Гигрометр своими руками схема: Waiting for the redirectiron…

Приставка к компьютеру – термометр и гигрометр на микроконтроллере Atmega8. Схема

На протяжении тысячелетий люди пытались предсказать погоду. В настоящее время становятся все более популярными метеорологические станции, позволяющие спрогнозировать погоду на следующий день.

Неотъемлемой функцией даже самой простой метеостанции является измерение температуры и влажности. Эти параметры также очень важны и в других ситуациях, например, при хранении продуктов питания.

Схема, приведенная в данной статье, представляет собой USB приставку к компьютеру, позволяющая измерять температуру и влажность воздуха.

Измерение температуры происходит в диапазоне от -40 до 80°C с разрешением 0,1°C и точностью 0,2°C. Влажность измеряется в диапазоне от 0 до 100% с разрешением 0,1% и точностью 2%.

Устройство собрано на миниатюрной печатной плате с преобладанием элементов поверхностного монтажа (SMD), благодаря чему оно может быть использовано как адаптер для ноутбука или настольного компьютера.

Ниже представлена принципиальная схема термометра/гигрометра. Основа устройства — микроконтроллер ATmega8, работающий от внешнего кварцевого резонатора с частотой 7,3728 МГц. Такая тактовая частота позволяет полностью избежать ошибок передачи данных по UART.

Для измерения температуры и влажности использован цифровой датчик DHT22, обеспечивающий измерение температуры в диапазоне -40 … + 80°C с разрешением 0,1°C и погрешностью 0,2° C и влажности в диапазоне 0 … 100% с разрешением 0,1% и погрешностью 2%.

Отображение измеренных данных выводиться через USB на компьютер. Для упрощения связи используется виртуальный RS232 порт. Поскольку питание адаптера осуществляется от USB, в схему введена фильтрация с помощью индуктивности L1 и конденсатора C5.

Силиконовый коврик для пайки

Размер 55 х 38 см, вес 800 гр….

Ниже показана печатная плата. На плату устанавливается микроконтроллер ATmega8-16AU в корпусе TQFP32 и микросхема FT232RL в корпусе SSOP28, монтаж которой требует некоторого навыка.

[info] Микроконтроллер ATmega8
Микросхема FT232
Датчик DHT22
Термометр-гигрометр
[/info]

Все линии, необходимые для программирования микроконтроллера, выведены на разъем XS1, благодаря чему отпадает необходимость программировать микроконтроллер перед пайкой.

Фьюзы микроконтроллера: High Byte: 0xD9, Low Byte: 0xFD.

После подключения устройства к компьютеру оно будет определено как адаптер USB / RS232. Чтобы изменить имя устройства по умолчанию, измените его и сохраните в EEPROM чипа FT232. Для этого можно воспользоваться утилитой «FT prog».

После установки и запуска утилиты «FT prog» выберите «Devices» — «Scan and Parse». Будет отображено содержимое памяти FT232, модель используемой системы и некоторые другие детали.

В «Device Tree» разверните вкладку «USB String cluster service» и в поле «Product Description» введите новое имя устройства, например, «Термометр с гигрометром USB».

После установки соответствующего имени, необходимо запрограммировать EEPROM. Для этого выберите «Devices» — «Program». В появившемся окне нажмите кнопку «Program». Теперь каждый раз при подключении адаптера он будет распознан как «Термометр с гигрометром USB»

При первом включении программы нужно зайти в настройки, щелкнув правой кнопкой мыши на окно программы и определить порт, к которому подключена приставка и настроить отображения информации в системном трее. Тут так же есть возможность отключить отображение информации или выбрать периодичность ее показа.

После настройки следует нажать кнопку «Сохранить параметры», а затем щелкнуть значок USB-порта. При последующих запусках программа сама откроет порт по умолчанию и будет работать с предыдущими настройками.

Скачать файлы (99,6 KiB, скачано: 764)

Самодельный термометр-гигрометр на SHT21 | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Добавил: Chip,Дата: 11 Апр 2017

Можно, конечно купить термометр-гигрометр, но интересно и дешевле его сделать своими руками. В виду избытка халявных термодатчиков и ещё некоторых валяющихся без дела деталек, решил собрать себе этот нужный в быту девайс на ATmega168V и SHT21. Подробнее читайте дальше…

В схеме датчик измеряет не только температуру, но и влажность. Для меня практическая польза от этой фичи сомнительна, но поскольку кому-то возможно пригодится — решил задействовать и её. Кстати, это пожалуй один из самых моих долгих проектов (софт писался месяц!). Разработка затянулась главным образом из-за нехватки свободного времени и глючности кое-какого компилятора, от кое-какой фирмы, но обо всём по-порядку…

Ни каких экзотический возможностей у термометра нет — просто показывает температуру с влажностью и индикатор заряда батареи. Отображение данных происходить на экране от телефона Simens. О том как его подключить к микроконтроллеру я писал ранее (ссылка в конце статьи). Я выбрал этот дисплей как наиболее экономичный из всех у меня имеющихся + он очень тонкий и им легко управлять при помощи микроконтроллера.

Единственный недостаток: при напряжении ниже 2-х вольт на нем уже ничего не разобрать (хотя контроллер стабильно работает и при 1,8 в). Именно поэтому при разряде батареи примерно до 2 вольт на экране будет показан индикатор полного разряда батареи.

Я не пожалел времени для того чтобы нарисовать (а точнее срисовать!) большие красивые циферки для отображения температуры и маленькие строгие циферки для отображения влажности. Что из этого получилось хорошо видно на картинках.

Печатная плата? Не, не слышал :-). Да и зачем она тут если деталек то раз, два и обчелся. Хороший монтаж + качественный корпус и ничего этому девайсу не страшно. Тем более в футбол я им играть не планирую. Все детальки соединены проводом МГТФ ф-0,07 мм — самым лучшим монтажным проводом на свете :). Только зачищать его сложновато, но это всего лишь единственный его минус. Ни какого держателя для батарейки у меня не предусмотрено (в виду ограниченности места в корпусе), поэтому провода припаивались напрямую.

В качестве флюса использовал паяльную кислоту, ибо с канифолью припаиваться не хотело при относительно низкой температуре паяльника, а перегревать батарейку я не решился. Все открытые контакты были тщательно заизолированы скотчем перед тем как засунуть все это дело в корпус. Лишние ноги контроллеру я откусил (за исключением тех которые нужны для прошивки), а сам корпус приклеил суперклеем. Дисплей кстати тоже держится на нем. В итоге снаружи девайс выглядит гораздо красивей чем изнутри 🙂 Еще важно не забыть проделать отверстие в корпусе для датчика, если мы хотим измерять температуру не внутри корпуса устройства. Сам корпус называется G1906 (~2$), а вот так он выглядел в самом начале моих издевательств над ним:

Самое сложное тут это проделать вот такую вот прямоугольную дыру. Я делал так: сначала нарисовав прямоугольник а потом по контуру делал дырки обычным сверлом которым сверлю платы. После высверливания 100500 дырок, прямоугольник выламывается, а края зачищаются напильником. Кстати это пожалуй самая ровная дыра из всех что мне доводилось делать 🙂

Всё достаточно просто и банально кроме небольшой изюминки управления электропитанием. Её я подсмотрел в каком то журнале: Замыкаем кнопку, девайс стартует, выставляет на ноге логическую единицу тем самым поддерживая транзистор в открытом состоянии, а через пять секунд на ноге появляется логический ноль и транзистор закрывается отрубая питания всего устройства. Все гениально и просто. Перед использованием нужно покрутить резистор R4 таким образом чтоб при трёх вольтах питающего напряжения на его щётке подключенной к PC0 было напряжение 1,1 вольта. Иначе уровень зарядки будет отображаться не верно. Лучше всего использовать многооборотный резистор, им проще подстроить десятые доли вольта. Микроконтроллер работает на частоте 8 Мгц от внутреннего генератора. Всего девайс потребляет 5 мА, а это значит что батарейки (CR2032) хватит надолго.

И вот мы добрались до самой интересной части проекта: до софта. Пользуясь случаем хотелось бы излить тонны ненависти на создателей компилятора микропаскаль. Подобной кривизны я еще не видел. После того как моя программа стала занимать более ~10кб флеш памяти начались необъяснимые глюки, которые я мастерски преодолевал при помощи запихивания разнообразных костылей. В моей программе можно найти не нужную инициализацию UART (без нее не работает), настройку портов через ассемблерные вставки а также некоторые другие интереснейшие вещи! Больше на микропаскале я не пишу, чего и вам желаю.

Скачать прошивку

Автор: Medved

Готовые термометры и термометры-гигрометры можно купить, например здесь:

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

• Простой таймер на двух микросхемах

ТАЙМЕР на 2 — 15 минут

Данный таймер можно использовать как на кухне при готовке еды быстрого приготовления, варке яиц или  подогреве детского питания, так же и в других случаях, например, при фотопечати, когда нужно отработать любую выдержку от 2 до 15 минут, и при этом вполне допустима погрешность 5-10%.

Подробнее…

• Простой инфракрасный пульт ДУ

Сейчас много разной бытовой техники оснащаются пультами дистанционного управления (ПДУ). Однако существует необходимость в дистанционном управлении девайсов, не имеющих таких пультов. Предлагаемый, ниже пульт дистанционного управления (ПДУ) можно применить, например для выключения вентилятора, лампы и т.п. Его можно применить везде, где необходимо дистанционное включение- выключение электроприборов, освещения и др. Этот ПДУ может, также оказать неоценимую услугу людям с ограниченной подвижностью.

Подробнее…

• Прибор для проверки оксидных конденсаторов на ЭПС (ESR)

Проблема быстрого контроля исправности оксидных конден­саторов решается, если использовать пробник, позволяющий примерно оценить емкость и эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора без его демонтажа из ремонтируе­мой аппаратуры. Предлагается еще один вариант простого при­бора, аналогичного уже описанному в «Радио», но с использова­нием стрелочного индикатора.

Подробнее…

Популярность: 1 482 просм.

Датчик измерения влажности воздуха: принцип работы (действия), виды (типы), применение, схема подключения, настройка и установка.

Гигрометр необходим для измерения соответствующих показателей, причем не только в быту, но и в сельском хозяйстве и в промышленности (например, для измерения влажности почвы или для измерения остаточной влажности в древесине в процессе сушки).

В быту датчик контроля влажности воздуха обеспечивает контроль микроклимата, на предприятиях – точность технологических процессов и сохранность оборудования, в сельском хозяйстве – оценку качества почв, их плодородности. Конечно, настройка комнатного датчика от промышленного отличается. Кроме того, отличается и сам способ измерения. Чтобы сделать какие-то выводы или настроить оборудование для совместной работы, важно понимать, какой именно величиной измеряется влажность. И здесь возможно несколько вариантов:

• Абсолютное значение, в граммах на кубометр;
• Относительное значение, в единицах RH;
• В процентах от массы исследуемых образцов, если речь идет о твердых телах, материалах;
• В частях воды на 1000000 частей веса образца или ppm.

Абсолютная влажность или влагоемкость может варьироваться от 0 до 100% (то есть до полного насыщения, теоретически). Большинство бытовых гигрометров измеряют именно ее.

