При округлении до целого числа в экспериментальных настройках наблюдалось снижение точности измерений до ближайшего градуса на аналоговых шкалах. В отличие от этого, цифровые индикаторы не демонстрируют подобной проблемы, обеспечивая корректное отображение полученной температуры.
Как сделать термометр своими руками?
Термометр — это устройство, которое присутствует практически в каждом доме. Он незаменим, так как позволяет узнать текущую температуру воздуха за окном, что полезно в различных ситуациях. Основная часть людей предпочитает покупать термометры в специализированных магазинах, но на самом деле создать хороший термометр самостоятельно вполне реально. В этой статье мы рассмотрим, как это сделать грамотно.
Принцип работы
Перед тем как приступить к самостоятельному изготовлению термометра, есть необходимость разобраться в том, как он функционирует. Также важно иметь представление о конструкции будущего прибора и изучить все компоненты, которые в нём будут использоваться. В наши дни многие выбирают электронные термометры, которые различаются по форме и размерам. Ознакомимся с принципом работы современных термометров, взяв за пример электронные устройства.
Производительность материалов, из которых изготовлены термометры, напрямую зависит от температуры окружающей среды. Исходя из этого, проектируется электронная схема термометра. Обычно в его комплект входит термопара — устройство, состоящее из двух металлов, сваренных между собой. На их поверхности имеются специальные контактные площадки, которые подключаются к измерительной схеме. При нагревании или охлаждении этих контактов возникает термоэлектродвижущая сила, которую фиксирует электроника устройства.
В современных и усовершенствованных термометрах вместо традиционных термочувствительных элементов используются кремниевые диоды.
Данный полупроводниковый элемент характеризуется зависимостью вольтамперной характеристики от температурных условий. Проще говоря, при прямом включении значение падения напряжения на переходе изменяется в зависимости от уровня нагрева полупроводника.
Все полученные данные обрабатываются и выводятся на дисплей. Таким образом, пользователь может получить всю необходимую информацию о текущей температуре. Современные цифровые градусники имеют возможность фиксировать изменения температуры в диапазоне от -50 до 100 градусов Цельсия.
Аналоговый термометр
Начнём с простейшего способа создания домашнего термометра, который не требует знаний в области электроники. Для этого потребуется:
- бутылка или любая небольшая емкость, чтобы соломинка практически полностью помещалась в неё;
- пластилин;
- тушь или краситель;
- прозрачная или матовая коктейльная соломинка;
- жидкость, содержащая спирт (например, духи, одеколоны, водка или аналогичные);
- вода.
Рецепт изготовления: наполняем емкость примерно до края смесью воды и спирта в равных пропорциях. Затем добавляем краситель и тщательно перемешиваем. Опускаем соломинку в жидкость до половины объёма и фиксируем её с помощью пластилина, аккуратно замазывая промежуток между соломинкой и стенками емкости.
Позади получившегося индикатора размещаем лист бумаги, на котором в зависимости от показаний эталонного градусника и уровня жидкости в соломинке отмечаем градусные значения.
Точность устройства зависит исключительно от качественной разметки индикатора. Возможные пределы измеряемой температуры находятся в пределах от −40 °C до +90 °C.
Простой электронный
Чтобы создать электронный термометр, понадобится немного более сложная конструкция. В качестве индикатора температуры здесь используется амперметр с чувствительностью 50 мкА, а сигналом служит терморезистор типа СТЗ-19 с номиналом сопротивления 10 кОм. У этого терморезистора существует множество аналогов различных производителей на случай, если не удастся найти именно его.
Для создания электронного термометра понадобятся следующие компоненты:
| 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 режимов: калибровка/измерение | |
| PA1 | Любой микроамперметр с пределом 50 мкА. Желательно использовать максимальную длину шкалы для удобства разметки. |
Схема
Следует отметить, что терморезистор R8 необходимо вынести отдельно на двух проводах от остальных компонентов, чтобы тепло от них не влияло на итоговые показания. В остальном схема электронного термометра представлена на изображении:
Наладка
Перед тем как приступить к градуировке шкалы микроамперметра по температурным показаниям, необходимо настроить общее сопротивление R6 и R7 на значение, равное тому, которое выдает R8 при эталонной минимальной температуре, которую вы собираетесь использовать в измерениях. Цепь R6-R7 будет использоваться только во время калибровки, и ее можно будет аккуратно демонтировать после завершения настройки.
Скорректировав параметры, используя рекомендации, поворотом R2 в режиме калибровки приводим стрелку PA1 в нулевое положение. При этом настройка R3 должна находиться на среднем значении.
После переключения самодельного термометра в режим измерения, проводим тестирование терморезистора, нагревая воздух или жидкость до известной температуры и отмечаем её на шкале микроамперметра. То же самое проделываем с другими эталонными показаниями градусника.
