Как сделать термометр своими руками

Как сделать термометр своими руками

Одной из характеристик среды, всегда интересовавших человека, была температура. Знание текущей дома или на улице обуславливает нахождение людей в помещении и возможность выхода их за пределы комфортного пространства. Не последним, при надлежащей информированности, будет и выбор носимой одежды. Посудите сами: изнывая от жары, и наблюдая на домашнем градуснике +35, при этом видя на уличном +20, где пожелает остаться человек? Или на оборот, при возникновении необходимости выхода, но в случае внешней температуры далеко ниже 10, устройство ее измеряющее, предупредит владельца о необходимости тепло одеться.

Возможность изготовить термометр своими руками доступна любому человеку, даже в тех случаях, если он и понятия не имеет об электронике, механике или связанных науках. Достаточно вспомнить историю и виды существовавших устройств, измеряющих температуру.

Изначально, градусники были аналоговыми на основе изменения свойств различных жидкостей и материалов при нагреве и охлаждении. Все они расширяются при повышении температуры и сужаются в процессе ее падения. Соответственно, столбик жидкости внутри стеклянной трубочки, выступавшей в роли индикатора, поднимался или опускался. Для металлических спиралей, выступавших в роли градусника, использовался факт их сужения на холоде или раскручивания в тепле. На конец подобной пружины помещалась стрелка, которая двигалась в зависимости от окружающей температуры и указывала на текущее ее значение по шкале.

На смену аналоговым измерителям пришли электромеханические градусники. Основой их работы стали терморезисторы и чувствительные к характеристике диоды. Первые в зависимости от температуры изменяют сопротивление, у вторых с ее повышением нарушается p-n переход, позволяя легче идти току в обратном направлении. В качестве индикаторов для электромеханики применялись стрелочные вольтметры и амперметры, градуированные к работе с конкретным чувствительным элементом.

Дальнейшее развитие технологий и перевод аналоговой обработки в цифровую коснулась и градусников. Теперь реакцию датчика определяет «умный» микроконтроллер, преобразовывая ее в понятный людям вид и высвечивая итоговые градусы числами на индикаторе. Плюсом последних аппаратов, служит возможность дальнейшей обработки, сохранения и передачи полученной информации о текущем состоянии окружающей среды.

Аналоговый термометр

Начнем с самого простого способа изготовления бытового термометра, который не требует знания электрической части. Понадобится:

  • бутылка или любая иная относительно небольшая емкость, главное требование к которой, чтобы соломинка помещалась в нее почти полностью;
  • пластилин;
  • тушь или иной краситель;
  • прозрачная или матовая соломинка для коктейля;
  • содержащая спирт жидкость (духи, одеколоны, водка или любые аналогичные);
  • вода;

Рецепт изготовления: заливаем емкость до края, смесью воды пополам со спиртом. Добавляем краситель и перемешиваем. Опускаем соломинку до половины в жидкость. Фиксируем пластилином, плотно замазав промежуток между ней и стенками.

Позади получившегося индикатора размещают лист бумаги, на котором в зависимости от показаний эталонного градусника и высоты жидкости в соломинке размечают значения температур.

Точность устройства зависит только от качественной градации индикатора. Пределы измеряемой температуры лежат в промежутке от −40 °C до +90 °C.

Простой электронный

Для того, чтобы сделать электронный градусник, требуется немного более сложная конструкция. Индикатором температуры в нем служит амперметр чувствительностью в 50 мкА, а датчиком выступает терморезистор типа СТЗ-19 с унарным номиналом сопротивления в 10 кОм. У последнего есть много аналогов различных производителей, на тот случай, если не удастся найти оригинал указанной маркировки.

Итак, чтобы создать электронный термометр, потребуются:

Обозначение на схеме Наименование Аналоги
VT1, VT2 Транзисторы KT315A КТ3102 (А, Б, В, Г)
S1 Тумблер включения
R1 Резистор 68 Ом
R2 Переменный резистор 680 Ом
R3 Переменный резистор 22 кОм
R4, R5 Резисторы 6.2 кОм
R6* -//- 9.1 кОм
R7* -//- 910 Ом
R8 Терморезистор СТЗ-19 10 кОм
GB1 Две пальчиковые батарейки 1.5 В
S2 Двухпозиционный переключатель режима работы калибровка/измерение
PA1 Любой микроамперметр с предельным положением стрелки в 50 мкА. Желательно наибольшей длины шкалы, для последующего удобства разметки.

