Электронный термометр с выносным датчиком: как работает и как сделать градусник своими руками

Разновидности, устройство и принцип работы

В процессе развития и совершенствования технологий датчики температуры как измерительные устройства претерпели множество изменений и модернизаций. В связи с этим сегодня они имеют множество разновидностей и могут быть классифицированы по нескольким критериям. Например, они делятся на цифровые и аналоговые устройства в зависимости от того, как передаются и отображаются данные измерения температуры. Цифровые приборы являются более современными, поскольку имеют дисплей и осуществляют электронную связь; аналоговые приборы имеют циферблатный дисплей и используют электрические или механические методы измерения.

В зависимости от принципа действия все датчики можно разделить на.

• Термоэлектрический.
• Полупроводник.
• Измерение температуры.
• Терморезистивный.
• Акустика.
• Пьезоэлектрический.

Термоэлектрические

Термоэлектрические датчики основаны на принципе термопары (см. рис. 1) — все металлы имеют определенную валентность (количество свободных электронов на внешней орбите атома, не участвующих в жестких связях). Если существуют внешние факторы, придающие свободным электронам дополнительную энергию, они могут покинуть атом и образовать движение заряженных частиц. В случае двух металлов с разными потенциалами отбора электронов и последующего нагрева спая возникает разность потенциалов, известная как эффект Зеебека.

Рисунок 1. Конструкция термопар

На практике существует несколько типов термоэлектрических датчиков температуры, которые в соответствии с пунктом 1.1 национального стандарта R 50342-92 классифицируются как

• Вольфрамо-вольфрамовые (TVR) — для использования в средах с высокой рабочей температурой около 2000°C.
• Платина-родий-платина (PRP) — дорогостоящие и высокоточные, они используются для лабораторных измерений.
• Платина-родиевая-платина (PPP) — оснащены металлическими и керамическими изолированными защитными трубками с высокими температурными пределами.
• Хромоалюминиевые (TXA) — широко используются в промышленности, способны выдерживать диапазон температур до 1200°C, применяются в кислой среде.
• Хромированная медь (TCK) — характеризуется предельной средней температурой и может устанавливаться только в некоррозионных средах.
• Хром Константан (TCK) — подходит для газовых смесей и дисперсных аэрозолей с нейтральными или слабокислыми компонентами.
• Nitrosil-Nisil (TNN) — для установок в среднем диапазоне температур, но с длительным сроком службы.
• Медно-константиновые (ТМК) — характеризуются минимальным температурным пределом до 400°C, но также устойчивы к влажности и некоторым категориям агрессивных сред.
• Железо-Константин (ICC) — для использования в сжиженных средах или вакуумных средах.

Универсальность этого датчика температуры на основе термопары позволяет охватить все сферы деятельности человека.

Полупроводниковые

Изготавливаются из кристаллов с заранее определенными вольт-амперными характеристиками. Эти датчики температуры работают в режиме переключения полупроводников, подобно классическому биполярному транзистору, и нагреваются до степени, сравнимой с потенциалом, приложенным к базе. При повышении температуры полупроводниковый датчик начнет выдавать более высокое значение тока. Обычно сам полупроводник не используется для измерения тепла, а подключается через схему усилителя (см. рис. 2).

Рисунок 2. Подключение полупроводникового датчика через усилитель

Они характеризуются широким диапазоном измерений и возможностью адаптации датчика к рабочим параметрам устройства. Высокоточный тип с низкой зависимостью от времени работы Компактные размеры, поэтому легко встраиваются в схемы, радиодетали и т.д.

Пирометрические

Чувствительное использование датчиков измерения температуры позволяет обнаружить даже самые незначительные различия в температуре на поверхности любого объекта. Сам датчик представляет собой матрицу, которая реагирует на определенную частоту в диапазоне температур. Этот принцип лежит в основе бесконтактных термометров, которые широко использовались в войне против коронавирусов. Кроме того, они активно используются для теплового мониторинга конструктивных элементов, оборудования, зданий и сооружений.

Рис. 3. Принцип работы термометрического датчика

Терморезистивные

Эти датчики температуры основаны на термисторах — устройствах с определенным сопротивлением, которое зависит от степени нагрева основного материала. При повышении температуры меняется проводимость сопротивления, поэтому вы можете контролировать состояние нужного объекта.

Основным недостатком термисторных датчиков является небольшой диапазон измеряемых ими температур, но они могут обеспечить хороший шаг измерений и высокую точность до десятых или сотых долей градуса Цельсия. Из-за этого их часто циклируют с усилителями для расширения рабочих пределов.

Акустические

Акустические датчики температуры работают путем определения скорости распространения звука в зависимости от температуры материала или поверхности. Сам датчик сравнивает скорость звука, создаваемого источником звука, которая будет меняться в зависимости от степени нагрева (см. Рисунок 4). Этот тип является бесконтактным и позволяет проводить измерения в труднодоступных местах или в зонах повышенного риска.

Рисунок 4. Акустический датчик температуры

Пьезоэлектрические

Работа датчика основана на диффузионном эффекте вибрации кристалла кварца при пропускании через него электрического тока. Однако в зависимости от температуры окружающей среды частота колебаний кристалла меняется. Принцип регистрации изменения температуры заключается в измерении частоты колебаний и последующем сравнении ее с установленным градуировочным значением при различных температурах.