Принцип работы (действия) датчика измерения влажности воздуха

Существует 5 типов гигрометров, различающихся по принципу действия:

• Емкостные. Это простые модели, представляющие собой конденсаторы с воздухом как диэлектриком. Диэлектрическая проницаемость воздуха напрямую связана с влажностью, а при изменении влажности меняется и емкость воздушного конденсатора. Также есть модели с содержанием диэлектрика в воздушном зазоре: они срабатывают лучше, чем «просто воздушные». Такими устройствами уже можно измерять содержание воды в твердых веществах (позволяет измерить влажность исследуемого образца, помещенного между обкладками конденсатора, в том случае, если она превышает 0,5%).к этой категории относятся и тонкопленочные гигрометры с гребенчатыми электродами вместо обкладок. В них также присутствуют термодатчики, обеспечивающие компенсацию.
• Резистивные. Конструкционно эти датчики влажности представляют собой два электрода на подложке, причем поверх электродов наносится материал с малым сопротивлением (величина сопротивления сильно меняется в зависимости от влажности). Часто в качестве покрытия используют оксид алюминия, который хорошо поглощает влагу из окружающей среды. Резистивные датчики измеряют величину протекающего тока и стоят недорого.
• Термисторные или психометрические. Устройства представляют собой пару одинаковых термисторов (нелинейных электронных компонентов с сопротивлением, сильно зависящим от температуры). Работает следующим образом: один термистор размещают в герметичной камере, заполненной сухим воздухом, второй – в камере с отверстиями, через которые проходит воздух для измерений. Термисторы соединены по мостовой схеме: если на выходе получается нулевое напряжение, то влажность в камерах одинакова, если нет – то разность показателей влажности в камерах можно измерить в соответствии со значением полученного напряжения.
• Оптические, также носят название конденсационные. Это – самый точный тип устройств, основанный на таком физическом понятии как «точка росы». В процессе определяется температура, при которой на поверхности материала выпадает конденсат. В зависимости от температуры точки росы измеряется влажность окружающей среды. В простейшем случае такие конструкции представляют собой светодиод, подсвечивающий зеркальную поверхность, после чего луч света меняет направление и попадает на фотодетектор. Зеркало подогревается или охлаждается высокоточным температурным регулятором (термоэлектрическим насосом), а в момент выпадения конденсата температуру фиксируют соответствующим датчиком. Для работы важно, чтобы зеркало было чистым: в конденсированных каплях воды световые лучи преломляются, и величина тока в цепи фотодетектора падает.
• Электронные. Основной принцип действия этого устройства – измерение концентрации электролита, которым покрыт электроизоляционный материал. Часто используют концентрированный раствор хлорида лития, высокочувствительного к изменениям влажности. Электронные гигрометры зачастую дополнены еще и термометром, что позволяет производить замеры с высокой точностью. Для замеров влажности почвы тоже используют электронные гигрометры, представляющие собой 2 электрода, погружаемые в грунт. Влажность измеряется в зависимости от уровня токопроводимости земли.

Виды и типы датчиков измерения влажности воздуха

При выборе конкретного типа датчика, исходя из его принципа работы, следует учитывать основные факторы:

• Какую величину влажности понадобится измерять – относительную или абсолютную;
• Где будет замеряться влажность – в воздухе, в почве, в образце материала;
• Имеет ли значение гистерезис, с какой точностью необходимы измерения и в каком диапазоне они будут проводиться.

Так, самыми точными датчиками считаются оптические, но они же и самые дорогие. Емкостные часто применяются в бытовой технике и в промышленном оборудовании. Их ключевое преимущество – устойчивость к высоким температурам и химическим испарениям. В быту чаще всего применяют резистивные детекторы, работающие с относительно малым временем отклика, от 10 до 30 секунд. Они могут работать в температурном диапазоне от -40 до +100 градусов, но чувствительны к химическим и масляным испарениям. Электронные хороши тем, что благодаря компьютерной калибровке работают с высокой точностью.

У всех этих моделей есть преимущества и недостатки, а также факторы, влияющие на точность измерений.

Применение датчиков измерения влажности воздуха

В промышленных условиях, для определения относительной влажности почв, материалов или помещений чаще используются гигрометры, измеряющие относительную влажность. Они оснащены встроенными преобразователями сигналов и легко интегрируются в соответствующую измерительную систему. Также эти приборы могут иметь встроенный датчик температуры, чтобы проводить комплексный контроль микроклимата и устанавливать реальную связь между уровнями температуры и влажности.

Для измерения относительной влажности воздуха наиболее доступны несколько типов датчиков: психрометрические, аспирационные, емкостные и резистивные. Рассмотрим более детально каждый вид датчика.

Датчики емкостного и резистивного типа часто используют в офисных системах климат-контроля, где показатели влажности могут варьироваться от 30 до 70%.

Для агропромышленных комплексов (теплиц, грибоводческих хозяйств, овощехранилищах) такие модели не подойдут, так как в условиях повышенной влажности и при возможном выпадении конденсата дают сбой и могут показывать значения с погрешностью до 6%. В этом случае рекомендуется использование психрометрических датчиков.

Если замеры производятся в зонах с воздушным потоком, то стоит применять аспирационный датчик, то есть психрометрический, дополненный вентилятором. За счет работы электровентилятора на мокром термометре создается нормированный воздушный поток. При измерении высокой относительной влажности воздуха такой прибор дает погрешность 1%, не более.

В целом область использования датчиков влажности воздуха очень широка и включает в себя:

• Поддержание микроклимата в заданных пределах на производстве, оборудованном чувствительными к влажности электронными приборами;
• Контроль за показателями влажности в офисных помещениях, в быту;
• В сфере ЖКХ – в котельных и на водоочистных станциях позволяют не допустить образование конденсата;
• Периодический контроль помогает предотвратить появление грибка, плесени на стенах здания или в складе.

Схема подключения датчика измерения влажности воздуха, его настройка и установка

В большинстве случаев такие датчики монтируются на твердую поверхность. Корпус может закрепляться на стене винтами (он твердый, прочный и выполнен из огнеупорного пластика). Внутри корпуса гигрометра расположен клеммник с контактами, который используется для подключения (задействуется схема, предоставленная производителем).

Подключение производится кабелем через кабельный ввод, при этом соответствующую гайку обязательно затягивают до упора, чтобы сохранить герметичность корпуса (в большинстве моделей он соответствует классу защиты от внешних воздействий IP65). Также можно использовать экранированный кабель, если предполагается, что устройство будет работать в зоне с высоким уровнем электромагнитных помех. Настройка и калибровка производятся после подключения в «рабочих» условиях.

В компании «Измеркон» можно приобрести датчики влажности, преобразователи температуры и влажности с релейными выходами, с цифровым интерфейсом, с внешними зондами, а также WEB-датчики. Есть модели гигрометров с подключением по Wi-Fi, способные передавать данные через интернет.

Проект по физике на тему “Модель волосяного гигрометра”

Министерство образования Красноярского края

Краевое государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение

«Красноярский техникум транспорта и сервиса»

тема проекта:

«Модель волосяного гигрометра»

Выполнили: студенты

группы МР1-17 Погодаев М. А Горенский С.А. Проверил: преподаватель физики: Левдикова Е.Д.

Красноярск 2018 г.

Содержание.

Введение………………………………………………………….3 стр.

Раздел 1. Теоретическая часть…………………….……………4 стр.

1. 1. Приборы, измеряющие влажность воздуха………………4 стр.

   2. Альтернативные способы измерения влажности воздуха……………………………………………………..6 стр.

   3. История возникновения и развития гигрометра…………7стр.

Раздел 2. Практическая часть……………………………….……9стр.

2. 1. Устройство и принцип работы волосяного гигрометра………………………………………………….8 стр.

   2. Схема волосяного гигрометра……………………………..9 стр.

   3. Описание сборки модели волосяного гигрометра………10 стр.

   4. Сравнение результатов показаний электронного гигрометра, психрометра и волосяного гигрометра .………………… 10 стр.

Раздел 3. Заключительная часть…………………………………13 стр.

3.1. Заключение ……………………………………………….….13стр.

Приложения………………………………………………….……14 стр.

Список литературы………………………………………………15 стр.

ВВЕДЕНИЕ.

В организм животных и человека влага в основном поступает с пищей или питьем. Однако, достаточное ее количество необходимо не только внутренним органам, но и слизистым оболочкам глаз, дыхательных путей, коже. Следовательно, важно не только потребление жидкости вовнутрь, но и получение ее из окружающего влажного воздуха. Для определения показателя влажности и поддержания его на нормальном уровне используются специальные измерительные приборы. Среди наиболее распространенных специальных аппаратов следует выделить психрометры и гигрометры. Служат такие приборы единой цели, однако в основе их работы лежат кардинально отличные друг от друга принципы. Нас заинтересовал прибор волосяной гигрометр. Изучив его более подробное устройство, мы поняли, что его можно сделать своими руками.

Актуальность нашего проекта заключается в том, что для изучения темы влажность воздуха требуются модель прибора гигрометра.

Цель проекта: собрать действующую модель волосяного гигрометра.

Задачи проекта:

1. Изучить устройства и принципы работы приборов, которые измеряют влажность воздуха.

2. Собрать модель волосяного гигрометра.

3. Сравнить измерения волосяного гигрометра с психрометром и электронным высокоточным гигрометром в течение месяца, в одном классе.

РАЗДЕЛ 1. ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

1. 1. ПРИБОРЫ, ИЗМЕРЯЮЩИЕ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА.

Достаточно широкое распространение в быту получил психрометрический метод вычисления показателей влажности. Если гигрометрический прибор для измерения влажности воздуха обычно демонстрирует отклонения в показателях на уровне порядка 5% в обе стороны, то в случае с психрометрами такие погрешности отсутствуют. Простейшие психрометры обладают двумя датчиками – сухим и влажным. В то время как испарение воды приводит к охлаждению влажного датчика, сухой элемент психрометра фиксирует изменения в температуре окружающего пространства. Результатом измерений на основе данного принципа становится формирование необходимых показателей в специальном микропроцессорном приборе. Таким образом, несложно понять, что психрометр – прибор для определения влажности воздуха, где главную роль играет регистрация показателей о разности температур на сухом и влажном датчиках.

Рис.1.Психрометр.

Гигрометр – прибор для измерения влажности воздуха, принцип работы которого позволяет выявить, как изменение показателей влажности отражается на отдельных телах и материях. В качестве яркого примера можно отметить волосной гигрометр, где в качестве средства для измерения выступает обезжиренный человеческий волос. Изменяя собственную длину, исходя из изменений показателей влажности, волос позволяет получать данные о необходимом показателе в пределах от 30 до 100%.

Рис.2. Гигрометр.

1.2. АЛЬТЕРНОТИВНЫЕ СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА.

ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ АППАРАТУРЫ.

Существует довольно простой способ, при помощи которого можно получить достаточно объективные данные об уровне влажности в помещении. Причем для этого достаточно всего лишь наличия обычного стеклянного стакана с водой. Чтобы измерить влажность, необходимо наполнить стакан холодной водой. После чего поместить емкость на несколько часов в холодильник, пока вода не остынет до температуры около 5. Поставив, стакан в помещении, в котором необходимо узнать уровень влажности следует наблюдать за поверхностью стекла, обращая внимание на следующее: если стенки стакана вначале запотели, а затем быстро высохли на протяжении нескольких минут, в таком случае воздух в помещении сухой; сохранение эффекта запотевания стенок по истечении 5-10 минут после начала наблюдений свидетельствует о средней влажности воздуха; появление стекающих ручейков на стенках стакана говорит о высокой влажности.

ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ТЕРМОМЕТРА. Достаточно эффективный прибор для измерения влажности воздуха – обычный термометр. Использование термометра с данной целью является своеобразным копированием принципа действия психрометров. Для начала при помощи стандартного ртутного термометра фиксируется температура воздуха в помещении, а затем его головку плотно оборачивают влажной марлей либо кусочком мокрой ваты. Через 10 минут отмечаются новые показатели температуры. Чтобы узнать влажность в процентах, из данных о температуре на термометре в «сухом» состоянии вычитается температура «мокрого» термометра.

1.3.ИСТОРИЯ ВОЗНИКОНОВЕНИЯ И РАЗВИТЕЯ ГИГРОМЕТРА.

Кapдинaл Никoлac дa Кузa (1401-1464) был пepвым, ктo разработал прибор для измерения влажности. Он встретился c этой проблемой в торговле шерстью, поскольку стоимость шерсти зависела от ее веса. Пoкупaтeли шepcти быcтpo cooбpaзили, что oднo и то же кoличecтвo мoжнo пpoдaть пo бoльшeй цeнe во вpeмя дoждливыx днeй. Поэтому, продавцы ждали дождей, a пoкупaтeли cуxиx дней. Для определения справедливой стоимости, кардинал Николас дe Кузa изoбpeл пepвый инcтpумeнт для oпpeдeлeния coдepжaния влaги. Он иcпoльзoвaл весы, положив большее количество шерсти на одну чашу, a на другую камни, равные шерсти по весу. При каждой продаже, он клал такое количество дополнительных камней на чашу весов, что равновесие сохранялось. Затем по количеству дополнительных камней определялось количество жидкости в шерсти. После этого покупатели и продавцы могли начать договариваться o цене на шерсть.

Немецкий математик Иоганн Генрих Ламберт (1728-1777) предложил называть любой прибор, измеряющий влажность гидрометром (позднее он был переименован в гигрометр). В 1774г. Ламберт изобрёл механизм, в котором использовал натуральную кожу в качестве измеряющего элемента. Также Иоганн Ламберт был первым, кто вывел зависимость между температурой и влажностью (относительная влажность).

Дecaуccуp (1740-1799) изобрёл волосяной гигрометр в 1783 г. В этих измерительных приборах используется человеческий волос, прочем считалось, что светлый волос больше подходит для этого. Природный состав человеческого волоса вдет к ошибке в измерении только на 2,5% таким образом, промышленные волосяные гигрометры имеют погрешность в 2,5%.