Схема

Единственное замечание к конструкции — терморезистор R8 нужно вынести отдельно на двух проводах от остальных элементов, чтобы излучаемое ими тепло в процессе работы не влияло на итоговые показания. В остальном схема электронного термометра отображена на картинке:

Наладка

Прежде чем производить градуировку шкалы микроамперметра под показания температуры, требуется подобрать суммарное сопротивление R6 и R7 равное значению, которое выдает R8 при эталонной температуре, планируемой, как самой низкой в измерениях настоящим градусником. Использоваться цепь R6-R7 будет только при калибровке. Впоследствии ее можно безболезненно демонтировать.

Подобрав параметры элементов согласно рекомендации, поворотом R2, при работе аппарата в режиме «калибровка», устанавливаем стрелку PA1 в нулевую позицию. Подстройка R3 должна находится на средине.

Переключив самодельный термометр на «измерение» производим пробу терморезистором нагрева воздуха или жидкости с известной температурой. Отмечаем ее на шкале микроамперметра. Аналогичным образом поступаем с остальными показаниями эталонного градусника.

По окончании настройки устройства, резисторы R4, R6 и R7, вместе с переключателем S2 можно убрать, соединив минусовой контакт амперметра напрямую с точкой связи R5 и R8.

Точность и пределы

Электронно-аналоговый датчик, несмотря на простоту конструкции, весьма точен — до 0.1 градусов Цельсия. Пределы зависят только от минимальной температуры с которой производились установки нуля шкалы, и максимума нагрева до выхода терморезистора из строя. Для СТЗ-19 предел «выживания» находится чуть свыше 110 ºC.

С использованием Arduino

Есть много схем описывающих цифровой термометр с использованием микроконтроллера Ардуино. Все они однообразно берут измеренную температуру от датчика и отображают ее на дисплее, который имеет достаточно небольшой размер. То есть, на улице такую систему конечно использовать можно, но требуется отображающий экран помещать поближе к людям или вообще монтировать его внутри помещений.

Чем хорош микроконтроллер, что шкалой может выступать не только цифровой индикатор. Хотя и последний имеет право на жизнь, для считывания показаний в тех местах, где не видно уличный информатор. Что касается последнего, — в его роли можно использовать длинную самодельную линейку (в роли которой способна выступать и обычная доска любых габаритов), с нанесенной разметкой и перемещаемой сервоприводом стрелкой, демонстрирующей текущие значения температуры.

Механизм

Общая конструкция механизма выглядит следующим образом:

Нижний и верхний конец шкалы определяется физическим положением установленных выключателей, которые замыкает собой подвижный указатель, при достижении предела размеченной длины. Требуется последнее только для стартовой калибровки механизма при первом запуске системы.

Чтобы на точность представленного измерителя не влияли внешние погодные факторы (подвижная струна и направляющая удлиняются в жару и сокращаются при холоде), рекомендуется верхний ролик и поддерживающую проволоку закреплять на жестких пружинах «в натяг».

Схема

Несколько замечаний по схеме. Для числового вывода информации о температуре используется цифровой индикатор TM1637. Дополнительно, описанный ранее механизм, отображает значение на «аналоговой» шкале с помощью биполярного тактового двигателя М1. S1 — блокирующий выключатель, устанавливаемый сверху шкалы, S2 — снизу.

Однократное нажатие кнопки S3 переключает Ардуино в поиск положения нулевой температуры (при этом загорится светодиод LED1). «Стрелка», указывающая градусы, передвинется на требуемый уровень, для последующей отметки места начала измерений. Далее, пользуясь установленным максимумом и минимумом, с помощью линейки, размечают остальную шкалу ниже и выше нуля.

Повторное нажатие S3 переключит устройство в стандартный режим работы. Светодиод погаснет, а стрелка передвинется на позицию, соответствующую текущей температуре.

Питание на ULN2003A подается от иного источника, чем тот, который поддерживает работу самого микроконтроллера. Последнее сделано во избежание «наводок» паразитными токами двигателя на общую схему.

Управляющий скетч

Для работы с TM1637 понадобиться библиотека Groove 4Digital Display, ее адрес:

Скетч можно скачать здесь: https://cloud.mail.ru/public/4gRK/ri7sjm19N

Точность

Округления до целой части в скетче, привели к снижению точности показаний до ближайшего градуса на аналоговой шкале. На числовом индикаторе, подобной проблемы не наблюдается — он отображает полученную температуру корректно.

Высокотемпературный градусник

Для тех случаев, когда требуется измерение температуры свыше пределов «выживания» терморезистора, используется термопара. Ее функциональность сохраняется и при 600 градусах Цельсия. Подобный определитель нагрева среды может быть полезен не только на производстве, но и дома. К примеру, определять температуру работы духовки или текущую на жале паяльника.

