方便實(shí)用的西瓜生熟測定儀

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每年西瓜上市季節(jié)，許多消費(fèi)者缺乏直觀判斷西瓜生熟的經(jīng)驗(yàn).為此制作了下述的西瓜生熟測定儀。

一、工作原理

該西瓜生熟測定儀的電路原理圖見下圖。它主要由一塊兩輸入端4與非門集成塊(CD4011BP)和部份外圍元件所組成。其中的兩個(gè)與非門Dl、D2作為反相器(非門)使用，另外兩個(gè)與非門D3、D4與電阻R2、電容C構(gòu)成多諧振蕩器。

該西瓜生熟測定儀的工作原理是：由于生瓜與熟瓜的水份、離子濃度是不相同的.因而它們的導(dǎo)電率不同，即生瓜的電阻大.熟瓜的電阻小。當(dāng)探針a、b插入西瓜內(nèi)部時(shí)，如果待測瓜是生瓜.a、b間電阻較大.則反相器Dl的輸入端(即CD4011BP第①、②腳)為高電平(>1/2VDD)，其輸出端(CD4011BP第③腳)為低電平.也就是D2、D3輸入端(即CD4011BP第⑤、⑥、⑧腳)均為低電平。

于是經(jīng)D2反相后其輸出端(CD4011BP第④腳)為高電平，故發(fā)光二極管LED截止而不能點(diǎn)亮。同時(shí)D3輸出端(CD4011BP第⑩腳)也為高電平。

根據(jù)兩輸入端與非門：“有低出高，全高出低”的邏輯功能可知.D3輸出端將始終為高電平，D4輸出端將始終為低電平，也就是由D3、D4等元件構(gòu)成的振蕩器不能起振，壓電陶瓷片BL將不能發(fā)聲。如果待測瓜是熟瓜，a、b間電阻將較小.則反相器Dl的輸入端為低電平(<1/2VDD).其輸出端為高電平，也就是D2、D3輸入端(即CD4011BP第⑤、⑥、⑧腳)均為高電平。

顯然，經(jīng)D2反相后其輸出端(CD4011BP第④腳)為低電平.故發(fā)光二極管LED因?qū)ǘc(diǎn)亮。同時(shí)D3輸出端(CD4011BP第⑩腳)為低電平，經(jīng)D4反相后，其輸出端(即CD4011BP第11腳)輸出高電平，一方面使壓電陶瓷片BL有電流通過而發(fā)出聲響，另一方面給電容C3充電，使C3左端(即CD4011BP第⑨腳)低電平。根據(jù)“有低出高”邏輯功能可知，D3輸出端將變?yōu)楦唠娖剑?jīng)D4反相后其輸出端(即CD4011BP第11腳)輸出低電平，使壓電陶瓷片BL無電流通過而停止發(fā)聲。

與此同時(shí)，D3輸出端高電平經(jīng)R2給C反向充電，使D3另一輸入端(即CD4011BP第9腳)變?yōu)楦唠娖剑鶕?jù)“全高出低”的邏輯功能可知，D3輸出端又將變?yōu)榈碗娖剑珼4輸出端又輸出高電平.壓電陶瓷片再次發(fā)出聲響。電容C3再次被充電……如此周而復(fù)始重復(fù)上述過程，壓電陶瓷片就會(huì)不停發(fā)出“嘀!嘀!”聲，直至探針從西瓜中抽出為正。因此，根據(jù)發(fā)光二極管是否能點(diǎn)亮和壓電陶瓷片能否不停發(fā)出“嘀!嘀!”聲就能判斷西瓜是否成熟。

二、制作調(diào)試

該西瓜生熟測定儀所用元件參數(shù)見上圖所注，壓電陶瓷片BL可用FT-27型，開關(guān)K用小型自鎖式按鈕開關(guān)，電源采用9V迭層電池。

本測試儀的印刷電路板見右圖。探針可用普通自行車幅條改制，前端銼尖，后端利用幅條本身的絲攻，再配上螺母將探針固定在自制的外殼側(cè)板上。外殼可用5mm厚的塑料板或五夾板粘接而成，其尺寸見下圖所示。壓電陶瓷片、開關(guān)及發(fā)光二極管安裝在面板上。需說明的是，安裝壓電陶瓷片的位置要按照壓電陶瓷片的尺寸，事先將面板挖一園形凹坑，凹坑部位再鉆上一些透音小孔，然后再將壓電陶瓷片嵌在園形凹坑內(nèi)即可。

當(dāng)元件焊接完畢經(jīng)檢查無誤后，即可通電調(diào)試。將RP(小型實(shí)心密封可調(diào)電阻)調(diào)至阻值最大處，把探針全部插入切開且完全成熟(注：十成熟瓜已基本倒瓤，嚴(yán)格說已不能吃)的西瓜中(注：以后正常檢測也要全部插入，否則會(huì)影響測量結(jié)果).然后緩慢調(diào)節(jié)(減小)RP阻值，直到發(fā)光二極管點(diǎn)亮，壓電陶瓷片發(fā)聲時(shí)停止，并記下此時(shí)RP的阻值，此時(shí)阻值較大，設(shè)為Ra。接下來把探針全部插入已切開為五六成熟的生西瓜中，緩慢調(diào)節(jié)RP阻值，直到發(fā)光二極管熄滅，壓電陶瓷片停止發(fā)聲時(shí)停止，并記下此時(shí)RP的阻值.此時(shí)阻值較小，設(shè)為Rb。于是可取Ra—Rb中間某一數(shù)值作為RP的值，這樣發(fā)光二極管點(diǎn)亮，壓電陶瓷片發(fā)聲時(shí)檢測的西瓜通常為八九成熟，正好食用。

審核編輯：湯梓紅