После завершения настройки прибора, резисторы R4, R6 и R7, а также переключатель S2 можно убрать, соединив минусовой контакт амперметра напрямую с точкой соединения R5 и R8.
Точность и пределы
Несмотря на простоту конструкции, электронно-аналоговый датчик обладает высокой точностью — до 0.1 градуса Цельсия. Пределы зависят преимущественно от минимальной температуры, с которой устанавливается нуль шкалы, а также от максимального уровня нагрева, при котором терморезистор может ещё функционировать. Для СТЗ-19 предел рабочего температуры чуть выше 110 ºC.
Актуальные вопросы преподавания технологии в условиях реализации ФГОС
Дополнительная скидка: 10% (только до 8 ноября)
К данной скидке мы можем добавить скидку Вашего образовательного учреждения, которая зависит от количества ваших коллег, прошедших курсы «Инфоурок».
В настоящий момент дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%) предоставляются 67.029 образовательным учреждениям. Чтобы узнать, какая скидка действует для всех сотрудников вашего учреждения, войдите в свой личный кабинет «Инфоурок».
- Сейчас обучается 276 человек из 62 регионов.
- Этот курс уже прошли 1 132 человека.
Описание презентации по отдельным слайдам:
2 слайд Вопрос:
Как называется прибор, с помощью которого мы определяем температуру?
3 слайд Термометр — прибор для измерения температуры.
И в жару, и в мороз
За окном стеклянный нос.
Чтоб в любое время года
Знали мы, что за погода.
5 слайд Термометры бывают:
Комнатные
Медицинские
Водные
Уличные
9 слайд Никогда не забывайте!
В трубке медицинских термометров обычно содержится ртуть. Это опасное вещество. Пока ртуть запаяна в градуснике, она безопасна. Если же градусник разобьётся, ртуть вытечет и может нанести вред вашему организму. Поэтому нужно очень осторожно обращаться с таким прибором и не давать его в руки маленьким детям.
11 слайд Во Владимире летом температура может достигать +25 градусов, а зимой бывает около -15-20 градусов. В городах, расположенных севернее, температура может опускаться до -50 градусов.
Производители термометров не могут знать, куда именно попадет их изделие, поэтому шкалу они делают универсальной, чтобы можно было использовать термометр по всей стране.
12 слайд Рассмотрим, как устроен термометр.
Что вы видите? Назовите части термометра, если знаете.
Основные части термометра — это стеклянная трубка, наполненная жидкостью, и шкала (пластина с делениями). Каждое деление на шкале обозначает по одному градусу. В середине шкалы находится ноль — это граница между градусами тепла и градусами холода. Конец столбика жидкости в трубке термометра указывает на число градусов.
Преимущества и недостатки
К преимуществам самостоятельно изготовленного прибора можно отнести:
- простой процесс изготовления;
- возможность использовать дешёвые подручные материалы, что делает его экономически выгодным;
- не требуется применения агрессивных веществ — жидкость для измерения может быть смесью воды и спирта;
- простой в использовании;
- долгий срок службы.
Тем не менее, есть и ряд недостатков:
- электронные модели имеют более сложные схемы конструкции;
- для электронных или цифровых изделий требуется приобретение специализированных плат и компонентов;
- иногда такие устройства могут выдавать неточные измерения.
Самодельные термометры — это отличный способ сэкономить на покупке новых приборов. Изготовленный своими руками прибор будет значительно долговечнее, чем дешёвые измерительные устройства.
Опубликовано 19.02.2018 Обновлено 05.04.2021 пользователем digrand
Мастер по ремонту стиральных машин, посудомоечных машин, холодильников, кулеров, кондиционеров, варочных панелей, духовых шкафов и другой бытовой техники. Имеет более 7 лет опыта работы и профильное техническое образование.
Общественная оферта о заключении договора пожертвования
(Директор: ),
предлагает гражданам сделать пожертвование на ниже приведенных условиях:
1. Общие положения
1.1. В соответствии с пунктом 2 статьи 437 Гражданского кодекса Российской Федерации данное предложение является публичной офертой (далее — Оферта).
1.2. В настоящей Оферте употребляются термины, имеющие следующее значение:
Пожертвование — это дарение вещи или права в общеполезных целях;
Жертвователь — граждане, делающие пожертвования;
Получатель пожертвования — .
1.3. Оферта действует бессрочно с момента ее размещения на сайте Получателя пожертвования.
1.4. Получатель пожертвования вправе отменить Оферту в любое время, удалив её со страницы своего сайта в Интернете.
1.5. Недействительность одного или нескольких условий Оферты не влечёт недействительность всех остальных условий Оферты.
2. Существенные условия договора пожертвования:
2.1. Пожертвование используется для содержания и ведения уставной деятельности Получателя пожертвования.