Схема

Термопара генерирует микроскопический ток, малым напряжением и силой. Для преобразования полученных характеристик, в понятный микроконтроллеру вид, используется шилд Ардуино с микросхемой MAX6675. Вывод показаний осуществляется на числовой индикатор ТМ1637.

Скетч

Скетч, как и в предыдущем случае, требует библиотеки Groove 4Digital Display для управления индикатором. Преобразователь MAX6675 контролируется процедурами из одноименной коллекции, расположенной по адресу:

Скетч можно скачать здесь: https://cloud.mail.ru/public/Y8Yz/jYWsjgY29

Резюмируя

Создание термометра своими руками доступно любому человеку. Даже в тех случаях, если он не имеет базовых знаний электротехники. Устройства изначально легки в сборке и настройке, а точность измерения вполне достаточна для любых бытовых и промышленных применений. Надеемся, статья в общем и частностях дала понятие, как сделать термометр любого вида в домашних условиях.

Видео по теме

Как сделать термометр своими руками?

  1. Принцип работы
  2. Необходимые инструменты и материалы
  3. Особенности изготовления

Термометр – предмет, который присутствует практически в каждом доме. Он всегда нужен и полезен, ведь глядя на его шкалу, можно узнать, какова настоящая температура воздуха за окном. Основной процент людей покупает эту деталь в специализированных магазинах, но на самом деле хороший термометр вполне возможно соорудить своими руками. В этой статье мы узнаем, как это можно сделать правильно.

Принцип работы

Прежде чем спешить самостоятельно изготавливать хороший термометр, важно разобраться в принципе его работы. Также важно знать схему будущего изделия и разобраться во всех схемах, которые будут присутствовать в нем. В наше время многие люди выбирают электронные устройства, различающиеся и по форме, и по размерам. Рассмотрим принцип действия современных термометров на примере этих устройств.

Параметры производительности материала напрямую зависят от температуры окружающей среды. Отталкиваясь от этого, проектируется сама электронная схема будущего термометра. Обычно в его устройстве имеет место термопара. Это такой электронный прибор, который состоит из 2 металлов, которые были сварены друг с другом. На их поверхности присутствует специальная контактная площадка, подключенная к измерительной схеме. В условиях нагрева или охлаждения контактов образуется термоэлектродвижущая сила. Ее появление и изменения держатся под контролем и регистрируются платой электроники устройства.

В новых усовершенствованных устройствах вместо обычного термочувствительного составного элемента применяется диод кремниевого типа.

Полупроводниковый радиоэлемент отличает зависимость вольтамперной характеристики от воздействия температурных значений. Проще говоря, при условии прямого запуска значение падения напряжения на переходе меняется исходя из уровня нагрева полупроводниковой детали.

Все данные, что были обработаны подобным термометром, в итоге выводятся на дисплей. Таким образом пользователь может узнавать всю нужную ему информацию о температуре. Современные цифровые модели градусников дают возможность фиксировать температурные изменения в диапазоне от -50 до 100 градусов Цельсия.

Необходимые инструменты и материалы

Если вы решили самостоятельно изготовить термометр, то вам стоит подготовить все необходимые для того материалы и инструменты. Изготавливать термометры можно разными способами и из разных материалов – как из дешевых и доступных, так и дорогих. Рассмотрим, что может понадобиться для создания такого полезного предмета:

  • линейка;
  • маркер с тонким стержнем;
  • обычный покупной термометр (будет нужен для калибровки самодельного изделия);
  • пластиковая бутылка (если термометр делается из нее);
  • тонкая стеклянная или пластиковая трубка;
  • скотч;
  • специальная плата (если планируется изготовление более сложного электронного термометра);
  • светлый картон или полукартон (из него тоже можно изготовить термометр);
  • толстые белые или красные нитки;
  • игла с крупным ушком;
  • карандаш.

Конкретный список необходимых составляющих будет напрямую зависеть от того, какой именно термометр вы хотите изготовить.

Все необходимые составляющие желательно заготовить заранее перед началом всех работ, чтобы в нужный момент не пришлось искать необходимое приспособление (особенно если оно маленькое) по всему дому, теряя время.

Особенности изготовления

Сделать термометр своими руками можно разными способами. Возможно сделать самое простое устройство, для которого не требуются специальные запчасти и детали, а есть такие самодельные варианты, сделать которые будет довольно трудно. Рассмотрим, как надо правильно сооружать термометры своими руками на примере нескольких популярных моделей.