При измерении относительной влажности измеряется количество пара в воздухе, что выражается в процентах максимума пара, который может содержаться в воздухе при текущей температуре. Здесь температура имеет большую влажность, например, если гигрометр показывает 50% влажности при температуре 30 °С , a потом температура понижается, то относительная влажность будет увеличиваться

Таким образом, чем холоднее воздух, тем меньше влаги он может удерживать.

РАЗДЕЛ 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

2.1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ВОЛОСЯНОГО ГИГРОМЕТРА.

Гигрометр позволяет выявить относительную влажность окружающей среды, которая является одним из важнейших составляющих микроклимата помещения. Содержание влаги в воздухе влияет на самочувствие людей. Этот показатель обязательно должен находиться в пределах среднего диапазона. Пониженная влажность воздуха может приводить к затрудненному дыханию и пересыханию слизистых оболочек, а повышенная – к ухудшению физического состояния. Особенно строго следить за этим значением нужно людям, имеющим заболевания дыхательных путей. Принцип действия волосяного гигрометра основан на свойстве обезжиренного человеческого волоса, изменять свою длину с изменением влажности воздуха. При уменьшении или увеличении влажности воздуха длина волоса меняется. Под действием этого изменения шкив поворачивается, и конец стрелки перемещается вдоль шкалы, показывая относительную влажность воздуха. Правила пользования прибором. Во время демонстрации гигрометр укрепляется вертикально в лапке универсального штатива или вешается на стену. Прибор должен находиться на уровне глаз работающего человека с ним. В месте установки гигрометра должны отсутствовать вибрации, источники тепла или холода. Работающий с гигрометром должен находиться от него на расстоянии нормальной видимости отметок шкалы и остерегаться дышать на него во время отсчетов. Проверяют положение стрелки. Если стрелка смещена относительно «0», то при помощи регулировочного винта устанавливают ее на «0».
По шкале в процентах отсчитывают относительную влажность воздуха. Цена деления шкалы соответствует 1%.
При снятии показаний глаз работающего должен находиться на

уровне вертикальной касательной к стрелке так, чтобы отметка шкалы в точке отсчета была видима прямолинейной.

2.2. СХЕМА ВОЛОСЯНОГО ГИГРОМЕТРА.

Рис.3.Модель волосяного гигрометра.

2.3. ОПИСАНИЯ СБОРКИ МОДЕЛИ ВОЛОСЯНОГО ГИГРОМЕТРА.

Для сборки установки нам понадобились следующие детали:

– Шпильки с резьбою – 2 шт.

– Соединительные пластины – 3 шт.

– Крепежные углы – 2 шт.

– Гайки – 11шт.

– Болты – 4 шт.

– Измерительная шкала со стрелкой.

– Обезжиренные волосы – 7 шт.

Модель мы собирали по схеме рисунка 3.

Стрелка стоит в положении 90, это и есть начальное положение прибора.

Максимальный угол отклонения 90, значит одно деление шкалы, будет соответствовать 1,1 % влажности.

X=1,1%, не сложно посчитать на сколько делений отошла стрелка в течении дня.

2. 4. РЕЗУЛЬТАТОВ ПОКАЗАНИЙ ЭЛЕКТРОННОГО ГИГРОМЕТРА,ПСИХРОМЕТРА И ВОЛОСЯНОГО ГИГРОМЕТРА.

Для сравнения результатов показаний модели волосяного гигрометра, мы провели сравнения с другими приборами, которые измеряют влажность воздуха: психрометр и электронный высокоточный гигрометр.

Психрометр представляет собой разность двух термометров: один измеряет температуру воздуха в помещении, другой помещен во влажную марлю, с помощью психрометрической таблицы мы определили влажность воздуха в классе.

Этими приборами мы измеряли влажность на протяжении месяца, результаты внесли в таблицу и построили график.

рис. 4. Графики зависимости показаний психрометра, электронного гигрометра и волосяного гигрометра.

РАЗДЕЛ 3. Заключительная часть.

1. 1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Измерение влажности воздуха очень важная тема. И нам она стала очень интересной. Так как на Земле без влаги не живет не одно живое существо.

Людям так же важны такие измерения, так как увлажненный воздух влияет и на организм человека, и на одежду, и на технику. И для того чтобы лучше разбираться в теме измерения влажности воздуха, мы и решили собрать модель гигрометра своими руками.

В своей работе выяснили все возможные способы измерения влажности воздуха. Рассмотрели как классические, так и альтернативные приборы.

Собрали действующую модель волосяного гигрометра.

А также сравнили результаты показаний полученного прибора с другими имеющимися: психрометром и электронным гигрометром.

В дальнейшем хотели бы усовершенствовать свою модель, переведя ее в электронный вид и снизить погрешность измерений.

ПРИЛОЖЕНИЯ.

Приложение 1. «Модель волосяного гигрометра»

Приложение 2. «Психрометр»

Приложение 3. «электронный гигрометр»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. http://echome.ru/delaem-gigrometr-svoimi-rukami.html

2. https://www.syl.ru/article/184101/new_pribor-dlya-izmereniya-vlajnosti-vozduha-v-pomeschenii

3. Учебник Физика 10 класс Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский (2010 год)

Стабильный датчик влажности почвы своими руками

Самодельный, стабильный датчик влажности почвы для автоматической поливальной установки

Эта статья возникла в связи с постройкой автоматической поливальной машины для ухода за комнатными растениями. Думаю, что и сама поливальная машина может представлять интерес для самодельщика, но сейчас речь пойдёт о датчике влажности почвы. https://oldoctober.com/

Самые интересные ролики на Youtube

Близкие темы.

Самодельный автомат для полива комнатных растений.

Оглавление.

1. Пролог.
2. Электрическая схема порогового датчика влажности почвы.
3. Как это работает?
4. Конструкция электродов.

Пролог.

Конечно, прежде чем изобретать велосипед, я пробежался по Интернету.

Датчики влажности промышленного производства оказались слишком дороги, да и мне так и не удалось найти подробного описания хотя бы одного такого датчика. Мода на торговлю «котами в мешках», пришедшая к нам с Запада, уже похоже стала нормой.

Описания самодельных любительских датчиков в сети хотя и присутствуют, но все они работают по принципу измерения сопротивления почвы постоянному току. А первые же эксперименты показали полную несостоятельность подобных разработок.

Собственно, это меня не очень удивило, так как я до сих пор помню, как в детстве пытался измерять сопротивление почвы и обнаружил в ней… электрический ток. То есть стрелка микроамперметра фиксировала ток, протекающий между двумя электродами, воткнутыми в землю.

Эксперименты, на которые пришлось потратить целую неделю, показали, что сопротивление почвы может довольно быстро меняться, причём оно может периодически увеличиваться, а затем уменьшаться, и период этих колебаний может быть от нескольких часов до десятков секунд. Кроме этого, в разных цветочных горшках, сопротивление почвы меняется по-разному. Как потом выяснилось, жена подбирает для каждого растения индивидуальный состав почвы.

Вначале я и вовсе отказался от измерения сопротивления почвы и даже начал сооружать индукционный датчик, так как нашёл в сети промышленный датчик влажности, про который было написано, что он индукционный. Я собирался сравнивать частоту опорного генератора с частотой другого генератора, катушка которого одета на горшок с растением. Но, когда начал макетировать устройство, вдруг вспомнил, как однажды попал под «шаговое напряжение». Это и натолкнуло меня на очередной эксперимент.

И действительно, во всех, найденных в сети самодельных конструкциях, предлагалось замерять сопротивление почвы постоянному току. А что, если попытаться измерить сопротивление переменному току? Ведь по идее, тогда вазон не должен превращаться в “аккумулятор”.

Собрал простейшую схему и сразу проверил на разных почвах. Результат обнадёжил. Никаких подозрительных поползновений в сторону увеличения или уменьшения сопротивления не обнаружилось даже в течение нескольких суток. Впоследствии, данное предположение удалось подтвердить на действующей поливальной машине, работа которой была основана на подобном принципе.

Вернуться наверх к меню.

Электрическая схема порогового датчика влажности почвы.

В результате изысканий появилась эта схема на одной единственной микросхеме. Подойдёт любая из перечисленных микросхем: К176ЛЕ5, К561ЛЕ5 или CD4001A. У нас эти микросхемы продают всего по 6 центов.

R1 = 22MΩ R2, R9 = 12kΩ R3 = 470kΩ R4 = 30kΩ R5 = 47kΩ R6 = 1MΩ R7 = 5,1MΩ R8 = 22MΩ

C1 = 1µF C2 = 1µF C3, C4 = 0,1µF C5 = 10µF DD1 = К561ЛЕ5 R9 = из расчёта 1kΩ на каждый Вольт напряжения питания.

Датчик влажности почвы представляет собой пороговое устройство, реагирующее на изменение сопротивления переменному току (коротким импульсам).

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран задающий генератор, вырабатывающий импульсы с интервалом около 10 секунд. https://oldoctober.com/

Конденсаторы C2 и C4 разделительные. Они не пропускают в измерительную цепь постоянный ток, которые генерирует почва.

Резистором R3 устанавливается порог срабатывания, а резистор R8 обеспечивает гистерезис усилителя. Подстроечным резистором R5 устанавливается начальное смещение на входе DD1.3.

Конденсатор C3 – помехозащищающий, а резистор R4 определяет максимальное входное сопротивление измерительной цепи. Оба эти элемента снижают чувствительность датчика, но их отсутствие может привести к ложным срабатываниям.

Не стоит также выбирать напряжение питания микросхемы ниже 12 Вольт, так как это снижает реальную чувствительность прибора из-за уменьшения соотношения сигнал/помеха.

Внимание!

Я не знаю, может ли длительное воздействие электрических импульсов оказать вредное воздействие на растения. Данная схема была использована только на стадии разработки поливальной машины.

В реальной конструкции автомата для полива растений я использовал другую схему, которая генерирует всего один короткий измерительный импульс в сутки, приуроченный ко времени полива растений.

Вернуться наверх к меню.

Как это работает?

Прямоугольные импульсы большой длительности (поз.1), проходя через делитель напряжения, образованного элементами C2, R2, R3, Rпочвы, R4, C3, превращаются в короткие импульсы (поз.2). Эти импульсы через конденсатор С4 поступают на вход элемента DD1.3. Туда же, через резистор R6, поступает некоторый уровень постоянного напряжения (поз.3) с делителя напряжения R5.

Когда общий уровень напряжения на входе DD1.3 (поз.4) достигает порога срабатывания компаратора (отмечено красной точкой), запускается одновибратор на DD1.3, DD1.4. Длительность управляющего импульса на выходе DD1.4 определяется постоянной времени R7, C5.

Вернуться наверх к меню.

Конструкция электродов.

Конструкция электродов должна обеспечить возможность измерения влажности почвы возле корней растения. Это особенно актуально для кактусов, полив которых осуществляется мизерным количеством воды.

Для изготовления электродов я сначала выбрал стальную углеродистую проволоку, но она слишком быстро заржавела, и её пришлось заменить на нержавеющею.

Для уменьшения уровня внешних электромагнитных помех, электроды соединяются со схемой экранированным кабелем, оплётка которого подключена к корпусу прибора.

А это детали, из которых были собраны электроды.

1. Винт М3х8.
2. Гровер М3.
3. Шайба М3.
4. Лепесток М3.
5. Втулка – сталь, Ø8х10мм.
6. Винт М3х6.
7. Пластина – стеклотекстолит S = 2мм.
8. Электрод – нерж. сталь Ø1,6х300мм.

Наверное, можно было бы выбрать и другой способ крепления электродов. Но, я выбрал такое крепление, чтобы можно было оперативно регулировать глубину погружения тридцатисантиметровых электродов в почву, а кабель, при этом, не создавал слишком большую нагрузку при погружении электродов в неглубокий горшок.