Схемы подключения

Основные различия в подключении температурных датчиков обусловлены областью применения и особенностями конструкции. Поэтому в рамках данной статьи мы рассмотрим некоторые из наиболее распространенных и интересных вариантов. Это соединения с использованием двухпроводных и трехпроводных схем.

Рисунок 5. Варианты двухпроводного подключения

На рисунке 5 показано двухпроводное соединение для измерительного прибора. Этот принцип рекомендуется для всех температурных датчиков с небольшим расстоянием до контролируемого объекта. Поскольку сопротивление самого датчика Rt незначительно зависит от сопротивления соединительных проводов R1 и R2, коррекция измерения будет минимальной.

Рисунок 6. Схема трехпроводного подключения

Для больших расстояний, начиная со 150 м, датчик следует подключать в трехпроводной конфигурации, что значительно снизит погрешность измерений из-за сопротивления проводов R1, R2 и R3.

Рисунок 7. Схема подключения датчика температуры двигателя

Практически в каждом современном автомобиле постоянно контролируются температурные параметры двигателя. Поэтому использование датчиков является обязательным требованием безопасности. Согласно двухпроводной схеме (рис. 7), датчик подключен одним проводом к отдельно стоящей ручке капота, которая никак не подключена к цепи. Второй провод подключается к блоку сигнализации в установленном порядке, в зависимости от типа.

Рисунок 8. Схема подключения цифрового датчика температуры

На рисунке 8 показан пример подключения цифрового датчика Dallas. Это модель с тремя контактами, первый из которых, согласно схеме распиновки GND, подключен к контакту заземления микроконтроллера, второй DATA подключен к контакту PIN2, а третий — к клемме питания +5В. Между третьим и вторым контактами подключен резистор 4,7 кОм.

Примение

Области применения датчиков температуры варьируются от бытовых приборов до промышленного, сельскохозяйственного, военного и аэрокосмического оборудования. Вы можете найти их в нагревательном оборудовании дома, например, в котлах, духовках, пористых сковородах или тостерах.

В тяжелой промышленности датчики тепла позволяют контролировать степень нагрева печи, воздух в рабочей зоне и состояние нагретых поверхностей. В медицине они используются для контроля температуры в труднодоступных местах или для упрощения различных процедур.

Многие автомобилисты регулярно сталкиваются с анализаторами температуры, которые контролируют состояние масла или других охлаждающих жидкостей. На железнодорожной сети они контролируют нагрев осей и колесных пар. В энергетической промышленности они используются для проверки качества адгезии в местах контакта и на поверхностях.

Как подобрать?

При выборе датчика температуры необходимо учитывать следующие критерии

• Контактная модель, если датчик будет находиться в контакте с измеряемой средой или внутри нее, или бесконтактная модель, если он расположен вне объекта.
• Условия и состояние рабочей среды (влажность, агрессивные вещества и т.д.) должны быть подходящими для датчика.
• Процедура и градация измерений должны обеспечивать простоту эксплуатации датчика и устройства.
• Если в процессе эксплуатации необходимо заменить датчик, следует установить сменное исполнение.
• При выборе датчика температуры для замены неисправного лучше всего использовать его VIN-номер.
• Пределы рабочих температур должны охватывать все возможные значения нагрева, некоторые из которых перечислены в таблице ниже.

Таблица: Температурные пределы для термоэлектрических датчиков

Тип	Состав	Диапазон температур
T	Медь/проводник	от -250°C до 400°C
J	Железо/Константан	-180°C до 750°C
E	Хром/Константин	от -40°C до 900°C
K	Хром/Алюминий	-180 °C до 1 200 °C
S	Сплав платины с родием (10%)/платина	от 0 °C до 1 700 °C
R	Сплав платины с родием (13%)/платина	от 0 °C до 1 700 °C
B	Платино-родиевый сплав (30%) / Платино-родиевый сплав (6%)	от 0 °C до 1 800 °C
N	Нихрозил / нисил	от -270 °C до 1280 °C
G	Вольфрам / рений (26 %)	от 0 °C до 2 600 °C
C	Вольфрам-рениевый (5 %) / вольфрам-рениевый (26 %)	от 20 °C до 2 300 °C
D	Вольфрам-рениевый (3 %) / Вольфрам-рениевый (25 %)	от 0 °C до 2 600 °C

Как изобрели градусник: история зарождения

Современный термометр получил свою нынешнюю форму по Фаренгейту еще в 1723 году. Первоначально он наполнил трубку спиртом, но позже заменил его на ртуть. Он использовал нулевую точку своего манометра для измерения температуры снега, смешанного с аммиаком или солью, и в «начале замерзания воды» он показывал 32°, при этом температура тела здорового человека во рту или под мышками была эквивалентна 96°.

Шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий в 1742 году определил эти две постоянные точки, но первоначально он установил 0° как точку кипения и 100° как точку замерзания. Позже, после смерти Цельсия, его современники Карл Линней и Мортен Стромер изменили шкалу, перейдя от 0° к температуре плавления льда и 100° к температуре кипения воды. В таком виде весы оказались очень удобными, получили широкое распространение и используются до сих пор.

В 1848 году британский физик Уильям Томсон (он же лорд Кельвин) показал, что можно создать абсолютную температурную шкалу, нулевая точка которой не зависит от природы воды или вещества, заполняющего термометр. Начальной точкой шкалы Кельвина является абсолютный ноль: -273,15°C. При этой температуре тепловое движение молекул прекращается, и дальнейшее охлаждение тела становится невозможным. Далее давайте разберемся, как работает термометр.