Из вольтметра

Термометр подобного вида можно изготовить самостоятельно. Но сперва необходимо соорудить приставку к мультиметру для измерения температурных значений, используя 2 основные детали:

  • подстроечного резистора;
  • LM 35.

Попутно вольтметр надо переделать в термометр. LM 35 представляет собой интегральный датчик температуры, рассчитанный на широкий диапазон температурных значений.

Его отличает высокая точность и калиброванный выход по напряжению. Указанный датчик призван измерять температуру от -55 до +110 градусов Цельсия (при этом имеет место коэффициент 10 мВ/С). Здесь потребляемый ток составляет меньше 60 мкА. Подобная деталь также используется в автомобильных бортовых компьютерах «Мультитроникс». Здесь они также применяются с целью измерения температурных показателей.

Следует тщательно распаять схему на макете и там же хорошо зафиксировать источник питания (для этого вполне подойдет батарейка не менее 3 вольт). Далее можно произвести подключение к тестеру. Надо при помощи подстроечника настроить температуру, опираясь на показания другого термометра и на этом устройство будет готово!

Из пластиковой бутылки

Если хочется изготовить своими руками более простой вариант термометра, то можно обойтись и использованием пластиковой бутылки. Разберем пошагово, как в домашних условиях соорудить такую любопытную вещицу.

  • В пластиковую бутылку надо влить воду и медицинский спирт. Соотношение компонентов должно быть 1: 1.
  • В полученный состав понадобится капнуть пару капелек пищевого красителя. Удобнее всего вносить этот компонент, используя пипетку.
  • Красящий компонент будет нужен для того, чтобы можно было следить за температурными изменениями.
  • Далее в бутыль надо вставить пластиковую трубочку (подойдет и стеклянная). Ее необходимо вставлять с максимальной осторожностью, чтобы не вылилась вода.
  • Теперь понадобится аккуратно приподнять верхнюю половинку трубки над горлышком, чтоб она выдавалась примерно на 10 см. Другой конец трубочки должен соприкасаться с дном резервуара.
  • Правильно поставьте трубочку и зафиксируйте ее, используя специальную формовочную глину (подойдет пластилин).
  • Позаботьтесь о плотной закупорке, чтобы из емкости жидкость не вытекла ни при каких обстоятельствах.
  • Сбоку к трубке прикрепите полосочку, заготовленную из белой толстой бумаги. Ее понадобится зафиксировать с тыльной стороны, используя скотч.
  • Бумага пригодится для того, чтобы можно было держать под контролем уровень жидкой смеси в бутылке. В дальнейшем на указанную деталь можно будет наносить метки.
  • Раствор для измерения понадобится долить в трубку, также используя пипетку.
  • Добейтесь того, чтобы жидкий состав в трубке поднимался на примерную высоту в 5 см над горлом бутылки.
  • Теперь в трубочку понадобится внести каплю растительного масла.

Собрав такой термометр, его работу надо проверить. По очереди опускайте бутылку с трубочкой в резервуары с горячей и холодной водой.

Когда прибор окажется в холодной жидкости, уровень раствора в трубке должен спуститься вниз, а когда он окажется в горячей воде, уровень повысится.

С выносным датчиком

Это сложный вариант самодельного термометра. Устройства, работающие на специальной термопаре и микроконтроллере, в изготовлении могут оказаться не самыми понятными, поэтому приступать к их самостоятельному изготовлению лучше людям, которые будут точно знать, что делают и с чем работают.

Для сооружения такого прибора будут нужны:

  • термический датчик (подойдет Dallas SD1820);
  • 2 диода Шоттки;
  • стабилитроны на 3,9 V, 6,2 V и 5,6V;
  • 1 диод 1N4148;
  • 1 конденсатор 10мкФ на 16V;
  • 1 резистор 1,5 кОм 0,25 Вт;
  • корпус для разъема;
  • 9-контактный разъем СОМ-порта типа «мама».

При определенном опыте и умениях можно смонтировать все элементы прямо на разъеме – это очень удобно.

В результате получится интересная модель термометра, которая будет работать в диапазоне температур от -55 до +125 градусов Цельсия. Погрешности здесь будут небольшими.

Готовому устройству потребуется правильная калибровка сенсоров. После этого нужно лишь подключить датчик к порту компьютера. Далее понадобится соответствующая программа измерения температуры. Для этого подойдет Temp. Keeper.

Из картона

Как ни странно, термометр можно изготовить из самых простых и доступных материалов, например, из картона. Подобный способ изготовления устройства максимально прост и доступен каждому. Разумеется, такие «устройства» чаще всего делаются для детей или детьми. Рассмотрим пошагово, как можно изготовить такой игрушечный или шуточный термометр своими руками.