15 Июль, 2011 (13:36) в Сделай сам

Сам «терпеть ненавижу» всякие далеко уводящие от темы ссылки, но, во всяком случае, эти адреса я проверил, да и ходить по ним Вас никто не заставлял. :)Если ничего ценного не нашли, то учтите: мопэд не мой, я только дал объяву. (с)

Как сделать измерительный прибор своими руками. Простые приборы для радиолюбителей. Бутылочка заполнена растительным маслом

БМК-Миха , самый главный недостаток этого прибора это низкое разрешение – 0,1Ом которое невозможно повысить чисто программным путём. Если бы не этот недостаток, прибор был бы идеальным!
Диапазоны оригинальной схемы: ESR=0-100Ом, C=0pF-5000µF.
Хочу обратить особое внимание на то что прибор до сих пор находится в процессе доработки как программной так и аппаратной, однако продолжает активно эксплуатироваться.
Мои доработки относительно :
Аппаратные
0. Убрал R4,R5. Сопротивление резисторов R2,R3 уменьшил до 1,13К, и подобрал пару с точностью до одного ома (0,1%). Таким образом увеличил тестовый ток с 1мА до 2мА, при этом уменьшилась нелинейность источника тока (за счёт удаления R4,R5), повысилось падение напряжение на конденсаторе что способствует увеличению точности измерения ESR.
Ну и конечно подкорректировал Кусил. U5b.
1. Ввёл фильтры питания на входе и выходе преобразователя +5V/-5V (на фото платка стоящая вертикально и есть преобразователь с фильтрами)
2. поставил разъём ICSP
3. ввёл кнопку переключения режимов R/C (в “оригинале” режимы переключались аналоговым сигналом поступающим на RA2 , происхождение которого в статье описывается крайне туманно…)
4. Ввёл кнопку принудительной калибровки
5. Ввёл зуммер подтверждающий нажатие кнопок и подающий сигнал включённости каждые 2 минуты.
6. Умощнил инверторы их параллельным попарным включением (при тестовом токе в 1-2мА не обязательно, просто мечтал повысить ток измерения до 10мА, что до сих пор не удалось)
7. Последовательно с Р2 поставил резистор 51ом (во избежании КЗ).
8.Выв. регулировки контрастности зашунтировал конденсатором 100нф(напаял на индикатор). Без него при касании отвёрткой движка Р7 индикатор начинал потреблять 300мА! Чуть LM2930 не спалил вместе с индикатором!
9.на питание каждой МС поставил блокировочный конденсатор.
10. скорректировал печатную плату.
Программные
1. убрал режим DC (скорее всего верну его обратно)
2. Ввёл табличную коррекцию нелинейности (при R>10Ом).
3. ограничил диапазон ESR до 50Ом (с оригинальной прошивкой прибор “зашкаливал” при 75,6 Ом )
4. дописал подпрограмму калибровки
5. написал поддержку кнопок и зуммера
6. ввёл индикацию заряда батареи – цифры от 0 до 5 в последнем разряде дисплея.

В блок измерения ёмкости не вмешивался ни программно ни аппаратно, за исключением добавления резистора последовательно с Р2.
Принципиальную схему отражающую все доработки пока не начертил.
прибор был очень чувствителен к влажности! как дыхнёшь на него так показания начинают “плыть” .Всему виной большое сопротивление R19, R18,R25,R22. Кстати может мне кто нибудь объяснить, нах*ена каскаду на U5a такое большое входное сопротивление???
Короче говоря, аналоговую часть залил лаком – после чего чувствительность полностью пропала.

Журнал ELEKTOR насколько я знаю, немецкий, авторы статей немцы и печатают его в Германии, по крайней мере немецкую версию.
m.ix , давайте шутить во флейме

В нашей жизни используется множество измерительных приборов, которые позволяют контролировать микроклимат помещений. Один из них – гигрометр, устройство, которое можно изготовить в домашних условиях.

Зачем нужен гигрометр?

Гигрометр позволяет выявить относительную влажность окружающей среды, которая является одним из важнейших составляющих микроклимата помещения. Содержание влаги в воздухе влияет на самочувствие людей. Этот показатель обязательно должен находиться в пределах среднего диапазона. Пониженная влажность воздуха может приводить к затрудненному дыханию и пересыханию слизистых оболочек, а повышенная – к ухудшению физического состояния. Особенно строго следить за этим значением нужно людям, имеющим заболевания дыхательных путей.

Для контроля влажности в помещении можно приобрести специальную метеостанцию. Однако из подручных средств также можно собрать прибор, который сможет заменить собой гигрометр.

Аналог психрометрического прибора

Чтобы получать точные сведения, нужно знать, как сделать гигрометр в домашних условиях. Для создания аналога психрометрического устройства понадобятся:

• два ртутных термометра, предназначенных для измерения температуры воздуха;
• дистиллированная вода;
• доска;
• нить;
• хлопчатобумажная ткань.

Также понадобятся любые подручные средства, с помощью которых можно произвести закрепление термометра.

На доске нужно установить в вертикальном положении два термометра так, чтобы они находились параллельно по отношению друг к другу. Под одним из измерительных приборов необходимо установить небольшую емкость с дистиллированной водой. В качестве емкости можно использовать небольшую колбу или обыкновенный пузырек. Наконечник термометра (ртутный шарик), под которым установлен «резервуар», следует обернуть обыкновенной хлопчатобумажной тканью, после чего не очень туго перевязать нитью. Края ткани приблизительно на 5 миллиметров опускаем в емкость, которая предварительно была заполнена дистиллированной водой.

Принцип действия такого устройства, собранного своими руками, абсолютно схож с принципом действия психрометрического гигрометра. Для вычисления относительной влажности воздуха понадобится специальная таблица. По разнице показаний «сухого» и «влажного» термометра вычисляют влажность окружающей среды.

«Природный» измеритель

Для изготовления измерителя в домашних условиях можно использовать свойство шишки расправлять или наоборот – сжимать – свои чешуйки в зависимости от изменения влажности окружающей среды. Все, что понадобится для создания устройства – сама шишка и кусок фанеры.

В самый центр фанеры с помощью гвоздя или скотча крепится шишка. Для определения влажности следует проследить за скоростью раскрытия чешуек. Если они быстро раскрываются — влажность воздуха несколько ниже нормы. Если положение чешуек достаточно долго не изменяется – микроклимат помещения соответствует средним показателям. В том случае, если их кончики начнут подниматься вверх, влажность помещения имеет высокие показатели.

Аналог волосяного устройства

Каждый задающийся вопросом «как сделать гигрометр своими руками» очень редко приступает к созданию волосяного устройства. Однако сделать его довольно просто. Для этого потребуются:

• волос;
• бензин;
• клей;
• гвозди;
• чертежные принадлежности;
• бумага высокой плотности;
• лист фанеры;
• стержень от ручки;
• проволока из стали;
• ролик.

Человеческий волос можно заменить хлопчатобумажной нитью высокого качества, которая также остро реагирует на изменение влажности воздуха.

Волос или нить должны иметь длину не меньше 40 сантиметров. Если речь идет о волосе, его нужно обезжирить (применяется смачивание в бензине). На конец волоса необходимо закрепить груз, имеющий вес, достаточный для того, чтобы расправить его. В качестве такого отвеса может подойти небольшая часть стержня ручки, предварительно промытая от чернил. Для закрепления груза нужно использовать клей. На небольшой гвоздь одевается пластмассовая трубка длиной около пяти миллиметров. В ее качестве также можно использовать стержень авторучки. Важно, чтобы трубка свободно вращалась вокруг гвоздя, не соскакивая с него. Для сборки гигрометра подготовьте горизонтальное основание, на котором будет закреплена вертикальная часть устройства – доска или фанера. В ее центр вбивается заранее подготовленный гвоздь. Разместить его нужно так, чтобы перекинутый через пластиковую трубку волос (одна треть от всей длины) мог быть прикреплен к горизонтальной части своим свободным концом. Крепление производится также с помощью клея. Заключительный этап работы – крепление шкалы, которую можно создать из полосы бумаги, нанеся на нее деления.

Для градуирования прибора занесите его в ванную комнату, в которой был включен горячий душ. Точку, в которой будет находиться острите отвеса, отметьте как 100%. Для нахождения нулевой отметки нужно поставить устройство в нагретую духовку (не очень горячую, чтобы не сжечь устройство). После этого ровно между двух точек нужно поставить отметку в 50 градусов. Можно рассчитать подобным способом десятичные или даже единичные отметки.

Отметка, на которой будет находиться отвес на конце волоса, и будет являться показанием относительной влажности окружающей среды.

Гигрометр из салфетки

Комнатный гигрометр из салфетки сделать достаточно просто. Для его создания необходимо иметь под рукой обыкновенную салфетку, фанеру, гвозди, клей и проволоку. В фанеру вбивается два гвоздя на расстоянии, аналогичном длине салфетки. После этого между ранее закрепленными гвоздями посредством клея крепится сама бумажная салфетка. Два куска проволоки (достаточно длины 2-4 сантиметра) крепятся к салфетке. Одна из частей должна быть частично прикреплена к салфетке, частично – к гвоздю так, чтобы образовывалась своеобразная стрелка.

Принцип действия такого устройства основан на свойстве салфетки впитывать в себя влагу из воздуха. Если вы хотите сделать точную шкалу показаний, можно провести сверку самостоятельно изготовленного прибора по устройству, купленному в магазине. Движение проволоки будет свидетельствовать об изменении микроклимата помещения.

Стоит понимать, что приборы, изготовленные в домашних условиях, не могут похвастаться высокой точностью. Они пригодны лишь для измерения приблизительных показателей. Если вам необходимо знать точную влажность окружающей среды, необходимо приобрести любой из видов комнатных гигрометров.

Авометром, схема которого показана па рис. 21, можно измерять: постоянные токи от 10 до 600 ма; постоянные напряжения от 15 до 600 в; переменные напряжения от 15 до 600 в; сопротивления от 10 ом до 2 Мом; напряжения высоких частот 100 кгц—100 Мгц в пределах от 0,1 до 40 в. коэффициент усиления транзисторов по току В до 200.

Для измерения напряжений высокой частоты используется выносной пробник (ВЧ головка).

Внешний вид авометра и ВЧ головки показан на рис. 22.

Прибор монтируют в корпусе из алюминия или в пластмассовой коробочке размерами примерно 200X115X50 мм. Лицевая панель из листового текстолита или гетинакса толщиной 2 мм. Корпус и переднюю панель можно также сделать из фанеры толщиной 3 мм, пропитанной бакелитовым лаком.

Рис. 21. Схема авометра.

Детали. Микроамперметр типа М-84 на ток 100 мка с внутренним сопротивлением 1 500 ом. Переменный резистор типа ТК с выключателем Вк1. Выключатель надо снять с корпуса резистора, повернуть на 180° и поставить на прежнее место. Такое изменение делают для того, чтобы контакты включателя замыкались, когда резистор полностью выведен. Если этого не сделать, то универсальный шунт будет всегда подключен к прибору, уменьшая его чувствительность.

Все постоянные резисторы, кроме R4—R7, должны быть с допуском номиналов сопротивлений не более ±5%. Резисторы R4—R7 шунтирующие прибор при измерении токов, — проволочные.

Выносной пробник для измерения напряжений высокой частоты размещают в алюминиевом корпусе от электролитического конденсатора Его детали монтируют на пластинке из оргстекла. На ней же крепят два контакта от штепсельной вилки, которые являются входом пробника. Проводники входной цепи надо располагать возможно дальше от проводников выходной цепи пробника.

Полярность диода пробника должна быть только такой, как на схеме. Иначе стрелка прибора будет отклоняться в обратную сторону. То же касается и диодов авометра.

Универсальный шунт изготовляют из проволоки с большим удельным сопротивлением и монтируют непосредственно на гнездах. Для R5—R7 подойдет константановая проволока диаметром 0,3 мм, а для R4 можно использовать резистор типа ВС-1 сопротивлением 1400 ом, намотав на его корпус константановую проволоку диаметром 0,01 мм, чтобы их общее сопротивление было 1 468 ом.

Рис 22. Внешний вид авометра.

Градуировка. Шкала авометра показана на рис. 23. Градуировку шкалы вольтметра производят по эталонному контрольному вольтметру постоянного напряжения по схеме, показанной на рис. 24, а. Источником постоянного напряжения (не менее 20 в) может быть низковольтный выпрямитель или батарея, составленная из четырех КБС-Л-0,50. Поворачивая движок переменного резистора, наносят на шкалу самодельного прибора отметки 5, 10 и 15 б, а между ними — по четыре деления. По этой же шкале измеряют и напряжения до 150 в, умножая показания прибора на 10, и напряжения до 600 в, умножая на 40 показания прибора.
Шкала измерений тока до 15 ма должна точно соответствовать шкале вольтметра постоянных напряжений, что проверяют по эталонному миллиамперметру (рис. 24,6). Если показания авометра отличаются от показаний контрольного прибора, то изменяя длину провода на резисторах R5—R7, подгоняют сопротивления универсального шунта.

Точно так же градуируют шкалу вольтметра переменных напряжений.