Как работает градусник: что в нём

Термометр измеряет температуру через стеклянную трубку, запаянную ртутью, которая расширяется или сжимается при повышении или понижении температуры. При повышении температуры колба, заполненная ртутью, расширяется, превращаясь в капиллярную трубку. Скорость его расширения калибруется на стеклянной шкале.

Ртутные термометры основаны на принципе расширения жидкости. Ртуть — это металл, который при комнатной температуре находится в жидком состоянии (начинает плавиться при температуре -38,8°C). Когда устройство соприкасается с кожей, оно начинает постепенно нагреваться. 0 объявлений — продолжение ниже 0 0 объявлений — продолжение ниже

Но как работает термометр «внутри»? Принцип работы жидкостного термометра заключается в изменении объема жидкости, залитой в термометр, в ответ на изменение температуры окружающей среды. Спирты (этиловый, метиловый, пропиловый), пентан, толуол, дисульфид углерода, ацетон, амальгама таллия и галлия используются в качестве нервных наполнителей в термометрах. В современных медицинских термометрах токсичная ртуть заменена на безопасный для человека сплав галлия — 68,5% галлия, 21,5% индия и 10% олова.

Предназначение: почему ртуть в градуснике не опускается обратно

Вы когда-нибудь задумывались, почему нужно трясти термометр? Давайте разберемся в сути этого вопроса. Термометр, предназначенный для измерения температуры тела, должен сохранять свои показания после использования. Для этого ртутная колба соединяется с измерительной трубкой через тонкую капиллярную трубку, по которой ртуть, нагретая теплом тела, стекает в измерительную трубку в виде капель воды. Из-за отсутствия обратного давления в трубке жидкий металл не может вернуться в колбу, и для того, чтобы сбросить термометр, его необходимо несколько раз встряхнуть, чтобы втянуть ртуть в капиллярную трубку и колбу.

Вполне вероятно, что термометр был разработан таким образом, чтобы врач или медсестра могли потратить время на «чтение» термометра, который в противном случае начал бы показывать более низкую температуру, как только его вынули изо рта пациента или откуда-либо еще. Неудобно, не так ли?

Обратите внимание, что вы не охлаждаете термометр, встряхивая его — вы выталкиваете жидкость обратно в резервуар с дополнительной силой, создаваемой ускоряющимся движением.

Описание конструкции

Термометры с выносным зондом — это цифровые приборы, способные измерять температуру воздуха, воды и других жидкостей, сыпучих и мягких веществ, в зависимости от модели. Они выполняют свою задачу с помощью двух термисторов. Один находится в корпусе устройства, а другой — в проводном датчике. Все приборы оснащены электронным дисплеем, на котором отображаются результаты измерений. Некоторые устройства в каталоге имеют несменные зонды, а некоторые — сменные. Некоторые модели оснащены настраиваемым звуковым сигналом при достижении минимальной и максимальной температуры.

Применение

Портативные цифровые термометры могут использоваться для физического измерения температуры в различных условиях, таких как заводы, холодильные камеры и другие экстремальные температурные условия. Они могут быть использованы в следующих областях применения

• В таких отраслях, как химическая, пищевая, нефтяная и газовая.
• Жилищные и коммунальные услуги.
• Фармацевтические препараты.
• Строительство.
• Сельское хозяйство.
• Метеорология.
• Электроэнергетическая промышленность.

Характеристики

При выборе термометра с выносным зондом стоит обратить внимание на следующие параметры

• Тип носителя.
• Область применения.
• Диапазон температур.
• Относительная погрешность.
• Длина зонда.
• Количество сменных зондов (для некоторых моделей зонды можно приобрести отдельно).
• Напряжение.
• Длина кабеля.

Для вашего удобства на сайте Termarket можно быстро сравнить модели. Вам нужно только выбрать устройство, соответствующее вашим характеристикам. Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вы хотите получить консультацию по параметрам устройства перед его покупкой.

Принцип работы

Прежде чем вы броситесь делать хороший термометр самостоятельно, важно понять, как он работает. Также важно понять схему вашего будущего изделия и разобраться во всех задействованных цепях. В настоящее время многие люди выбирают электронные устройства, различающиеся по форме и размеру.

Давайте на примере этих приборов посмотрим, как работают современные термометры.

Эксплуатационные параметры материала напрямую зависят от температуры окружающей среды. Электронная схема термометров будущего разработана соответствующим образом. Как правило, в его конструкции используется термопара. Это электронное устройство, состоящее из двух металлов, сваренных вместе. На его поверхности находится специальная контактная площадка, которая подключается к измерительной цепи. Когда контакт нагревается или охлаждается, генерируется термоэлектрический потенциал. Появление и изменения отслеживаются и регистрируются электронной платой прибора.

В более новых и усовершенствованных приборах вместо обычного термочувствительного элемента используется кремниевый диод.

Полупроводниковый соединитель излучения характеризуется зависимостью вольт-токовой характеристики от значения температуры, которой он подвергается. Проще говоря, в случае прямого срабатывания падение напряжения на переходе изменяется в зависимости от степени нагрева полупроводникового элемента.

Все данные, обрабатываемые термометром этого типа, в конечном итоге отображаются на дисплее. Таким образом, пользователь может найти всю необходимую ему информацию о температуре. Современные модели цифровых термометров позволяют изменять температуру от -50 до 100 градусов Цельсия.