  • На листе плотного картона понадобится нарисовать форму, повторяющую настоящий медицинский градусник (его можно использовать, чтобы срисовать контуры, если важна точность зарисовки).
  • Далее понадобится обязательно нанести шкалу со всеми соответствующими показателями.
  • В нижний участок нанесенных градусов надо вставить нитку красного цвета, а в верхний участок понадобится вставить белую нить. Надо скрепить эти детали и аккуратно отрезать все лишнее.

Самодельные картонные градусники благотворно влияют на умственное развитие ребенка. Желательно изготавливать подобную поделку в компании с малышом, привлекая его к процессу.

Как собрать термометр из вольтметра и термопары, смотрите далее.

Рассмотрим как сделать градусник своими руками

Термометр является необходимым средством, при помощи которого многие измеряют температуру воздуха в доме, воды, а также тела. В продаже имеются различные модели приборов, различающиеся по внешнему виду, способу измерения (ртутные, инфракрасные, электронные), а также по стоимости.

Но при желании можно изготовить термометр из подручных материалов своими руками. Процесс потребует терпения и выдержки, также понадобится смекалка.

Виды термометров, которые можно сделать своими руками

Прибор, сделанный своими руками, прослужит более длительный период.

Но прежде чем приступать к изготовлению, стоит рассмотреть разновидности термометров:

  • жидкостные приборы, в них обычно находится жидкое вещество (спирт, ртуть);
  • устройства, работающие на механическом принципе, в них установлены спирали или ленты из металлических сплавов;
  • электронные термометры — реагируют на изменение температуры металла. При помощи данных приборов могут выполняться измерения в больших температурных диапазонах – от -200 до +850 градусов;
  • инфракрасные и другие оптические устройства, которые позволяют проводить измерения температуры тела и других поверхностей. Измерение при помощи данных приборов обычно выполняется бесконтактным способом;
  • манометры, пирометры, электротермические приборы.

Модель инфракрасного бесконтактного термометра

Изготовить самостоятельно можно различные виды термометров – жидкостные, с механическим принципом работы, имеющие металлические спирали или ленты, электронные или цифровые.

Самым простым вариантом будет изделие из картона, сделать его достаточно просто.

Электронные и цифровые устройства требуют опыта, знаний электроники. Для их изготовления могут применяться различные схемы, которые требуется правильно подсоединить. Такие устройства часто используются для морозильных камер.

Как сделать термометр

Прибор можно изготовить из подручных материалов, которые имеются дома.

Из пластиковой бутылки

Самодельный термометр из пластиковой бутылки делает просто, главное, подготовиться к процессу. Для начала необходимы материалы:

  • пластиковая бутылка высотой 20-25 сантиметров;
  • водопроводная вода;
  • медицинский спирт;
  • пищевой краситель;
  • измерительная емкость;
  • пипетка;
  • тонкая трубочка из стекла или пластика;
  • масло растительное;
  • пластилин или формовочная глина;
  • линейка;
  • маркер с тонким стержнем;
  • белая бумага с плотной структурой;
  • скотч;
  • холодная и горячая вода;
  • обычный термометр, который потребуется для калибровки.

Схема изготовления самодельного прибора выглядит так:

  1. В емкость (пластиковую бутылку) следует налить воду и медицинский спирт в пропорциях 1:1.
  2. Затем в раствор нужно добавить несколько капель пищевого красителя. Добавлять его следует при помощи пипетки.
  3. Краситель требуется для легкого определения изменений температуры.
  4. Важно, чтобы раствор заполнял бутылку до самых краев.
  5. После этого в бутылку вставляется трубочка из пластика или стекла. Вставлять ее нужно осторожно, чтобы вода не выливалась.
  6. Поднимите верхнюю часть трубочки над горлышком, чтобы она выступала примерно на 10 сантиметров, другой конец не должен доставать до дна бутылки.
  7. Устанавливаем трубочку правильно и фиксируем при помощи формовочной глины или пластилина.
  8. Закупорка должна быть плотной, чтобы из емкости не могла вытечь жидкость.
  9. С боковой стороны к трубочке следует прикрепить полоску из белой плотной бумаги. Ее нужно разместить с тыльной стороны трубочки и прикрепить при помощи скотча.
  10. Бумага требуется для облегчения контроля уровня жидкости в трубочке. Также в дальнейшем на нее можно будет нанести метки.
  11. Измерительный раствор также нужно долить в трубочку, доливать его следует при помощи пипетки.
  12. Важно добиться того, чтобы жидкость в трубке поднималась на высоту пяти сантиметров над горлышком бутылки.
  13. Далее нужно в трубку добавить каплю растительного масла. Выполнять это нужно осторожно, лучше использовать пипетку.
  14. Растительное масло предотвратит испарение измерительной жидкости и повысит срок службы самодельного термометра.