Для градуировки шкалы омметра надо использовать магазин сопротивлений или использовать в качестве эталонных постоянные резисторы с допуском ±5%. Прежде чем начать градуировку, резистором R11 авометра устанавливают стрелку прибора в крайнее правое положение — против цифры 15 шкалы постоянных токов и напряжений. Это будет «0» омметра.

Диапазон сопротивлений, измеряемых авометром, большой — от 10 ом до 2 Мом, шкала получается плотной, поэтому на шкалу наносят только цифры сопротивлений 1 ком, 5 ком, 100 ком, 500 ком и 2 Мом.

Авометром можно измерять статический коэффициент усиления транзисторов по току Вст до 200. Шкала этих измерений равномерная, поэтому Делят ее на равные промежутки заранее и проверяют по транзисторам с известными значениями Вст Если показания прибора несколько отличаются от фактических значений, то изменяют сопротивление резистора R14 до действительных значений этих параметров транзисторов.

Рис. 23. Шкала авометра.

Рис. 24. Схемы градуировки шкал вольтметра и миллиамперметра авометра.

Для проверки выносного пробника при измерении высокочастотного напряжения нужны вольтметры ВКС-7Б и любой высокочастотный генератор, параллельно которому подключают пробник. Провода от пробника включают в гнездо «Общий» и «+15 в» авометра. Высокую частоту подают на вход лампового вольтметра через переменный резистор, как при градуировке шкалы постоянных напряжений. Показания лампового волтьметра должны соответствовать шкале постоянного напряжения на 15 в авометра.

Если показания при проверке прибора по ламповому вольтметру не совпадают, то несколько изменяют сопротивление резистора R13 пробника.

С помощью пробника измеряют напряжения высокой частоты только до 50 в. При большем напряжении может произойти пробой диода. При измерении напряжений частот выше 100—140 Мгц прибор вносит значительные погрешности измерений ввиду шунтирующего действия диода.

Все градуировочные отметки на шкале омметра делают мягким карандашом и только после проверки точности измерений обводят их тушью.

В.В. Вознюк. В помощь школьному радиокружку

Ключевые теги: измерения, Вознюк

В процессе изготовления радиолюбительских схем, при её настройке, а также при регулировке аппаратуры радиолюбителю необходим целый набор измеритель­ных приборов. В первую очередь понадобятся: мультиметр, ос­циллограф, генераторы высокой и низкой (звуковой) частот , цифровой часто­томер , универсальный высокочастотный вольтметр с высокоомным входом…

Сейчас многие приборы можно купить, а некоторых и можно не найти в продаже. Их самостоя­тельное изготовление не отличается большой трудностью и вполне доступно радиолюбителям.

В число таких приборов-помощников входят:

• индика­тор высокочастотного поля,
• индикатор излучения,
• прибор для проверки транзисторов,
• ВЧ и универсальный вольтметр.

Схемы приборов построены на старой советской элементной базе, поэтому многие компоненты можно заменить на современные аналоги.

Принципиальная схема индикатора поля

На рисунке показана схема простого индикатора напряженно­сти поля. Индикатор высокочастотного поля используют для обнаружения излучения-передатчика и грубого измерения частоты колебаний, а также как индикатор на­пряженности поля при согласовании выхода передатчика с сопротивлением из­лучения антенны. Индикатор представляет собой детекторный приемник, нагрузкой ко­торого служит микроамперметр на ток полного отклонения стрелки 100 мкА.

Главная особенность этого индикатора — отсутствие питания. Стрелка индикаторной головки отклоняется от наводящего в антенне ВЧ поля.

Прибор собирают на изоляционной плате. Антенна – тонкий металлический штырь длиной 20 – 30 см. Для диапазона 25 – 31 МГц контурную катушку L1 заматывают на каркасе диаметром 12 мм. Она содержит 12 – 14 витков прово­да ПЭВ-1, Конденсатор С1 – подстроечнный с воздушным диэлектриком. Ось ротора выводят на переднюю панель и снабжают лимбом с нанесенной шкалой, проградуированной в Мегагерцах.

Принципиальная схема индикатора излучения

На рисунке, выше представлена схема индикатора излучения передатчи­ка с визуальным контролем. Для контроля использована небольшая лампочка, рассчитанная на напряжение 1 В или светодиод. В случае использования светодиода, нужно последовательно подключить сопротивление 30-100Ом.

Индикатор представля­ет собой детекторный приемник с двухкаскадным усилителем постоянного тока на транзисторах МП16Б (или им аналогичных отечественных или зарубежных). В цепь коллектора выходно­го транзистора VT3 включена индикаторная лампа.

Индикатор смонтирован на изоляционной плате и вместе с батареями питания размещен в пластмассовом футляре подходящих размеров. Каждую батарею питания можно составить из 3-x аккумуляторов по 1,2в.

Приближенно проградуировать шка­лу индикатора поля можно по сиг­налу от измерительного генератора высокой частоты. К его выходу подклю­чают отрезок провода длиной 30 см. Вблизи этого провода располагают шты­ревую антенну градуируемого индикато­ра поля.

Схема вольтметра постоянного напряжения

Вольтметр измеряет постоянные напряжения величиной до 100 В. Он выполнен по мостовой схеме на транзисторах – Т1 и Т2. В одну диагональ моста включен измерительный прибор, в другую – источник питания.

Регулировка вольтметра состоит из двух этапов. Сначала, изменяя значения резисторов R4 и R5, добиваются равенства напряжений на коллекторах транзисторов Т1 и Т2. Затем с помощью переменного резистора R6 устанавливают стрелку измерительного прибора на ноль.

Измеряемое напряжение через резисторы R1, R2 и R3 подается на базу транзистора Т1. При этом нарушается равновесие моста, и через миллиамперметр начинает протекать ток, пропорциональный напряжению.

Резисторы R1 – R3 подбирают с точностью ±5%.

Эту схему можно использовать как приставку к авометру с малым входным сопротивлением.

Схема универсального вольтметра

Универсальный вольтметр, схема которого изображена на рисунке прост изготовлении и налаживании.

Входное сопротивление его около 2 МОм на пределе измерения постоянного напряжения 1 В и 4,5 МОм на остальных пределах (10, 100, 1000 В). Напря­жение высокой и звуковой частот можно измерять в пределах от 0,1 до 25 В. Транзисторы VT1 и VT2 образуют парафазный истоковый повторитель. Измеря­емое напряжение приложено к затворам транзисторов и одновременно к цепи R5, R14. В результате между затвором и истоком каждого транзистора действу­ет половина измеряемого напряжения, но с разной полярностью. Это приводят к тому, что в одном плече ток стока уменьшается, в другом – увеличивается я между точками а и б появляется разность потенциалов, отклоняющая стрелку микроамперметра РА1 пропорционально приложенному напряжению.

Детекторная цепь C1,VD1,R7, C2 предназначена для измерения напряжения ЗЧ. А напря­жение ВЧ измеряют с помощью выносной головки, схема которой показана на рисунке слева. Питают прибор от батареи с напряжением 9 В.

Транзисторы для вольт­метра должны быть подобраны близкими по параметрам. Для подборки тран­зисторов можно воспользоваться устройством, схема которого изображена на рисунках, ниже.

Схема проверки маломощных биполярных транзисторов

Одно из условий безотказной работы аппаратуры радиоуправления – применение в ней проверенных радиоэлементов и особенно транзисторов. Известно, что разброс параметров транзисторов одного типа может быть трехкратным и более. Например, у транзистора значение коэффициента передачи по постоянному току h31Э может находиться в пределах 40-160. В ряде случаев при изготовлении аппаратуры устанавливают ограничения на параметры применяемых транзисторов. Обычно это относится к значениям h31Э.

Часто при построении схем необходимо подобрать пары одинаковых по параметрам транзисторов.
У маломощных транзисторов обычно проверяют обратный или так называемый неуправляемый ток коллектора Iкбо при отключенном эмиттерном выводе, а также h31э в схеме с заземленным эмиттером.

На рисунке, ниже приведена схема стенда для проверки маломощных транзисторов как с р-n-р, так и с n-р-n переходами. I кбо измеряется непосредственно микроамперметром ИП-1 с пределом до 100 мкА. У микроамперметра ИП-1 должна быть шкала с нулем посередине. h31э определяется как отношение измеренного тока коллектора Iк к установленному по прибору ИП-1 значению тока Iо в цепи базы транзистора. Ток в цепи базы устанавливается с помощью переменных резисторов R3, («грубо») и R 2 («точно»). При точном измерении шунт прибора отключают кнопкой Kн1.

Схема проверки биполярных транзисторов средней мощности

Транзисторы средней мощности необходимо проверять при рабочем коллекторном токе (0,5 — 1,0 А и более). При подборе пар одинаковых транзисторов, необходимых для качественной работы оконечных каскадов усилителей и других схем. Эти измерения можно сделать с помощью простого стенда (см. схему ниже).

Чтобы не усложнять коммутацию, подключение измерительных приборов осуществляют гибкими проводами с одиночными штыревыми разъемами. На схеме (в скобках) показана полярность подключения батареи и приборов при проверке транзисторов со структурой типа p-n-р.

Подключение к выводам транзистора следует осуществлять с помощью зажимов «крокодил», подпаянных к гибким проводам. Транзисторы проверяют в течение короткого промежутка времени в связи с тем, что при больших токах коллектора происходит нагрев транзистора, а это ведет к изменению его параметров и увеличению погрешности измерений.

Проверяемый транзистор можно крепить на теплоотводящий радиатор, но это усложнит процесс проверки. В качестве источника питания следует применить мощный стабилизированный источник низковольтного напряжения или составить батарею из аккумуляторов.

Схема проверки полевых транзисторов

Проверку полевых транзисторов можно проводить на стенде, схема которого приведена на рисунке ниже. С помощью этого стенда осуществляют подбор пар одинаковых транзисторов.

Полярность подключения батарей Б1, Б2 и измерительных приборов показана для случая проверки полевых транзисторов с р-каналом и п-р переходом (например, КП103). При проверке полевых транзисторов с n-каналом и р-п переходом (например КП303) необходимо указанную полярность изменить на обратную.

С помощью такого стенда можно снять выходные и проходные характеристики полевых транзисторов. На рисунках приведена выходная характеристика полевого транзистора КП303Д и проходные характеристики этого же транзистора. Пунктирной линией изображена динамическая проходная характеристика при включенном в цепь истока резисторе с сопротивлением 560 Ом. Рабочая точка находится в средней части линейного участка этой характеристики.

ВНИМАНИЕ! При проверке полевых транзисторов с МОП-структурой необходимо соблюдать осторожность, поскольку они подвержены влиянию статического электричества! Их следует подключать с предварительно закороченными (гибким неизолированным проводником) выводами, которые подсоединяют к стенду при выключенном питании. Затем с вывода транзистора снимают закорачивающие проводники и включают питание.

После этого проверяют транзистор. Отключение такого транзистора ведут в обратном порядке, а именно, выключают питание, закорачивают выводы и после этого отсоединяют его от стенда.

Конструкции стендов для проверки транзисторов могут быть произвольными. Рекомендуется монтировать их на панелях из стеклотекстолита или другого изоляционного листового материала. На стенде следует поместить его принципиальную схему. Для удобства пользования производят гравировку у выводов гнезд и других элементов стенда или вместо гравировки можно приклеить бумажные полоски с надписями.

Здесь рассматриваются вопросы самостоятельного изготовления и эксплуатации измерительных приборов, используемых в радиолюбительской практике.

Самодельные радиолюбительские измерительные приборы.

Самодельные и промышленные измерительные приборы на базе компьютера.

Измерительные приборы промышленного производства.

Обновляемый файловый архив по теме “Измерительные приборы” находится , со временем, я надеюсь подготовить обзор с комментариями.

Функциональный генератор качающейся частоты и тональных посылок.

Настоящая статья – отчёт о проделанной работе, выполненной в начале нулевых годов, в те времена, самостоятельное изготовление измерительных приборов и оснастки своих лабораторий для радиолюбителей считалось обычным делом. Надеюсь, таковые увлечённые и заинтересованные умельцы встречаются и теперь.

Прототипами для рассматриваемого ФГКЧ стали «Генератор тональных посылок» Николая Сухова (Радио №10 1981 стр. 37 – 40)

и «Приставка к осциллографу для наблюдения АЧХ» О. Сучкова (Радио № 1985 стр 24)

Схема приставки О. Сучкова:

Разработанный на основе указанных источников и другой литературы (см. Заметки на полях схемы) ФГКЧ формирует напряжения синусоидальной, треугольной и прямоугольной (меандр) формы, амплитудой 0 – 5В со ступенчатым ослаблением –20, -40, -60 дБ в диапазоне частот 70Гц – 80КГц. Регуляторами ФГКЧ можно задать любой участок качания или значения перескока частоты, при формировании пачек, внутри рабочего диапазона частот.