7 лучших электронных термометров с выносным датчиком

Электронный термометр работает по принципу воздействия окружающей среды на специальный датчик, управляемый программным обеспечением. Выносной датчик, входящий в комплект, позволяет разместить его на расстоянии от исследуемого объекта. В тестируемую среду погружается только зонд, расположенный на конце провода. Это особенно полезно при работе с экстремальными давлениями, опасными химическими веществами (кислотами, щелочами и т.д.), высокими температурами и любыми другими агрессивными средами. Эта подборка познакомит вас с семью типами электронных термометров с выносными датчиками. Особое внимание уделено характеристикам, преимуществам и недостаткам каждой модели.

DC-1 – широкий температурный диапазон

Модель проста в использовании. Он работает в широком диапазоне температур и дает достаточно точные показания влажности. Измеритель использует интерфейс ПК. Также предусмотрено подключение USB-кабеля. Электронный термометр имеет точность измерения 1,3%.

Он имеет очень высокую скорость калибровки. Оснащен датчиком типа «щуп». Подходит для использования в лабораторных условиях. Водонепроницаемость и пылезащищенность в соответствии со стандартом IP31. Поставляется в комплекте с термометром с зондом и батарейкой и инструкцией по применению.

Преимущество.

• Точное измерение.
• Простота в использовании.
• Разъем USB.
• Разумная цена — 540 р.

Недостатки.

• Недостатков не обнаружено.

Рекомендуем. 10 лучших температурных зондов 13 лучших термометров для воды 9 лучших термометров

DC-5 – датчик многоканального типа

Модель относительно дорогая, но цена вполне оправдана, так как устройство имеет множество преимуществ перед более дешевыми аналогами. Он имеет широкий температурный диапазон и низкий процент погрешности. В нем используется датчик многоканального типа. Электронный термометр имеет высокую скорость калибровки.

Как и его предшественник, DC-5 имеет интерфейс ПК. Водонепроницаемость и пылезащищенность соответствует протоколу IP32. Оснащен возможностью измерения уровня влажности. Подходит для использования в полевых условиях и в лаборатории.

Преимущество.

• Точные значения измерений.
• Простота в использовании.
• Проходное сопротивление до 6 Ом.

Недостатки.

• Относительно дорого — 2100 P.

Digital 320 – высокая скорость измерения

Цифровой термометр с выносным зондом имеет высокую скорость измерения — 1,2 секунды. Максимально допустимая погрешность составляет 0,8%, что дает право называть его одним из самых точных измерительных приборов. Здесь используется интерфейс серии PC.

Производитель вставил гнездо для кабеля USB в боковую часть устройства. Он подходит для лабораторных испытаний, как и большинство аналогичных моделей. Термометр работает от двух батареек, заряда которых хватает на три часа. С другой стороны, пользователи заметили некоторую задержку при запуске устройства.

Преимущество.

• Высокая скорость и точность измерений.
• Разъем USB.

Недостатки.

• Длительное время калибровки.
• Порог низкой температуры.
• Небольшая задержка при запуске.
• Относительно дорого — 1600P.

RST 77110 – контроль режима температуры в трёх режимах одновременно

Модель имеет широкий диапазон рабочих температур: от -50 до 200 градусов. Среди дополнительных функций можно отметить возможность сохранения значений температуры в памяти прибора. Выносной датчик является беспроводным и имеет радиус действия до 40 метров.

Устройство поставляется только с одним термометром, но можно подключить до трех. Устройство получает и передает данные каждые семь секунд. Питание осуществляется от батареек, входящих в комплект. Информативный дисплей имеет подсветку. Термометр измеряет температуру воздуха, жидкостей, смесей и почвы.

Преимущество.

• Для более удобной эксплуатации устройства имеется настенный кронштейн.
• Предусмотрена световая индикация.
• Выносной сенсор с металлическим щупом.
• Сигнал тревоги при превышении минимальных/максимальных значений.

Недостатки.

• Относительно дорого — P2300.

Ea2 EN209 – метеостанция

Модель работает в диапазоне от -40 до 50 градусов. Также можно определить уровень влажности на улице и в помещении в диапазоне от 20% до 99%. Другие функции включают прогноз погоды, будильник, часы и календари.

Значения последних хранятся в памяти устройства. Беспроводной дистанционный датчик можно использовать в радиусе 30 метров. Можно подключить до трех датчиков, но в комплект входит только один. Питание устройства может осуществляться как от сети, так и от батарей.

Преимущество.

• Имеется индикация уровня заряда.
• Информация отображается с использованием специальных символов и цифр.
• Можно выбрать единицы измерения.
• Дисплей имеет подсветку.

Недостатки.

• Относительно дорого — P5,000.

Ea2 AL803 – возможность измерения внешней и внутренней температуры

Модель имеет возможность измерения наружной и внутренней температуры. Рабочий диапазон устройства составляет от 0 до 50 градусов (в помещении) и от -40 до 50 градусов (на открытом воздухе). Он также может определять уровень влажности (диапазон от 20% до 99%). Питание устройства осуществляется от батареек типа ААА. На информативном монохромном дисплее отображается анимированный прогноз погоды. Имеется функция будильника, часы и календарь.

Преимущество.

• Небольшие размеры — 80 x 158 x 19 мм.
• Высокая точность измерения.
• Индикация уровня зарядки.