После полной сборки термометра, его необходимо проверить. Для этого его поочередно нужно опустить в миски с холодной и горячей водой. При помещении в холодную воду уровень жидкости в трубке должен снизиться, в горячую – повыситься. Если так и происходит, это значит, что прибор собран правильно.

Откалибровать изделие можно при помощи обычного термометра. Для этого его следует поднести к бумаге, слегка прислонить и при помощи маркера нанести метки. Калибровка поможет использовать самодельное устройство для измерения температуры воздуха или жидкости.

Сложный вариант – электронный термометр

Расшифровка показателей схемы

Если вы увлекаетесь техникой, то можно сделать электронный термометр. Но для него потребуется приобрести специальные детали. Для самостоятельного изготовления подойдет простой прибор, имеющий следующие показатели:

  • диапазон температур от 0 до 99 градусов Цельсия;
  • уровень входного питания 4,5-5В DC;
  • показатель тока потребления — 20 мА.

Плата электронного термометра (схема подключения соединений).

Чтобы сделать электронный прибор для измерения температуры, потребуется приобрести специальную плату. Если вы хотите чтобы показания были четкими и их можно было увидеть издалека, то лучше используйте большие и яркие светодиодные индикаторы. Правильное подключение и подсоединение внешних элементов к плате изображено на рисунке.

Плата с внешними элементами

Если термометр будет использоваться для измерения температуры на улице, его нужно вмонтировать в специальную коробочку с сетевым адаптером внутри квартиры. Сам датчик температуры подключается при помощи гибкого шлейфа.

Плата с гибким шлейфом

Преимущества и недостатки

К преимуществам самостоятельно изготовленного прибора можно отнести:

  • простое изготовление;
  • можно выполнить из дешевых подручных материалов, что экономически выгодно;
  • не требуется использовать агрессивные вещества. В качестве измерения может применять жидкость из воды и спирта;
  • легкое применение;
  • длительный срок службы.

Но есть несколько недостатков:

  • электронные варианты имеют сложную схему изготовления;
  • для изделий с электронным или цифровым устройством требуется приобретать специальные платы, схемы;
  • иногда изделия могут показывать неточные измерения.

Самодельные термометры являются прекрасным способом для того, чтобы сэкономить деньги на покупке нового прибора. Прибор, выполненный своими руками, прослужит намного дольше дешевых измерительных устройств.

Термометр из картона своими руками

Период старшего дошкольного и младшего школьного возраста – благоприятное время для формирования представления об измерении. Дети 5 – 8 лет узнают о назначении различных измерительных приборов и приспособлений (линейка, транспортир, часы, весы, термометр), активно осваивают приемы проведения различных измерений, осознанно употребляют понятия, обозначающие единицы измерения. Иногда бывает трудно объяснить принцип действия того или иного прибора, поэтому на помощь родителям и педагогам приходят модели, которые помогают ребенку понять, как действует приспособление для измерения.

Мы расскажем пошагово, как сделать из картона термометр. Такой градусник из бумаги можно будет использовать на занятиях по ознакомлению с окружающим в детском саду или на уроках математики и природоведения в начальных классах школы при ведении календаря погоды. Также термометр из картона, сделанный своими руками, можно повесить на стену в детской комнате. Благодаря модели ребенку легче будет понять, что такое ноль, что означают отрицательные и положительные числа, установить связь между показаниями прибора и изменениями в природе или в телесных ощущениях.

  • светлый картон или полукартон;
  • толстые нити красного и белого цвета;
  • иголка с большим ушком;
  • линейка,
  • автоматическая ручка или яркий фломастер;
  • карандаш.

  1. Вырезаем из картона полоску размером 12х5 см.
  2. Наносим на шкалу разметку карандашом от – 35 градусов до +35 градусов Цельсия, затем обводим ручкой или фломастером. Если у вас имеется принтер можно скачать изображение шкалы с интернета или создать ее самому, а потом распечатать на бумаге и наклеить для прочности распечатку на картон. Такая модель будет эстетичнее.
  3. Связываем между собой концы красной и белой нитей.
  4. В иглу вдеваем нить красного цвета, прокалывая в самой нижней части шкалы термометра. Затем вдеваем белую нить и прокалываем иглой верхнюю точку шкалы. На обратной стороне термометра из бумаги выправляем концы нитей. Модель для измерения температуры воздуха готова!