Управление и синхронизация перестройки частот, осуществляется нарастающим пилообразным напряжением развёртки осциллографа.

ФГКЧ позволяет оперативно оценить АЧХ, линейность, динамический диапазон, реакцию на импульсные сигналы и быстродействие аналоговых радиоэлектронных устройств звукового диапазона.

Схема ФГКЧ представлена на Рисунке .

Схема в высоком разрешении находится или загружается по клику на рисунок.

В режиме качающейся частоты, на вход ОУ А4 подаётся пилообразное напряжение из блока развёртки осциллографа (как и в схеме ГКЧ О. Сучкова). Если на вход управления частотой А4 подавать не пилу, а меандр, частота будет меняться скачком с низкой на высокую. Формирование меандра из пилы, производится обычным триггером Шмитта, на транзисторах Т1 и Т2, разной проводимости. C выхода ТШ меандр поступает на электронный ключ А1 К1014КТ1, предназначенный для согласования уровня напряжения управляющего перестройкой ФГКЧ по частоте. На вход ключа подаётся напряжение +15В, с выхода ключа, прямоугольный сигнал подаётся на вход ОУ А4. Переключение частоты происходит в средней части горизонтальной развёртки, синхронно. После ОУ А4 стоят два ЭП на транзисторах Т7 – ПНП и Т8 – НПН (для термокомпенсации и выравнивания сдвига уровня) В эмиттере Т7 стоит переменный резистор RR1, задающий нижнюю границу качания или формирования пачек импульсов в диапазоне 70Гц – 16КГц. Резистор R8 (по Сучкову) заменён на два RR2 – 200КОм и RR3 – 68 КОм. RR2 задаёт верхнюю границу диапазона качания 6,5 – 16,5 КГц, а RR3 – 16,5 – 80 КГц. Интегратор на ОУ А7, тришшег Шмитта на ОУ А7 и коммутатор фазы коэффициента передачи усилителя А5 – Т11, работают как описано в О. Сучкова.

После буферного усилителя на ОУ А7 стоит переключатель формы сигнала с подстроечными резисторами PR6 – подстройка уровня треугольного сигнала и PR7 – подстройка уровня меандра. нормирующими уровень выходных сигналов. Формирователь синусоидального сигнала состоит из ОУ А8 – не инвертирующему усилителя с подстройкой усиления в диапазоне 1 – 3 раза (подстроечным резистором PR3) и классического преобразователя пилообразного напряжения в синусоидальное на полевом транзисторе Т12 – КП303Е. С истока Т12, синусоидальный сигнал подаётся на селектор формы импульса S2 напрямую, так как уровень синусоидального сигнала определяется нормирующим усилителем на ОУ А8 и величиной PR3. С выхода регулятора уровня RR4, сигнал подаётся на буферный усилитель на умощнённом А9. Коэффициент усиления буферного усилителя около 6, задаётся резистором в цепи обратной связи ОУ. На транзисторах Т9б Т10 и переключателях S3, S5, собран узел синхронизации, используемый для проверки тракта записи – воспроизведения магнитофона, в настоящее время совершенно не актуальный. Все ОУ – с ПТ на входе (К140 УД8 и К544УД2). Стабилизатор напряжения питания двухполярный +/- 15В, собран на ОУ А2 и А3 – К140УД6 и транзисторах Т3 – КТ973, Т4 – КТ972. Источники тока стабилитронов опорного напряжения на ПТ Т5, Т6 – КП302В.

Работа с рассматриваемым функциональным ГКЧ, производится следующим образом.

Переключатель S1 «Режим», устанавливается в положение «Fниз» и переменным резистором RR1 «Fниз» устанавливается нижняя частота диапазона качания, или меньшая частота пачек импульсов, в диапазоне 70Гц – 16КГц. После этого, переключатель S1 «Режим», устанавливается в положение «Fверх» и переменными резисторами RR2 «6-16КГц» и RR3 «16 – 80КГц» задаётся верхняя частота диапазона качания, или бОльшая частота пачек импульсов, в диапазоне 16 – 80 КГц. Далее переключатель S1 переводится в положение «Кач» или «Пачки» для формирования выходного напряжения качающейся частоты или двух пачек импульсов меньшей и бОльшей частоты, сменяющихся синхронно с развёрткой, при прохождении луча через середину экрана (для пачек импульсов). Форма выходного сигнала выбирается переключателем S2. Уровень сигнала регулируется плавно переменным резистором RR4 и ступенчато – переключателем S4.

Осциллограммы испытательных сигналов в режимах «Качание частоты» и «Пачки» представлены на следующих рисунках.

Фото генератора в сборе, представлено на рисунке.

В том же корпусе широкополосный генератор синусоидального напряжения и меандра (Важно: R6 в схеме этого генератора – 560КОм, а не 560Ом, как на рисунке, и если вместо R9 поставить пару из постоянного резистора 510Ком и подстроечного 100Ком, можно, регулировкой подстроечника, установить минимально возможный Кг.)

и частотомера, прототип которого описан в .

Важно отметить, что в дополнение к проверкам аналоговых трактов звуковоспроизводящей аппаратуры, в режимах качания частоты и формирования пачек частотных посылок, рассматриваемый функциональный ГКЧ можно использовать и просто как функциональный генератор. Сигналы треугольной формы помогают очень чётко отследить возникновение ограничения в усилительных каскадах, выставить ограничения сигнала симметричным (борьба с чётными гармониками – более заметными на слух), проконтролировать наличие искажений типа «ступенька» и оценить линейность каскада по мере искривления фронта и спада треугольного сигнала.

Ещё более интересна проверка УМЗЧ и других звуковых узлов, сигналом прямоугольной формы, со скважностью 2 – меандром. Считается, что для корректного воспроизведения меандра определённой частоты, требуется, чтобы рабочая (без ослабления) полоса тестируемого такта, была, по меньшей мере, в десять раз больше, чем частота испытательного меандра. В свою очередь, ширина полосы частот, воспроизводимых, например, УМЗЧ определяет такой важный качественный показатель, как коэффициент интермодуляционных искажений, столь значительный для, ламповых УМЗЧ, что его благоразумно не измеряют и не публикуют, чтобы не разочаровывать общественность.

На следующем рисунке – фрагмент статьи Ю. Солнцева «Функциональный» генератор» из Радиоежегодника .

На рисунке – типовые искажения меандра, возникающие в звуковом тракте, и их толкования.

Ещё более наглядными, измерения при помощи функционального генератора, можно производить, подавая сигнал с его выхода на вход X осциллографа, напрямую, и на вход Y через исследуемое устройство. В этом случае на экране будет отображаться амплитудная характеристика проверяемой схемы. Примеры таких измерений приведены на рисунке.

Вы можете повторить мой вариант функционального ГКЧ, как он есть или принять его за альфа – версию Вашей собственной разработки, выполненной на современной элементной базе, с применением схемотехнических решений, которые Вы считаете более прогрессивными или доступными в реализации. В любом случае, применение такого многофункционального измерительного устройства, позволит Вам существенно упростить настройку звуковоспроизводящих трактов и контролируемо повысить их качественные характеристики в процессе разработки. Это конечно справедливо только в том случае, если вы считаете, что настраивать схемы «на слух» – весьма сомнительный приём радиолюбительской практики.

Автомат включения ждущего режима для осциллографа С1-73 и других осциллографов с регулятором «Стабильность».

Пользователи советских и импортных осциллографов, оснащённых регулятором режима развёртки «Стабильность», сталкивались в работе со следующим неудобством. При получении на экране устойчивой синхронизации сложного сигнала, стабильное изображение сохраняется до тех пор, пока на вход подаётся сигнал или его уровень остаётся достаточно стабильным. При исчезновении входного сигнала, развёртка может оставаться в ждущем режиме сколь угодно долго, при этом луч на экране отсутствует. Для переключения развёртки в автоколебательный режим, иногда достаточно лишь чуть повернуть ручку «Стабильность», и луч появляется на экране, что требуется при привязке горизонтальной развёртки к масштабной сетке на экране. При возобновлении измерений, изображение на экране может «плыть» до тех пор, пока регулятором «Стабильность» не будет восстановлен ждущий режим развёртки.

Таким образом, в процессе измерений, приходится постоянно крутить ручки «Стабильность» и «Уровень синхронизации», что замедляет процесс измерений и отвлекает оператора.

Предлагаемая доработка осциллографа C1-73 и других, подобных ему приборов (С1-49, С1-68 и др) оснащённых регулятором «Стабильность», предусматривает автоматическое изменение выходного напряжения переменного резистора регулятора «Стабильность», переводящее блок развёртки осциллографа в автоколебательный режим при отсутствии входного синхросигнала.

Схема автоматического переключателя «Ждущий – Авто» для осциллографа С1-73, приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 . Схема автоматического переключателя «Ждущий – Авто» для осциллографа С1-73 (кликни для увеличения).

На транзисторах Т1 и Т2 собран одновибратор, запускаемый, через конденсатор С1 и диод D1 импульсами положительной полярности с выхода формирователя импульсов запуска развёртки осциллографа С1-73 (контрольная точка 2Гн-3 блока У2-4 на рисунке 2)

Рисунок 2

(полностью, схема осциллографа С1-73 находится здесь: (Fig5) и (Gif 6)

В исходном состоянии, при отсутствии запускающих развёртку импульсов, все транзисторы автомата «Ждущий – Авто» закрыты (см. Рис. 1). Диод D7 открыт и на правый по схеме (см Рис. 2) вывод переменного резистора R8 «Стабильность», по цепи R11 D7, подаётся постоянное напряжение, переводящее генератор развёртки в автоколебательный режим, при любом положении движка переменного резистора R8 «Стаьильность».

По приходу очередного импульса, запуска развёртки, последовательно открываются транзисторы T2, T1, T3, T4, а диод D7 закрывается. С этого момента схема синхронизации развёртки осциллографа С1-73, работает в типовом режиме, заданном напряжением на выходе переменного резистора R8 (см. Рис. 2). В частном случае, может быть задан ждущий режим развёртки, обеспечивающий стабильное положение изображения исследуемого сигнала на экране осциллографа.

Как было отмечен выше, при поступлении очередного синхроимпульса, все транзисторы автомата управления развёрткой открываются, что приводит к быстрой разрядке электролитического конденсатора C4 через диод D4, открытый транзистор Т2 и резистор R5. Конденсатор C4 находится в разряженном состоянии всё то время, пока на вход одновибратора поступают запускающие импульсы. По окончании поступления импульсов запуска, транзистор T2 закрывается, и конденсатор C4 начинает заряжаться базовым током транзистора T3 через резистор R7 и диод D5. Ток зарядки конденсатора C4, поддерживает открытыми транзисторы T3 и T4, сохраняя ждущий режим развёртки, заданный напряжением на выходе переменного резистора R8 «Стабильность» в течение нескольких сотен миллисекунд, в ожидании следующего сихроимпульса. Если таковой не поступает, транзистор T3 закрывается полностью, светодиод D6, индицирующий включение ждущего режима, гаснет, закрывается транзистор T4, открывается диод D7 и развёртка осциллографа переходит в автоколебательный режим. Для обеспечения ускоренного перехода в ждущий режим, при поступлении первого синхроимпульса в серии, применён элемент «Логическое ИЛИ» на диодах D3 и D5. При срабатывании одновибратора, приводящем к открыванию транзистора T2, транзистор T3 открывается без задержки, по цепи R7,D3,R5 ещё до окончания разряда конденсатора C4. Это может быть важно, если требуется наблюдать одиночные импульсы в ждущем режиме синхронизации.

Сборка автомата ждущего режима выполнена объёмным монтажом.

Рисунок 3. Объёмный монтаж автомата ждущего режима осциллографа.

Рисунок 4. Изоляция элементов автомата ждущего режима осциллографа бумажными вставками и расплавленным парафином.

Перед монтажом, модуль завёрнут в полоску бумаги, проклеенную прозрачным скотчем, как минимум с одной стороны, так же для уменьшения утечек. Сторона бумаги, поклеенная скотчем, обращена к собранному модулю. Объёмный монтаж автомата позволил сократить время сборки и отказаться от разработки и изготовления печатной платы. Кроме того, модули получились достаточно компактными, что важно при их установке в малоразмерный корпус осциллографа С1-73. В отличие от заливки устройства, собранного объёмным монтажом, эпоксидным компаундом и тп твердеющими смолами, использование парафина позволяет сохранить ремонтопригодность устройства и возможность его доработки, при необходимости. В радиолюбительской практике, при штучном производстве, это может быть важным фактором выбора конструктивного исполнения устройства.