Недостатки.

• Работает только на батарейках.
• Относительно дорого — P2500.

Виды термометров, которые можно сделать своими руками

Такая инсталляция, сделанная вручную, прослужит дольше.

Однако, прежде чем приступить к его изготовлению, стоит разобраться в разновидностях термометров.

• Жидкостные устройства, которые обычно содержат жидкое вещество (спирт, ртуть).
• Устройства, работающие по механическим принципам, они имеют спиралевидную или лентообразную форму из металлических сплавов.
• Электронные термометры — они реагируют на изменение температуры металла. С помощью этих приборов можно проводить измерения в большом диапазоне температур — от -200 градусов до +850 градусов.
• Инфракрасные и другие оптические приборы, которые могут измерять температуру тела и других поверхностей. Измерения с помощью этих устройств обычно выполняются бесконтактным способом.
• Манометры, пирометры, электронагревательные приборы.

Можно сделать свой собственный термометр разных типов — жидкостный термометр, механический термометр с металлической спиралью или магнитной лентой, электронный термометр или цифровой термометр.

Самым простым вариантом будет изделие из картона, которое легко сделать.

Электронные и цифровые устройства требуют опыта и знаний в области электроники. Они могут быть изготовлены с использованием различных схем и должны быть правильно подключены. Обычно они используются в холодных помещениях.

Необходимые инструменты и материалы

Если вы решили сделать свой собственный термометр, вам следует подготовить все необходимые для этого материалы и инструменты. Есть много способов и много разных материалов, которые можно использовать для изготовления термометра — от дешевых и доступных до дорогих. Давайте посмотрим, что вам может понадобиться для создания такого полезного предмета.

• Правитель.
• Маркировка тонким маркером.
• Обычный коммерческий термометр (он понадобится для калибровки вашего домашнего продукта).
• Пластиковая бутылка (если термометр сделан из нее)
• Тонкая стеклянная или пластиковая трубка
• Клейкая лента.
• Специальная печатная плата (если вы собираетесь сделать более сложный электронный термометр).
• Легкий картон или полужесткий картон (который также можно использовать для изготовления термометра).
• Толстая белая или красная нить.
• Игла с большим ушком.
• Карандаш.

Точный список необходимых компонентов зависит от того, какой термометр вы хотите сделать.

Все необходимые компоненты должны быть изготовлены до начала всех работ, чтобы со временем вам не пришлось тратить время на поиски по дому необходимого оборудования (особенно если оно небольшое).

Особенности изготовления

Сделать термометр своими руками можно разными способами. Можно сделать простейшее устройство, для которого не нужны особые детали и узлы, и иметь такой самодельный вариант будет довольно сложно. Рассмотрим, как правильно сконструировать термометр своими руками, на примере нескольких популярных моделей.

Из вольтметра

Вы можете изготовить термометр такого типа самостоятельно. Но сначала нужно собрать мультиметр-приставку из 2 основных частей для измерения значения температуры.

1. Триммерный резистор.
2. AN LM 35.

Вольтметр должен быть преобразован в термометр. LM 35 — это встроенный датчик температуры, рассчитанный на широкий диапазон значений температуры.

Он характеризуется высокой точностью и имеет калиброванный выходной сигнал напряжения. Датчик предназначен для измерения температуры в диапазоне от -55 до +110 градусов Цельсия (коэффициент 10 мВ/c). Потребляемый ток здесь составляет менее 60 микроампер. Подобные компоненты также используются в автомобильном бортовом компьютере «Multitronics». Здесь они также используются для снятия показаний температуры.

Схема должна быть аккуратно распаяна на макетной плате, а источник питания должен быть хорошо закреплен там же (для этого подойдет батарейка не менее 3 вольт). Далее необходимо выполнить подключение к тестеру. Отрегулируйте температуру, подогнав циферблат под показания другого термометра, и прибор готов!

Из пластиковой бутылки

Самодельный термометр легко сделать из пластиковой бутылки, главное, подготовить ее к этому процессу. Для начала необходимы следующие материалы.

• Пластиковая бутылка высотой 20-25 см.
• Водопроводная вода.
• Медицинский спирт.
• Пищевой краситель.
• Мерный кувшин.
• Пипетка.
• Тонкие трубки из стекла или пластика.
• Растительное масло.
• Тесто для игры или формовочная глина.
• Правитель.
• Острый маркер.
• Белая бумага с плотной текстурой.
• Клейкая лента.
• Холодная и горячая вода.
• Обычный термометр, который понадобится для калибровки.

Иллюстрация изготовления самодельного устройства показана ниже.

1. В емкость (пластиковую бутылку) необходимо налить воду и медицинский спирт в соотношении 1:1.
2. Затем в раствор следует добавить несколько капель пищевого красителя. Для его добавления следует использовать пипетку.
3. Этот краситель необходим для того, чтобы легко обнаружить изменения температуры.
4. Важно, чтобы раствор заполнил горлышко бутылки.
5. Затем в бутылку вставляется пластиковая или стеклянная трубка. Вставлять его нужно аккуратно, чтобы вода не вылилась.
6. Поднимите верхнюю часть трубки до горлышка так, чтобы она выступала примерно на 10 см, а другой конец не доходил до дна бутылки.
7. Расположите трубку правильно и закрепите ее с помощью глины для лепки или play-doh.
8. Затвор должен быть плотным, чтобы жидкость не могла вытекать из бутылки.
9. Положите полоску плотной белой бумаги на боковую сторону трубки. Его следует поместить на заднюю часть трубки и закрепить лентой.
10. Бумага нужна для того, чтобы легче было проверять уровень жидкости в пробирке. Эта бумага также может быть использована позже для маркировки.
11. Для добавления измерительного раствора в пробирку необходимо также использовать пипетку.
12. Важно убедиться, что жидкость в трубке поднимается на высоту пять сантиметров над горлышком бутылки.
13. Затем в пробирку следует добавить каплю растительного масла. Это следует делать осторожно, лучше всего использовать пипетку.
14. Растительное масло предотвратит испарение жидкости для измерения и увеличит срок службы вашего самодельного термометра.