Объяснив ребенку, как действует прибор, измеряющий температуру воздуха, можно поиграть с ним в игру с передвижением двухцветной нити «Что бывает?» Красный показатель находится на минусовой отметке — ребенок может перечислять, что происходит в природе: «На улице холодно, идет снег, лужи покрылись льдом, люди надели теплые куртки, шапки, варежки» и т.д. Если показатель на плюсовой температуре, ребенок вспоминает, что происходит в природе, когда тепло.

Для детских сюжетно-ролевых игр «Дом» и «Больница» можно сделать своими руками медицинский градусник из картона.

Как сделать градусник из картона?

  1. На картоне рисуем форму, аналогичную форме медицинского градусника для измерения температуры тела. Наносим шкалу с соответствующими температурными показателями.
  2. В нижний показатель 35 градусов, вставляем красную нить, в верхний показатель 42 градуса, вставляем белую нить. Также скрепляем нити между собой, лишнее отрезаем.
  3. Когда модель медицинского градусника будет готова, хорошо бы объяснить ребенку, какая температура тела бывает у здоровых людей, какая у больных, что значит «повышенная», «высокая» и «пониженная» температура. Теперь можно измерять температуру всем «больным» куклам, а также использовать градусник в играх с подружками. Кто знает, может быть в будущем ваш малыш захочет быть медицинским работником, благодаря детским играм?!

Подобные модели, способствующие умственному развитию ребенка, очень хорошо делать, привлекая к изготовлению самих детей. Поделки, сделанные собственными руками, особенно радуют маленьких мастеров и побуждают относиться к предметному миру более ответственно и бережно.

Бесконтактный термометр: как сделать инфракрасный градусник своими руками?

Главная страница » Бесконтактный термометр: как сделать инфракрасный градусник своими руками?

Не только для медицинского измерения температуры нужен градусник без контакта. На практике отладки схем электроники, тестирования новых конструкций аппаратного обеспечения и т.п. может успешно применяться бесконтактный термометр. Сильно нагревающиеся электронные компоненты, в таком случае, проверяются без риска получения ожога.

Основа инфракрасного бесконтактного градусника

Аппарат такого типа, конечно же нужен каждому электронщику. И было бы правильным говорить, что настоящий электронщик всегда испытывает желание сделать электронику своими руками, в том числе технический градусник. Поэтому рассмотрим тему – как сделать бесконтактный термометр своими руками на основе инфракрасного сенсора.

Своего рода «тепловую пушку» доступно построить своими руками на базе популярного набора «Arduino». Схема построения требует применения бесконтактного измерительного модуля температуры типа MLX90614.

Благодаря этому устройству, прибор успешно подходит не только для измерения температуры компонентов электронных схем, но также для контроля температуры тела живых организмов.

Один из вариантов исполнения измерительного и преобразующего модуля MLX90614, который необходим для изготовления своими руками электронного инфракрасного градусника

Кроме того, созданный своими руками бесконтактный термометр достаточно точно измеряет температуру:

  • различных поверхностей,
  • воздушных потоков вентиляции,
  • режимов и деталей систем кондиционирования,
  • частей автомобильных и других двигателей.

Собственно, бесконтактные термометры широким ассортиментом доступны на коммерческом рынке. Однако цена таких устройств, но главное – творческий интерес, заставляют любителя электронщика применить собственные руки для изготовления градусника.

Что нужно для создания бесконтактного термометра?

Рассмотрим в подробностях, какие электронные компоненты и прочие комплектующие потребуются для самостоятельного производства бесконтактного инфракрасного градусника. Список нужных составляющих следующий:

  1. Набор конструктора электронщика «Arduino Pro».
  2. Модуль измерительный инфракрасный MLX90614.
  3. Контроллер SSD1306 информационного дисплея.
  4. Лазерный диод.
  5. Батарея питания (крона) на 9 вольт.
  6. Кнопка без фиксации
  7. Клемма контактор для кроны.
  8. Соединительные проводники.

Модуль измерительный MLX90614 — продукт «Melexis Microelectronics», представляет композицию двух устройств. Одним устройством выступает инфракрасный термический сенсор, другим — устройство обработки сигналов DSP (вычислительный элемент).

Модуль измерительный бесконтактного термометра работает на принципах закона Стефана-Больцмана. Согласно этому закону, все объекты излучают инфракрасную энергию. Причём интенсивность энергии прямо пропорциональна температуре объекта.