Вид автомата ждущего режима, смонтированного на плате У2-4, осциллографа С1-73, показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Размещение модуля автомата ждущего режима на плате синхронизации осциллографа С1-73.

Светодиод, индицирующий включение ждущего режима, размешён на 15 мм правее регулятора УРОВЕНЬ, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6. Размещение индикатора включения ждущего режима на лицевой панели осциллографа C1-73.

Опыт эксплуатации осциллографа С1-73, оснащённого автоматом включения ждущего режима развёртки, показал значительное увеличение оперативности измерений, связанное с отсутствием необходимости вращать ручку СТАБИЛЬНОСТЬ, при установке линии развёртки на желаемое деление градуировочной сетки экрана и после этого, для достижения устойчивого положения изображения на экране. Теперь, в начале измерений, достаточно установить регуляторы УРОВЕНЬ и СТАБИЛЬНОСТЬ, в положение, обеспечивающее неподвижное изображение сигнала на экране, и при снятии сигнала со входа осциллографа, горизонтальная линия развёртки появляется автоматически, а при очередной подаче сигнала возвращается стабильная картинка.

Вы можете приобрести подобный автомат ждущего режима осциллографа, сэкономив время на сборку. Используйте кнопку обратной связи. 🙂

Блок защиты и автоотключения мультиметра M830 и ему подобных «Цифровых китайских мультиметров».

Цифровые мультиметры, построенные на АЦП семейства (отечественный аналог ), благодаря своей простоте, достаточно высокой точности и низкой стоимости, очень широко используются в радиолюбительской практике.

Некоторое неудобство использования прибора связано с:

1. Отсутствием автоотключения мультиметра
2. относительной дороговизной девятивольтовых батарей большой ёмкости
3. отсутствием защиты от перенапряжения (за исключением плавкого предохранителя на 0,25А)

Различные способы решения вышеупомянутых проблем предлагались радиолюбителями раньше. Некоторые из них (схемы защиты АЦП мультиметра, автоотключения, и его питания от низковольтных источников питания, через повышающий преобразователь, приведены доработок и измерительных приставок к мультиметрам семейства M830.

Предлагаю Вашему вниманию ещё один вариант доработки «цифрового китайского мультиметра» на АЦП 7106, сочетающей четыре важных, для таких приборов, потребительских функции:Автоотключение по таймеру через несколько минут после включения.

1. Защита от перенапряжения с гальваническим отключением входного гнезда UIR от схемы мультметра.
2. Автоотключение при срабатывании защиты.
3. Полуавтоматическая отсрочка автоотключения при длительных измерениях.

Для пояснения принципов работы и взаимодействия узлов китайского мультиметра на IC7106 используем две схемы.

Рис.1 – один из вариантов схемы мультиметра M830B (кликни, чтобы увеличить).

Схема Вашего мультиметра может быть другой или её может не быть вообще – важно лишь определить точки подачи питания на ИС АЦП и точки подключения контактов реле, отключающих питание и вход UIR прибора. Для этого, обычно, достаточно внимательно рассмотреть печатную плату мультиметра, справляясь по даташиту на IC7106 или КР572ПВ5. Точки подключения и врезки в схему / печатный монтаж мультиметра показаны синим цветом.

Рис.2 Собственно схема блоказащиты и автоотключения мультиметра (кликни, чтобы увеличить).

Схема включает датчики перегрузки мультиметра на транзисторных оптронах U1 и U2 – АОТ128, Компаратор на ОУ с низким током потребления – U3 КР140УД1208, ключевой МОП-транзистор U4 таймера автоотключения – КР1014КТ1. Коммутация входа UIR и напряжения питания мультиметра, выполняется контактными группами двухобмоточного поляризованного реле PR1 – РПС-46.

Работа блока защиты и автоотключения мультиметра.

Включение мультиметра и автоотключение по стабатыванию таймера.

В исходном состоянии все элементы мультиметра и блока защиты обесточены. Перекидные контакты поляризованного реле PR1 замкнуты в положениях 1-4 и 6-9 (см рис. 2 ). Вход UIR мультиметра, отключён, входной делитель замкнут на общий провод – разъём «COM». «Плюсовой» вывод батареи питания отключён от всех потребителей так как кнопка Кн1 «Вкл» и контакты 5-9 реле PR1 разомкнуты. Электролитический конденсатор C2, ёмкость которого определяет время работы мультиметра до автоотключения, разряжен через замкнутые контакты 6-9 реле PR1 и схему мультиметра.

При нажатии на кнопку Кн1 «Вкл», ток от батареи питания, проходя через обмотку 2-8 реле PR1, заряжает конденсатор С2. При этом контакты 6-9 и 1-4 размыкаются, а контакты 5-9 и 10-4 замыкаются. Вход UIR мультиметра, подключается к схеме замкнутыми контактами 10 – 4, реле PR1, а питание от батареи, подаётся через замкнутые контакты 5 – 9, соответственно. В штатных режимах работы мультиметра, напряжение с вывода 37 ЦАП IC7106, подаваемое на инвертирующий вход (вывод 2), ОУ U3, оказывается больше напряжения заданного на прямом входе (вывод 3), на выходе ОУ, вывод 6, устанавливается напряжение низкого уровня, недостаточное, для открывания транзистора Т1. Электролитический конденсатор, заряженный при нажатии кнопки Кн1 «Вкл», через обмотку 2 – 8 реле PR1 до напряжения питания (9В), после отпускания кнопки Кн1, начинает медленно разряжаться через делитель R11,R12. До тех пор, напряжение на затворе МОП-транзистора U4 не снизится до уровня, примерно, 2В, транзистор U4 остаётся в открытом состоянии, поддерживая диод D6 в закрытом состоянии.

Мультиметр работает в обычном режиме.

При падении напряжения на делителе R11,R12 ниже уровня 2В, транзистор U4 закрывается, положительное напряжение через резистор R13 и диод D6 поступает на вывод 3 ОУ4, что приводит к появлению положительного потенциала на выходе ОУ (вывод 6) и открыванию транзистора Т1, коллектор которого подключён к выводу 7 реле PR1. Через обмотку 3 – 7 реле PR1, вызывает обратное переключение контактных групп реле PR1. При этом оказываются разомкнутыми контакты 10 – 4 (вход UIR мультиметра отключается) и 5 – 9 (батарея питания отключается от схемы). Происходит автоотключение мультиметра с размыканием входной цепи.

Полуавтоматическая отсрочка срабатывания таймера автоотключения.

Если во время работы мультиметра повторно нажать кнопку Кн1 «Вкл», ток, проходя через обмотку 2 – 8 реле PR1, произведёт подзарядку конденсатора C2, продлевая временной промежуток включённого состояния мультиметра. Состояние контактных групп поляризованного реле PR1, при этом, не изменяется.

Принудительное отключение мультиметра.

Принудительное отключение мультиметра можно выполнить двумя способами.

1. Как обычно, переведя переключатель выбора пределов/ режимов измерения в положение OFF – «Выключено». При этом состояние контактных групп поляризованного реле PR1, при этом, не изменяется и вход UIR останентся подключённым к резистивному делителю мультиметра.
2. При нажатии на кнопку Кн2 «Выкл», положительное напряжение, через резистор R5, подаётся на вход 3 ОУ U3, повышая его потенциал, по сравнению с опорным напряжением (-1В) на инвертирующем входе ОУ U3 – выводе 2. Это приводит к открыванию транзистора Т1 и появлению тока в «отключающей» обмотке 3 – 7, поляризованного реле PR1. При этом оказываются разомкнутыми контакты 10 – 4 (вход UIR мультиметра отключается) и 5 – 9 (батарея питания отключается от схемы). Происходит автоотключение мультиметра с размыканием входной цепи.

Автоотключение мультиметра при возникновении перегрузки.

Наиболее вероятной причиной выхода из строя, мультиметра на основе АЦП семейства 7106, является подача на его измерительный вход (вывод 31), напряжения, превышающего напряжение питания приложенное к выводу 1, относительно общего провода (вывод 32). В общем случае, при питании мультиметра от батареи напряжением 9В, не рекомендуется подавать на вход ЦАП, вывод 31, напряжение, более 3В, в любой полярности. В описанных ранее схемах защиты цифрового мультиметра типа M830, предлагалось включит пару встречно – параллельно включённых стабилитронов между входом ЦАП и общим проводом. При этом, высокоомный резистор входного RC ФНЧ ЦАП (R17C104 в схеме на Рис. 1 ), ограничивал ток через стабилитроны на безопасном уровне, однако резистивный делитель мультиметра и токоведущие дорожки печатной платы оставались незащищёнными, играя роль дополнительных предохранителей и сгорая при перегрузке.

В предлагаемом блоке защиты и автоотключения мультиметра, повышенное, сверх допустимого, напряжение на входе ФНЧ R17C104 (См. Рис. 1), используется для формирования сигнала отключения входного гнезда, с шунтированием сигнального входа мультиметра на корпус. Сигнал о наличии перенапряжения, формируется двумя встречно-параллельно включёнными цепями D1, D2, U1.1 и D3, D4, U2.1, состоящими из последовательно соединённых: кремниевого диода, светодиода зелёного свечения и светодиода диодно-транзисторного оптрона. Подобные цепи, выполняющие, так же, функцию пассивной защиты, широко используются во входных каскадах осциллографов (например, ). При достижении, в точке А, напряжения, превышающего 3В, в любой полярности, диоды (D1, D2, U1.1 или D3, D4, U2.1), в соответствующей цепочке начинают открываться, шунтируя вход мультиметра на общий провод. При этом светодиод U1.1 или U2.1 одной из оптопар, начинает светиться, вызывая открывание соответствующего оптотранзистора U1.2 или U2.2. Ток, с плюсовой шины питания, через открывшийся оптотранзистор, подаётся на неинвертирующий вход ОУ U3, вызывая повышение потенциала на выходе ОУ (вывод 6) и открывание транзистора Т1. Ток через транзистор Т1 и подключённую к нему обмотку 3 – 7, поляризованного реле PR1, приводит к размыканию контактов 10 – 4 (вход UIR мультиметра отключается) и 5 – 9 (батарея питания отключается от схемы). Происходит автоотключение мультиметра с размыканием входной цепи.

Мультиметр переходит в выключенное состояние с размыканием входа UIR.

Конструктивно, модуль защиты и автоотключения напряжения, выполнен навесным монтажом и размещён в корпусе мультимера, с обратной стороны переключателя диапазонов измерения. (см. рис. 3 )

В доработанных мультиметрах марки DT830-C (0 ), отсутствует режим измерения коэффициента усиления транзисторов, что позволило разместить кнопки включения и выключения прибора на месте, где обычно устанавливается клеммная колодка подключения транзисторов. Кнопка выключения взята с более высоким толкателем, чтобы при переноске и хранении, при случайных нажатиях, она срабатывала с большей вероятностью.

Практика использования устройства защиты и автоотключения, реализованного в двух китайских цифровых

При работе, можно действовать двумя способами, предварительно выбрав проводимость и тип транзистора (биполярный/ полевой (про полевой – далее)).

1) Подключаем транзистор, и крутим ручку базового резистора до появления генерации. Так понимаем, что транзистор исправен и имеет определённый коэффициент передачи.

2) Выставляем заранее требуемый коэффициент передачи и, подключая, по порядку, имеющиеся транзисторы, отбираем соответствующие установленному требованию.

Я сделал этому измерителю две доработки.

1) Отдельная фиксируемая кнопка включает в «базу» проверяемого транзистора резистор, сопротивлением 100 КОм, заземленный с другой стороны. Так измеритель может проверять полевые транзисторы с p-n переходом и p или n каналом (КП103 КП303 и им подобные). Также, без переделки, в этом режиме можно проверять МОП транзисторы с изолированным затвором n- и p- типа (IRF540 IRF9540 итп)

2) В коллектор второго транзистора измерительного мультивибратора (выход НЧ сигнала) я включил детектор с удвоением, по обычной схеме нагруженный на базу КТ 315го. Таким образом, К- Э переход этого ключевого транзистора замыкается, когда в измерительном мультивибраторе возникает генерация (определён коэффициент передачи). Ключевой транзистор, открываясь, заземляет эмиттер ещё одного транзистора, на котором собран простейший генератор с резонатором на трёхвыводном пьезоэлементе – типовая схема генератора вызывного сигнала «китайского» телефона. Фрагмент схемы мультиметра – узел проверки транзисторов – приведён на Рис. 3.