2.2. Сумма пожертвования определяется Жертвователем.
3. Порядок заключения договора пожертвования:
3.1. В соответствии с пунктом 3 статьи 434 Гражданского кодекса Российской Федерации, договор пожертвования заключается в письменной форме путем акцепта Оферты Жертвователем.
3.2. Оферта может быть акцептована путём перечисления Жертвователем денежных средств в пользу Получателя пожертвования платежным поручением по реквизитам, указанным в разделе 5 Оферты, с обязательным указанием в строке назначение платежа: пожертвование на содержание и ведение уставной деятельности, а также с использованием пластиковых карт, электронных платежных систем и других средств и систем, позволяющих Жертвователю перечислять денежные средства Получателю пожертвования.
3.3. Любое из действий, предусмотренных в пункте 3.2. Оферты, будет считаться акцептом Оферты в соответствии с пунктом 3 статьи 438 Гражданского кодекса Российской Федерации.
3.4. Датой акцепта Оферты, то есть датой заключения договора пожертвования, является дата поступления пожертвования в виде денежных средств от Жертвователя на расчётный счёт Получателя пожертвования.
Как играть с медицинским термометром из картона
После завершения изготовления термометра из картона первым делом объясните ребенку, для чего он нужен, и как правильно пользоваться этим измерительным прибором. Также расскажите ему, какой должна быть температура тела у здорового человека, и каковы нормальные показатели для больного. Научите ребенка правильно ставить градусник. Разъясните ему, что означает повышенная или пониженная температура тела. Возможно, в будущем вашему ребенку захочется стать врачом благодаря такой игре. Научите его безопасному обращению с данным прибором.
Лучший способ обучения — это совместное создание термометра. В процессе обсуждения можете рассказать ребенку, что такое термометр, для чего он нужен, как им правильно пользоваться, а также в каких единицах производится измерение температуры.
Суть устройства
Термометр, также известный как градусник, предназначен для измерения температуры окружающей среды. Первое устройство подобного рода было изобретено в 1714 году немецким физиком Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом. Он использовал прозрачную запаянную колбу, внутри которой находился спирт. Позже в качестве рабочей жидкости была применена ртуть. Однако шкала аналоговых измерителей, которая используется и сейчас, была разработана лишь через 30 лет шведским астрономом и метеорологом Андерсом Цельсием. В качестве начальных точек он предложил использовать температуру тающего льда и кипения воды.
Любопытно, что изначально число 100 было отмечено на шкале как температура таяния льда, а ноль соответствовал точке кипения. Впоследствии шкала была перевернута. По одной из версий это сделал сам Цельсий, а по другой — его соотечественники, ботаник Линней и астроном Штремер.
В скором времени производство ртутных термометров было налажено на промышленных мощностях. Однако со временем из-за ядовитости ртутную жидкость стало заменять на спирт, и затем были предложены новые типы устройств — цифровые. В настоящее время термометры считаются обязательным атрибутом любого домашнего хозяйства. В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения была принята Минаматская конвенция, направленная на сокращение использования ртутных термометров, с окончательным прекращением их использования к 2022 году.
Таким образом, благодаря своим превосходным характеристикам цифровые термометры практически не имеют конкурентов. Продаваемые спиртовые устройства уступают им по точности и комфорту восприятия данных.
Электронные модели позволяют разместить устройство в любом месте, так как в помещении требуется установить лишь небольшой датчик, соединенный с прибором. Такие термометры широко используются в различных технологических процессах, включая промышленность, строительство, сельское хозяйство и энергетику. С их помощью осуществляется контроль за:
- температурой воздуха в производственных и жилых помещениях;
- нагревом сыпучих продуктов;
- состоянием вязких материалов.
Принцип работы
Перед началом создания электронного термометра следует детально изучить его принцип действия и определиться с составными элементами конструкции. Промышленные электронные термометры различаются по их размерам и назначениям. Однако все они строятся на сходных принципах работы.
Проводимость материала изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, что и используется для проектирования схемы электронного термометра. В большинстве случаев в конструкции применяется термопара — это электронный прибор, состоящий из двух сваренных металлов. На поверхности каждого из них имеется контактная площадка, поддерживающая связь с измерительной схемой. При нагреве или охлаждении контактов возникает термоэлектродвижущая сила, которая регистрируется платой электроники.
В современных устройствах вместо традиционного термочувствительного элемента используется кремниевый диод. Это полупроводниковый радиоэлемент, у которого наблюдается зависимость вольт-амперной характеристики от температурных изменений. Иными словами, при прямом подключении (током от анода к катоду) уровень падения напряжения на переходе меняется в зависимости от температуры полупроводника.
Все обработанные данные выводятся на экран, с которого их может снять пользователь. Цифровые градусники позволяют фиксировать изменения температуры в диапазоне от -50 °C до 100 °C.