Чувствительный элемент модуля измеряет количество ИК-энергии, излучаемой целевым объектом. В свою очередь, вычислительный модуль преобразует полученное значение 17-разрядным АЦП и выводит уже данные температуры через протокол связи I2C.

Модулем измеряется как температуру объекта, так и температура окружающей среды для калибровки бесконтактного термометра. Характеристики измерительного модуля типа MLX90614 приведены в техническом описании (datasheet MLX90614).

Эффективное расстояние между сенсором и объектом

Одной из важнейших технических характеристик бесконтактного термометра является оптимальная величина расстояния между датчиком и объектом, в границах которой получается точный результат измерений.

Значение этого расстояния, как правило, напрямую связано с техническим термином «Поле зрения» (FOV). Так вот для постройки бесконтактного термометра своими руками используется датчик, значение FOV которого около 80°.

Так называемое «поле зрения» инфракрасного сенсора, которым определяется степень чувствительности объекта с точки зрения точного определения температуры

Если применить графику, диапазон чувствительности устройства логично отобразить конической формой, конус которой расширяется по мере удаления от точки восприятия датчика. Соответственно, по мере удаления от измерительного объекта зона чувствительности прибора увеличивается вдвое.

Таким образом, каждый 1 см удаления бесконтактного термометра от контрольного объекта приводит к увеличению зоны чувствительности на 2 см и как результат — к снижению точности измерения.

Практика применения самодельного бесконтактного термометра показала оптимальное расстояние от объекта не более 2 см.

Конструкция бесконтактного термометра своими руками предполагает размещение лазерного диода недалеко от сенсора, чтобы контролировать направленность и чувствительную область датчика.

Принципиальная схема самодельного инфракрасного термометра

Электронная схема прибора относительно проста, не представляет особых сложностей для сборки своими руками.

Электронная схема включения набора Arduino как функционального элемента бесконтактного термометра: 1 – модуль Arduino Uno; 2 – измерительный модуль MLX90614

Фактически представленной схемой задействованы всего четыре функциональных линии, две из которых линии питания и другие две линии связи SDA и SQL. В составе схемы бесконтактного термометра под сборку своими руками используется минимум компонентов обвязки:

  • два постоянных резистора номиналом 4,7 кОм,
  • один постоянный конденсатор сглаживания номиналом 0,1 мкФ.
  • два готовых электронных модуля.

Соответственно, к модулю Arduino Uno подключается информационный дисплей – модуль SSD1306 OLED или аналогичный. Схему подключения этого модуля легко отыскать среди публикаций, рассматривающих работу с Arduino.

Какой необходим корпус под градусник своими руками?

Здесь фантазии электронщиков-любителей ограничиваются только лишь существующими возможностями и расходной ценой. Как правило, корпус бесконтактного термометра выглядит удобным и практичным, если сделан в образе пистолета.

Такую конструкцию комфортно удерживать в руках и направлять детектор на контрольный объект. Самодельный «пистолет» бесконтактного термометра допустимо изготовить из разных материалов. Удачно подходит:

  • пластик,
  • лёгкие металлы,
  • даже картон может стать подходящим материалом.

Пример корпуса бесконтактного термометра, сделанного своими руками, показан на картинке ниже:

Таким, примерно, достаточно эксклюзивным и оригинальным может выглядеть корпус самодельного бесконтактного термометра, внутри которого вмещаются все рабочие модули

Корпус прибора изготавливается не только с учётом размещения всех электронных модулей, но также с учётом размещения элемента питания, как правило, батареи типа «Крона».

Как запрограммировать Arduino на бесконтактный термометр?

Программирование модуля Arduino преследует цель получения значения температуры от измерительного модуля MLX90614 с последующим отображением на OLED-дисплее Arduino. Содержимое имеющегося программного кода упрощённое, благодаря разработанной библиотеке чтения данных MLX90614. Библиотека доступна для загрузки здесь.

Загруженная библиотека добавляется к Arduino IDE командой «Sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library» с указанием месторасположения загруженного ZIP-файла.

Также потребуется выполнить инструкции по взаимодействию OLED дисплея с модулем Arduino, установить необходимые библиотеки для модуля дисплея OLED.

Код бесконтактного термометра под Arduino загружается внешним программатором TTL или аналогичным. Затем останется подать питание, нажать кнопку активации бесконтактного термометра. Если всё сделано правильно, лазерный луч отобразится на контрольном объекте, а температура объекта отобразится на OLED-экране.

При помощи информации: TheoryCircuit

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
Adblock
detector