После того как термометр полностью собран, его необходимо проверить. Для этого его нужно поместить в миску с холодной и горячей водой попеременно. При помещении в холодную воду уровень в трубке должен понижаться, а в горячей воде — повышаться. Если это так, то прибор собран правильно.

Изделие можно откалибровать с помощью обычного термометра. Для этого поднесите его к бумаге, аккуратно прислоните к ней и сделайте пометку маркером. Калибровка поможет вам использовать самодельное устройство для измерения температуры воздуха или жидкости.

С выносным датчиком

Это хитрый вариант домашнего термометра. Устройства, работающие на специальных термопарах и микроконтроллерах, могут быть не самыми интуитивно понятными в изготовлении, поэтому лучше начать делать свои собственные для тех, кто точно знает, что делает и что использует.

Для создания такого устройства вам понадобятся.

• Термодатчик (подойдет Dallas SD1820).
• 2 диода Шоттки.
• стабилизирующие диоды на 3,9 В, 6,2 В и 5,6 В.
• 1 диод 1N4148.
• 1 x 10uF конденсатор 16В.
• 1 резистор 1,5 кОм, 0,25 Вт.
• Корпус разъема.
• 9-контактный женский разъем COM-порта.

При наличии определенного опыта и сноровки вы можете собрать все элементы непосредственно на коннекторе — это очень удобно.

В результате получилась интересная модель термометра, которая будет работать в диапазоне температур от -55 до +125 градусов Цельсия. Погрешность здесь будет минимальной.

Готовое устройство необходимо будет правильно откалибровать для датчика. После этого все, что требуется, — подключить датчик к порту компьютера. Далее вам понадобится соответствующее программное обеспечение для измерения температуры. Температура. Вратарь.

Сложный вариант – электронный термометр

Если вы интересуетесь технологиями, вы можете сделать электронный термометр. Но для этого вам придется приобрести специальные детали. Подойдет простой измерительный прибор со следующими функциями.

• Температурный диапазон от 0 до 99 градусов Цельсия
• Уровень входного питания от 4,5 до 5 В постоянного тока.
• Индикатор потребления тока — 20 мА.

Чтобы сделать электронный термометр, вам потребуется приобрести печатную плату. Если вам нужны четкие показания, которые видны на расстоянии, лучше всего использовать большой, яркий светодиодный индикатор. Внешние компоненты правильно подключены и соединены с печатной платой, как показано на схеме.

Если термометр будет использоваться для измерения температуры на улице, он должен быть установлен в специальной коробке с адаптером питания внутри квартиры. Сам датчик температуры подключается с помощью гибкого кабеля.

Точный термометр

Использование полупроводниковых диодов и транзисторов в качестве датчиков характеризуется сложностью калибровки показаний, что в конечном итоге приводит к неточным результатам измерений. Поэтому для получения точных результатов в качестве измерительного прибора использовалась двухпроводная катушка с тонким проводником, установленная в цилиндре размером примерно 4×20 мм.

Его основная конструкция представляет собой чип ICL707 и подсвеченный индикатор. Он может питаться от любого источника питания и имеет выходную амплитуду 12 В. DA3 оснащен преобразователем нормализации, который изменяет выходное напряжение в соответствии с сигналом от датчика.

Настройка выполняется путем установки напряжения на выводе 36 микросхемы на 1 вольт. Это делается с помощью резисторов R3 и R4. Вместо датчика подключается резистор 100 Ом. Изменяя резистор R14, можно установить нулевую точку на цифровом дисплее. Таким образом, прибор готов к измерению.

Аналоговый термометр

Начнем с самого простого способа изготовления бытового термометра, который не требует знаний в области электротехники. Вам понадобятся.

• Бутылка или любая другая относительно небольшая емкость, главное требование к которой — чтобы соломинка почти идеально в нее помещалась.
• Play-doh.
• Чернила или другие красящие вещества.
• Прозрачная или матовая соломинка для приготовления коктейлей.
• Жидкость, содержащая спирт (духи, одеколон, водка или любая подобная жидкость).
• Вода.

Рецепт: Наполните емкость смесью воды и спирта. Добавьте краситель и перемешайте. Опустите соломинку наполовину в жидкость. Закрепите его с помощью play-doh, плотно закрыв щель между ним и стеной.

Поместите лист бумаги за полученным индикатором и отметьте на нем значение температуры в соответствии с показаниями эталонного термометра и высотой жидкости в соломинке.

Точность прибора зависит только от качества индикатора уклона. Температура ограничена в пределах от -40°C до +90°C.

