Здравствуйте.
В этой статье я покажу, как изготовить электромеханический индикатор изменения температуры. Эта схема благодаря своей простоте и наглядности может служить для ознакомления детей с основами электроники и привлечения их к изучению физики.
Важно отметить, что устройство является именно индикатором изменения температуры, а не термометром. Как и всякий индикатор, данный прибор не показывает точное значение измеряемой величины (в данном случае температуры), а лишь демонстрирует её изменение.
Почти все детали для изготовления индикатора можно достать из старых неисправных приборов.
Материалы и инструменты:
— два резистора на 51 Ом;
— подстроечный резистор на 150 Ом;
— термистор;
— выключатель;
— двухконтактный разъём (не обязательно);
— стрелочный миллиамперметр;
— аккумулятор с номинальным напряжением 1.2 В типоразмера АА или пальчиковая батарейка;
— провод монтажный диаметром 0.2-0.5 мм.
— макетная плата (не обязательно);
— паяльник;
— флюс и припой;
Для изготовления корпуса:
— алюминиевый корпус от реле;
— сверло диаметром 4 мм;
— дрель;
— пятимиллиметровая фанера;
— ручной лобзик;
— надфиль или наждачная бумага;
Для начала стоит рассмотреть электрическую схему прибора.
Индикатор представляет собой измерительный мост Уитстона. Кружок с буквой А обозначает амперметр (в данном случае миллиамперметр), он подключён непосредственно к измерительному мосту состоящему из четырёх резисторов. R1 и R3 это постоянные резисторы номиналом 51 Ом. Резистор R2 является резистором переменного сопротивления и служит для настройки схемы. R изм. – термистор, он служит для преобразования изменения температуры в изменение сопротивления. Мост Уитстона работает следующим образом, R1 и R2 представляют собой одно плечо (ветвь) моста, а R3 и R изм. – второе. Когда сопротивление обоих плеч равно ток не течёт через амперметр, стрелка находится на нулевом значении. Но если сопротивление одного из плеч меняется через амперметр начинает течь ток значение которого тем выше, чем больше разница сопротивлений, соответственно тем сильнее отклоняется стрелка. Важно, что мост Уитстона позволяет определять сравнительно малые изменения значения сопротивления, для построения индикатора это имеет большое значение, поскольку изменение сопротивления термистора составляет несколько десятков Ом.
Важно заметить, что помимо термистора так же существует позистор, и хотя оба элемента часто называют просто терморезистором, следует помнить, что они обладают противоположными характеристиками. Сопротивление термистора при нагревании снижается, а позистора – повышается.
Термистор не обязательно покупать, его можно найти на плате старого неисправного монитора или телевизора. В большинстве случаев деталь имеет вид как на картинке ниже, но может отличаться цветом корпуса.
Поскольку деталь внешне похожа на керамический конденсатор, стоит, достав её из неисправного прибора провести несложную проверку, подключить к выводам детали мультиметр установленный в режим измерения сопротивления, прибор должен показать значения в пределах 15 – 30 Ом. При нагреве корпуса детали сопротивление должно уменьшиться.
Ниже я привёл схему, по которой собран мой образец индикатора.
Как можно заметить она отличается от первой схемы наличием выключателя обозначенного буквой К, разъёмом по средством которого подключён термистор (это не обязательно Вы можете припаять провода напрямую между датчиком и остальной схемой). Я использовал разъём для наушников от старого магнитофона.
Так же, резисторы R1 и R3 заменены параллельно включёнными резисторами на 100 Ом, что обеспечивает сопротивление 50 Ом. Это вынужденная мера, поскольку под рукой не оказалось резисторов подходящего номинала, Вы можете поступить аналогичным образом, рассчитав сопротивление параллельно включённых резисторов и подобрав необходимые.
Резисторы я распаял на небольшом фрагменте печатной платы.
Далее припаял многооборотный резистор переменного сопротивления.
После припаял разъём для подключения термистора, выключатель, и аккумулятор (в случае использования батарейки, целесообразно припаять специальный держатель, а уже в него установить батарейку). После этого припаял миллиамперметр, который был взят из старого магнитофона, но вы можете воспользоваться любым другим, с номинальным током до 200 мА.
Выводы компонентов стоит тщательно заизолировать, особенно в случае использования металлического корпуса для сборки прибора.
После этого я спаял измерительный кабель, состоящий из термистора отрезка двужильного провода и штекера. Термистор не имеет полярности, поэтому сборка кабеля не должна вызвать затруднений.
Далее я подключил кабель к индикатору общий вид схемы показан ниже.
Затем я произвёл предварительную настройку. Суть её заключается в следующем: включив прибор, необходимо вращая винт подстроечного резистора установить стрелку миллиамперметра примерно посередине шкалы. После этого необходимо нагреть термистор (например, при помощи паяльника), если стрелка отклонится вправо, всё в порядке, если же стрелка отклоняется влево необходимо изменить полярность подключения миллиамперметра.
После этого я перешел к изготовлению корпуса. Подобрав по размеру корпус реле, в моём случае от РС-13, Просверлил в нём отверстия под разъём и для доступа к подстроечному резистору.
Затем из фанеры при помощи ручного лобзика выпилил переднюю крышку. В крышке проделал проёмы для установки миллиамперметра и выключателя. После этого наружную часть крышки оклеил бумагой, для придания более эстетичного вида.
Далее я закрепил все элементы на крышке. Для фиксации выключателя я воспользовался термоклеем.
Подстроечный резистор закрепил при помощи двустороннего скотча, напротив места, где на корпусе было сделано соответствующее отверстие.
Миллиамперметр установлен с небольшим натягом, поэтому использование крепежа не потребовалось.
После этого я закрепил разъём при помощи прижимной гайки в отверстии корпуса, и установил переднюю крышку.
Для демонстрации работы прибора служат две следующие фотографии, на первой термистор находится при комнатной температуре. На второй фотографии термистор подогрет паяльником стрелка ушла на красную часть шкалы.
Прибор получился достаточно чувствительным, если установить стрелку на границе зелёной части шкалы, а после, зажать термистор в пальцах, стрелка за несколько секунд подберётся к красной части шкалы. Если же термистор поместить в снег или охлаждённую воду стрелка напротив, сместится влево.
Вот ещё несколько фотографий устройства:
Такое устройство поможет привить детям интерес к электронике и физике, провести простые эксперименты и разобраться в сути некоторых физических процессов.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Подборки: Индикатор температуры термистор измерительный мост
Источник: