de humedad del suelo. El principio que voy a usar es el cambio de capacitancia del suelo con la humedad. Lo que voy a hacer es hacer un condensador que se enterraría bajo el suelo y conectarlo a un oscilador. Luego obtendré la frecuencia de salida del oscilador y la utilizaré para calibrar y medir el nivel de humedad del suelo. Sé que hubo varias discusiones sobre este proyecto en este sitio y en otras partes de Internet, pero ninguna de ellas responde a mis preguntas.

Cuando pensé en qué oscilador se adaptaría mejor a mi proyecto, lo que me vino a la cabeza fue usar un oscilador basado en temporizador 555. Luego, después de algunas investigaciones en Internet, leí que un oscilador basado en 74HC00 (NAND IC) daría mejores resultados. Incluyo esquemas de ambos osciladores aquí. El primero es el oscilador 74HC00 y el segundo es un clásico con temporizador 555.

Miprimerapreguntaes:¿Porquéelosciladorbasadoen74HC00esadecuadoencomparaciónconuntemporizador555?¿Ohayalgunaotrasugerencia(quemeencantaescuchar)?

Lasiguientepreguntaesbastantesubjetiva.

Despuésdeobtenerlafrecuenciadesalida,estoyplaneandoconectarelcircuitoaunaltavozyhacerquelafrecuenciaseaaudible.Esdecir,segeneraríaunsonidodevariacióndetonocuandocambialafrecuencia.Parahaceresto,primeropenséenalimentarunaondasinusoidalcomoelvoltajedeentrada,luegoenviarlaatravésdeunosciladorencuadraturayobtenerunaondasinusoidalcomosalida.Uncapacitorenelosciladorencuadraturaesreemplazadopormisensorcapacitor.Estemétodocontrastaconlosotrosdosmétodos(usando74HC00y555)comosemencionóanteriormente,yaqueambosgeneranondascuadradascomosalida.Estoserelacionamuchoconelaudioqueobtendrécomosalida.

Entonces, mi segunda pregunta es: ¿sería práctico y digno de usar un oscilador sinusoidal en lugar de uno de onda cuadrada si quiero obtener una frecuencia en el rango audible? ¿Hay ventajas de usar una onda sinusoidal para obtener un sonido en lugar de usar una onda cuadrada?

    
pregunta slhulk

2 respuestas

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Esta es una respuesta más completa a sus preguntas.

1) En general, un temporizador 555 creará más desviación de frecuencia que el esquema que descubrió. Si bien no hice toda la investigación para cuantificar la diferencia entre los dos, una lectura rápida de este artículo fue útil para descubrir la diferencia principal. El autor de este artículo afirmó que 555 temporizadores astable son útiles para la importancia baja o para el reloj de utilidad. Con eso dicho, dependiendo de su aplicación final (supongo que hay algún tipo de pasatiempo o experimento de bricolaje aquí), ambos funcionarán correctamente y no tendrá que preocuparse mucho por ello. Sin embargo, otros miembros me pudieron corregir, ya que nunca me molesté con la generación de reloj por encima de 100 kHz (aparte del oscilador de cristal para el microcontrolador PIC).

2) Dado que ya tendrá una onda cuadrada generada en algún lugar de su circuito, no necesitará generar una externamente. Puede elegir guardarlo con un amplificador operacional antes de jugar con él para aislar la parte de detección de humedad y la parte de audición / DJ. Para su información, si su frecuencia base está entre 1 kHz y 10 kHz, no tendrá ningún problema en escuchar un resultado. Como dije anteriormente en los comentarios, puede transformar cualquier onda cuadrada en una onda sinusoidal utilizando un filtro de paso de banda (puede combinarse con el búfer para hacerlo de una sola vez) en la frecuencia base. Para emitir el sonido correctamente, deberá agregar un amplificador a su altavoz, pero esa es otra pregunta.

Editar: se utiliza un circuito de búfer de amplificador operacional para separar dos secciones diferentes de un circuito y evitar problemas con la impedancia. Por definición, la entrada se traduce simplemente a la salida con una ganancia unitaria. La mayor parte de la topología de amplificación básica del amplificador operacional también actuará como un búfer (¡no siempre es cierto, pero la mayoría del tiempo!). El diagrama de abajo ilustra un búfer de amplificador operacional y un filtro de paso de banda utilizando un amplificador operacional.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Tenga en cuenta que estas son explicaciones simplificadas para guiarlo. Antes de conectar cualquier cosa, debe trazar el bloque de funciones básicas de su circuito (oscilador, amplificador de audio, humedad del suelo, lectura de frecuencia, etc.) y luego elegir cómo implementar (cablear, crear ...) cada bloque de funciones. Como se señaló en otra respuesta, hay muchas formas de hacer un oscilador y hay muchas otras formas de filtrar, amplificar, etc. ...

    
respondido por el Simon Marcoux
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Hay muchos circuitos osciladores que podrían funcionar. Los circuitos que tienen una tapa conectada a tierra serán más ruidosos. Los circuitos osciladores .RC generalmente no son tan estables como los circuitos LC. En estos días hay muchos inductores SMD para elegir en el Internet, por lo que no es una penalización de costos. Los circuitos .LC generalmente producen sinusoides para que sean mejores desde un punto de vista EMC. Elija un circuito oscilador LC que use un solo inductor para seguir comprando. El nivel de salida de este circuito es de aproximadamente 600 mV sinusoidal máxima. Utilicé un comparador para cuadrarlo y contar por un micro.

    
respondido por el Autistic

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