Простой электронный

Для изготовления электронного термометра требуется несколько более сложная конструкция. Один из индикаторов температуры — амперметр на 50 мкА, а датчик — термистор типа STZ-19 с единичным сопротивлением 10 кОм. Последний имеет множество аналогов от разных производителей на случай, если не удастся найти оригинал с указанной маркировкой.

Для создания электронного термометра вам понадобятся.

Схематическая диаграмма цепи Название

VT1, VT2	Транзистор КТ315А	KT3102 (A, B, C, D)
S1	Тумблер включения/выключения
R1	Резистор 68 Ом
R2	Переменный резистор 680 Ом
R3	Переменный резистор 22 кОм
R4, R5	Резистор 6,2 кОм
R6*	-/- 9,1 кОм
R7*	—/- 910 кОм
R8	Термистор STZ-19 10 кОм
GB1	Две батарейки 1,5 В типа AA
S2	DIP-переключатель для операции калибровки/измерения
PA1	Предел стрелки для любого микроамперметра составляет 50 микроампер. Предпочтительно использовать максимально длинную шкалу, чтобы облегчить последующую разметку.

Схема

Единственное конструктивное соображение заключается в том, что термистор R8 должен быть отделен от других компонентов двумя проводами, чтобы тепло, излучаемое им во время работы, не влияло на конечные показания. Остальная часть принципиальной схемы электронного термометра показана на рисунке.

Наладка

Прежде чем калибровать шкалу микроболометра по показаниям температуры, необходимо найти, что суммарные резисторы R6 и R7 равны значению, заданному R8 при эталонной температуре, которая планируется как наименьшее значение при реальном измерении термометром. цепь R6-R7 используется только во время калибровки. После этого его можно безопасно удалить.

После установки компонентов в соответствии с рекомендациями поверните R2, чтобы установить стрелку PA1 на ноль, когда прибор находится в режиме «калибровки». регулировка R3 должна быть посередине.

Переключив самодельный термометр в режим «измерения», проверяем нагрев воздуха или жидкости при известной температуре с помощью термистора. Отметьте шкалу микрометра. Проделайте то же самое для остальных показаний эталонного термометра.

После настройки устройства резисторы R4, R6 и R7 вместе с переключателем S2 можно снять, подключив отрицательные контакты амперметра непосредственно к точкам соединения R5 и R8.

Точность и пределы

Электронные аналоговые датчики, несмотря на простоту конструкции, имеют высокую точность до 0,1 градуса Цельсия. Эти пределы зависят только от минимальной температуры, при которой устанавливается нуль шкалы, и максимальной температуры до выхода из строя термистора. Для CTZ-19 предел «выживания» составляет чуть более 110ºC.

С использованием Arduino

Существует ряд программ, описывающих цифровые термометры с использованием микроконтроллеров Arduino. Все они получают измеренную температуру от датчика и отображают ее на довольно маленьком дисплее. Конечно, вы можете использовать систему на улице, но лучше разместить дисплей вблизи людей или установить его в помещении.

Преимущество микроконтроллера в том, что в качестве шкалы можно использовать не только цифровой индикатор. Хотя последний имеет право на жизнь, для чтения в местах, где не видно уличных бордюров. Что касается последнего — в его роли можно использовать длинную самодельную шкалу (которой может служить любая по размеру обычная доска) с разметкой и подвижной сервострелкой, показывающей текущее значение температуры.

Механизм

Нижний и верхний концы шкалы определяются физическим положением установочного переключателя, а подвижный указатель замыкается при достижении предела длины метки. Последнее требуется только для первоначальной калибровки механизма при первой активации системы.

Чтобы на точность прибора не влияли внешние погодные условия (подвижная и направляющая проволока удлиняются в жаркую погоду и укорачиваются в холодную), рекомендуется установить верхний ролик и опорную проволоку на «натянутую» жесткую пружину.

Схема

Некоторые комментарии к диаграмме. Цифровой дисплей TM1637 используется для цифрового отображения температуры. Кроме того, описанный ранее механизм использует биполярный тактовый двигатель M1 для отображения значений на «аналоговой» шкале. S1 — это блокирующий переключатель, установленный на верхней части шкалы, а S2 — на нижней.

Однократное нажатие S3 переключает Arduino в положение поиска нулевой температуры (загорится светодиод LED1). Стрелка», указывающая градус, переместится на нужный уровень, чтобы впоследствии отметить начальную точку измерения. Затем, используя установленные максимальное и минимальное значения, отметьте линейкой остальную часть шкалы ниже и выше нуля.

Нажмите S3 еще раз, и устройство вернется в стандартный режим работы. светодиод погаснет, а стрелка переместится в положение, соответствующее текущей температуре.

ULN2003A питается от источника питания, отличного от того, который поддерживает сам микроконтроллер. Последнее необходимо для того, чтобы избежать вмешательства «ложных» токов двигателя в основную цепь.

Управляющий скетч

Для использования TM1637 вам необходима библиотека цифровых дисплеев Groove 4D по адресу

https://github.com/Seeed-Studio/Grove_4Digital_Display

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

Точность

Округление до целых чисел в эскизе приводит к снижению точности до ближайшего градуса на аналоговой шкале. На цифровом дисплее такой проблемы нет — он правильно отображает полученную температуру.

Высокотемпературный градусник

Для приложений, требующих измерения температуры за пределом «выживания» термистора, требуется термопара. Его функциональность сохраняется даже при температуре 600 градусов Цельсия. Такой тепловой идентификатор полезен не только в промышленности, но и в быту. Например, для определения рабочей температуры духовки или текущей температуры наконечника паяльника.

Схема

Термопары создают микроскопический ток с небольшим напряжением и силой. Плата Arduino с чипом MAX6675 используется для преобразования показаний в форму, понятную микроконтроллеру. Показания выводятся на цифровой дисплей TM1637.

Скетч

Этот скетч, как и прежде, требует для управления индикатором библиотеку цифровых дисплеев Groove 4D. Инвертор MAX6675 управляется одноименным набором программ, расположенных

https://github.com/adafruit/MAX6675-library

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

Цифровая схема

Одна из самых простых схем состоит всего из нескольких элементов. Он основан на использовании температурного датчика, который выдает значение температуры в цифровом коде. LM 335 стоит менее 50 центов и после калибровки имеет точность от 0,3° до 1,5°C. Датчик может измерять температуру от -40°C до 100°C. Он выпускается в двух корпусах — TO-92 и SOIC. в качестве аналога может быть использована бытовая микросхема К1019ЕМ1.

При установке длина соединительной линии может достигать пяти метров. Схема калибруется путем изменения напряжения, подаваемого на первый вывод. Необходимое значение рассчитывается по формуле.

U вых = V вых1 * T / To, где.

• U вых — напряжение на выходе схемы.
• Uv1 — выходное напряжение при опорной температуре.
• T и To — температура измерения и опорная температура.

Напряжение, формирующее выходной сигнал, зависит от температуры, поэтому питание датчика должно поступать от источника тока. Он собран на двух транзисторах КТ209 и не требует дополнительной настройки. Максимальный ток питания составляет менее 5 мА. Увеличение выходного напряжения на 10 мВ соответствует повышению температуры на 1 градус.

Использование микроконтроллера

Применение микроконтроллера в схеме самодельного термометра означает использование программного обеспечения для управления его работой. Микроконтроллерный чип — ATmega8, а датчик температуры — DS18B20.

В схеме используется небольшое количество радиодеталей. Схема проста и не требует настройки после сборки. Напряжение питания микроконтроллера составляет 5 вольт. Для стабилизации использовалась микросхема L7805. Можно использовать любой транзистор со структурой NPN. В качестве монитора можно использовать трехразрядный сегментный дисплей с общим катодом.

Температура может быть установлена в диапазоне от -55ºC до 125ºC с шагом 0,1ºC. Погрешность измерения не превышает 0,5ºC. Обмен данными между датчиком и микроконтроллером происходит по шине 1-Wire. Если измерительный чип DS18B20 находится слишком далеко от ATmega8, необходимо выбрать подтягивающий резистор. Лучше всего припаять его непосредственно к контактам датчика.

При программировании все настройки микроконтроллера остаются такими, какими они были на заводе, а предохранители не меняются. Затем к собранному термометру можно добавить еще один датчик, а также часы. Но для этого необходимы знания программирования, чтобы выполнить программный код.

Простой термометр из самодельной термопары

Я рекомендую всем, кто любит все делать сам, сделать простой домашний лабораторный термометр с самодельной термопарой с температурным пределом 500-700 градусов Цельсия.

По сути, весь термометр — это термопара (датчик), и средство отображения температуры (индикатор), который можно использовать как циферблатный индикатор (микроамперметр) и цифровой мультиметр.

1. Давайте начнем с изготовления термопары. Для этого нам понадобятся провода из различных металлов. Наиболее распространенными являются медная проволока и проволока конкорд. Тепловое электромагнитное поле такой пары от пламени зажигалки составляет около 50 милливольт.
2. Итак, где вы можете найти Константина? Очень просто. Константин в основном используется для изготовления проволочных резисторов, которые мы будем получать из него.
3. Для этого лучше взять проволочные резисторы большей мощности или меньшего сопротивления (в омах). Эти резисторы имеют больший диаметр проволоки. Вы можете использовать проволоку меньшего диаметра, но, на мой взгляд, проще использовать проволоку диаметром 0,3 мм, а если вы хотите использовать термопару на батарее, то лучше использовать проволоку 0,8 мм или больше, чтобы уменьшить внутреннее сопротивление.
4. Итак, мы нашли резистор, но что дальше? Затем нужно аккуратно постучать по резистору и, стараясь не повредить медный провод, отделить его от резистора как можно больше и обмотать вокруг него. Мы будем использовать эту проволоку для изготовления термопар.

Преимущества и недостатки

Преимущества создания собственного устройства включают.

• Простота изготовления.
• Он может быть изготовлен из дешевых и простых материалов, что экономически выгодно.
• Не нужно использовать никаких агрессивных веществ. В качестве меры можно использовать жидкости с водой и спиртом.
• Легко наносится.
• Длительный срок службы.

Но есть и некоторые недостатки.

• Электронные варианты имеют сложную схему.
• Изделия с электронными или цифровыми устройствами требуют приобретения специальных печатных плат, схем.
• Иногда на изделии отображаются неточные измерения.

Резюмируя

Создайте своими руками термометр, которым сможет пользоваться каждый. Даже если у него нет базовых знаний в области электротехники. Приборы изначально просты в сборке и настройке, а точность измерений вполне достаточна для всех бытовых и промышленных применений. Надеемся, эта статья дала представление о том, как сделать любой вид термометра в домашних условиях, как в общем, так и в конкретном плане.