Такое схемное награмаждение было вызвано желанием использовать тот же вызывной генератор в узле сигнализации перегрузки по току лабораторного блока питания (первый, собранный мной, по упомянутой схеме, испытатель параметров транзисторов, был встроен в ЛБП Рис.4).

Второй измеритель был встроен самодельный в многофункциональный стрелочный мультиметр, где один трёхвыводной пьезоизлучатель использовался как сигнализатор в режиме «пробник» (звуковая проверка короткого замыкания) и испытатель транзисторов Рис. 5.

Теоретически (я не пробовал), этот испытатель можно переделать для проверки мощных транзисторов, уменьшив, например, на порядок сопротивления резисторов в обвязке проверяемого транзистора.

Так же, возможно зафиксировать резистор в базовой цепи (1КОм или 10 КОм) и изменять сопротивление в коллекторной цепи (для мощных транзисторов).

Как сделать гигрометр для школьного проекта

Как сделать гигрометр? – Когда вы планируете пикник с друзьями, вы должны знать, что погода будет хорошей, чтобы вы могли повеселиться.

Многим людям необходимо знать, какой будет погода, чтобы они могли планировать свою работу или другие мероприятия на свежем воздухе.

Ученые, изучающие погоду, называются метеорологами.

Они используют множество различных инструментов для сбора информации о температуре, давлении воздуха, скорости и направлении ветра.Они также изучают количество влаги в воздухе.

Метеорологи измеряют скорость ветра анемометром и количество влаги гигрометром.

Эти инструменты используются в метеостанциях на земле, в самолетах, кораблях и метеозондах. Метеорологи используют информацию, полученную с этих инструментов, для прогнозирования погоды.

Вам понадобятся:

• карандаш линейка
• кусок тонкой картонной доски,
• 6 дюймов x 1.5 дюймов
• (15 см x 4 см)
• кусок жесткого картона,
• 8,5 дюймов x 11 дюймов
• (21 см x 27,5 см)
• пара ножницы
• лента
• прядь волос, примерно
• 8 дюймов (20 см) в длину
• кусок дерева,
• 11 дюймов x 2 дюйма x 2 дюйма
• (27.5 см x 5 см x 5 см)
• шесть кнопок для большого пальца
• цветная ручка с острым концом

Вы можете сделать свой собственный гигрометр.

Ведите график своих результатов каждый день в течение трех недель.

Можете ли вы предсказать, будет ли сухо или влажно в течение четвертой недели?

1. Используя линейку, нарисуйте на тонком картоне стрелку размером примерно 5 дюймов на 1 дюйм (12,5 см на 2,5 см).Вырежьте стрелку.

2. Приклейте один конец пряди волос к центру верхней части жесткого картона.

3. С помощью кнопок прикрепите жесткий картон к длинному краю деревянного бруска.

4. Присоедините свободный конец волос к середине задней части стрелки.

5. Приложите стрелку к картону и перемещайте ее, пока волосы не растянутся полностью, а также параллельно длинной стороне картона. Затем прикрепите конец стрелки (напротив наконечника стрелки) к картону с помощью кнопки для большого пальца.

6. Поставьте гигрометр снаружи. Убедитесь, что он не может упасть. Когда светит солнце, отметьте на картоне то место, куда указывает стрелка. Напишите «сухой» рядом с этой отметкой. В сырую погоду стрелка будет указывать ниже. Отметьте его новое положение и напишите на картоне «влажный».

Как работает ваш гигрометр?

В сырой день прядь волос впитывает влагу из воздуха. Это заставит волосы растянуться, и стрелка будет указывать ниже.В сухие солнечные дни волосы сохнут и становятся короче.

Простой гигрометр – журнал Champak

Больше от Champak

Узнайте, как Чику и Мику сбежали от голодного Шакала!

Материал:
• Диаграммная бумага,
• Прямоугольный кусок картона,
• Закрепка или булавка для заметок,
• Пряди человеческих волос (чистые и сухие; не жирные),
• Карандаш,
• Ножницы

Do:

1.Нарисуйте на листе диаграммы стрелку и вырежьте ее.

2. Проткните стрелку штифтом и убедитесь, что она свободно вращается вокруг штифта. Прикрепите стрелку к доске так, чтобы стрелка повернулась вниз.

3. Приклейте один конец пряди волос к доске, а другой конец – к стрелке так, чтобы острие стрелки располагалось горизонтально, как показано.

4. Нарисуйте отметки на доске возле наконечника стрелки: индикатор над стрелкой должен быть помечен «СУХОЙ», а индикатор ниже – «ВЛАЖНЫЙ».

SEE:

Когда воздух влажный, стрелка перемещается вниз в сторону «ВЛАЖНЫЙ». А когда воздух становится суше, стрелка перемещается в сторону «СУХОЙ».

Думай о

Как работает простой гигрометр?
Волосы имеют свойство расширяться во влажном состоянии и сжиматься в сухом состоянии. Волокна волоса могут поглощать более 30 процентов своего веса в воде, что делает их тяжелее и длиннее. Поэтому, когда в воздухе больше влаги, волосы, прикрепленные к стрелке, впитывают воду и расширяются, что заставляет стрелку указывать вниз.А когда воздух становится сухим, волосы теряют воду и сжимаются, вытягивая за собой стрелу вверх.

Почему мы измеряем влажность?
Влажность – это количество водяного пара в воздухе. Водяной пар – из воды на суше и в океанах – является ключевым парниковым газом, который помогает блокировать вредные ультрафиолетовые лучи от солнца. Он также удерживает тепло на Земле, что делает возможной жизнь на Земле. Но слишком много водяного пара или высокая влажность заставят Землю больше нагреваться, из-за чего жаркие дни будут казаться более жаркими.Таким образом, измерение влажности вместе с температурой дает нам представление о погоде. Первое устройство, подобное гигрометру, было изобретено Леонардо да Винчи в 1480 году. Но первый действующий современный гигрометр был создан Иоганном Генрихом Ламбертом в 1755 году. С тех пор были изобретены различные типы гигрометров, которые измеряют влажность на основе температуры и давления. или механическое или электрическое изменение в счетчике.

Как работают гигрометры | Измерение влажности

Как работают гигрометры | Измерение влажности – объясните, что вещи Рекламное объявление

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 21 июня 2021 г.

Если вы когда-либо были в засушливой пустыне или в палящем палящем воздухе тропического леса, вы наверняка это запомните. Что делает эти В экстремальных условиях, настолько отличающихся друг от друга, является их влажность : количество водяного пара в атмосфере. Пустыни, очевидно, содержат мало или совсем не содержат воды, во время похода по тропическому лесу может чувствую себя так, как будто идете под душем. Измерение влажности – это неотъемлемая часть прогноза погоды, а также очень полезна для садовники с оранжереями и люди, которые управляют саунами.Мы можем сделать это просто и качественно с хитрыми приборами под названием гигрометры . Давайте посмотрим, как они работают!

Фото: Традиционный погодный дом в стиле Шварцвальда построен на очень простом гигрометре. Женщина (слева) и мужчина (справа) стоят на вращающейся платформе, поддерживаемой скрученным волокном (оранжевого цвета). Когда влажность высока в сырую погоду, волосы распускаются, и поворотный столик вращается по часовой стрелке, поэтому мужчина выходит с зонтиком. Когда становится суше, волосы стягиваются, поворотный столик вращается в другую сторону, и женщина выходит на солнце!

Что такое влажность?

Фото: вы можете измерить влажность с помощью своего смартфона, но только если он имеет встроенный датчик влажности (или тот, который к нему подключен).Это приложение для измерения влажности в стиле ретро для Android представляет собой снимок экрана из книги «Гигрометр» Борсе Трайковски.

Влажность – это «влажность» окружающего нас воздуха. Это определенно то, что мы можем почувствовать, но мы не всегда можем его увидеть … так как же мы можем его точно измерить?

Прежде чем мы сможем понять, как что-то измерить, мы должны иметь представление о что мы измеряем – и что будут значить наши измерения. Мы измеряем большинство вещей в тех или иных научных единицах, таких как килограммы, метры или секунды; но влажность немного другая, и обычно мы измеряем его двумя совершенно разными способами.

Одно из возможных измерений называется удельной влажностью , т.е. количества водяного пара, присутствующего в килограмме массы воздуха (включая воду), выраженное в таких единицах, как граммы на килограмм. Есть очень похожее измерение, называемое соотношением смешивания , которое представляет собой массу водяного пара в килограмме массы сухого воздуха, также записанного в таких единицах, как граммы на килограмм.

Гораздо более распространенное измерение называется относительной влажностью , т.е. количество водяного пара в воздухе по сравнению с максимальное количество, которое может быть при этой температуре, записывается в процентах (без единиц измерения).В действительно влажный и сырой день относительная влажность может составлять 90–100 процентов; на сухой день, дует сухой ветер, и вероятность дождя практически отсутствует, более вероятно, что это будет 60–75 процентов. Когда мы говорим о влажности в процентах, мы имеем в виду относительную влажность.

Поскольку определенная влажность не имеет значения для большинства людей, прогнозы погоды обычно укажите относительную влажность – и удобные гигрометры откалиброваны (отмечены с измерениями на их циферблатах или дисплеях) тоже.

Рекламные ссылки

Как мы можем измерить изменения влажности?

Artwork: На протяжении веков люди изобретали все более изобретательные способы измерения влажности. На этой иллюстрации показаны термометры и гигрометры из Флоренции 17 века. Произведение Лоренцо Магалотти (1637–1712) из ​​его классического Saggi di naturali Esperienze («Очерки естественных экспериментов») любезно предоставлено Библиотека Конгресса США.

Многие растения реагируют на изменение влажности.Сосновые шишки открывают свои колючки, когда они высохнут (для высвобождения семян) и плотно закрывают их, когда мокро. Вот почему (как известно большинству детей) вы можете использовать упавший сосновая шишка, чтобы выяснить, насколько влажно на улице. Сосновые шишки не однако самые точные гигрометры, не в последнюю очередь потому, что на это уходит много времени открывать и закрывать – но вы все равно можете делать забавные и интересные домашние гигрометры с ними, и они проводят хорошие научные эксперименты (см. ссылки ниже).

Фото: Сосновая шишка – простой гигрометр.Он плотно закрывается во влажном состоянии (вверху) и открывается в сухом состоянии (внизу). Хотя вы можете построить приличный домашний гигрометр из сосновой шишки, потребуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения влажности.

Гигрометры с витым волокном

Некоторые приборы для измерения влажности не намного сложнее сосновых шишек. В погодный дом маленький мужчина и маленькая женщина стоят пополам дверные проемы закрытого деревянного ящика. Когда пойдет дождь, мужчина выходит из двери с зонтиком; когда высохнет, мужчина идет внутри, и вместо этого из двери выскакивает женщина.Внутри погоды дома, две фигуры установлены на поворотном столе и подвешены к кусок плотно скрученных волос (или растительное волокно). Когда он высыхает, волосы подтягиваются и поворачивает поворотный стол в одну сторону. Во влажных условиях волосы распускаются а поворотный стол вместо этого вращается в другую сторону. Так же, как ты можешь сделать домашний гигрометр из сосновой шишки, чтобы можно было делать то же самое прядь собственных волос или услужливого друга! (Опять же, вы найдете несколько ссылок ниже.)

Изображение: Типичный гигрометр из скрученного волокна.До того, как электронные гигрометры стали популярными в 20-м веке самые недорогие гигрометры работали так, как этот, запатентованный Луисом Уллманом из Нэшвилла, штат Теннесси, в 1859 году. У него есть коробка (открытая для воздуха, чтобы влага могла входить и выходить) с кусочком скрученного растительного волокна (оранжевого цвета) внутри. Волокно подключено к стрелке (красный), которая вращается вокруг шкалы, и при изменении влажности волокно либо сжимается, либо ослабляется, перемещая указатель вверх или вниз по шкале. Как объясняет Ульман в своем патенте, можно использовать различные растительные волокна, в том числе волокна Герань эродиумная.Иллюстрация из патента США № 25,457: гигрометр любезно предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Психрометры

Сосновые шишки и погодные домики довольно смутно указывают на влажность, в лучшем случае. Как мы можем поставить какие-то числа на влажность и точнее измерить? Один из способов – использовать инструмент, называемый Психрометр (также известный как термометр с влажным и сухим термометром). Он использует пару термометров, стоящих рядом. У одного есть лампочка открыты воздуху; на другом – лампочка, покрытая влажной тканью.В попадание воды на ткань вызывает испарение и потерю тепла лампой, сделать его показание ниже, чем на сухом термометре. В количество испарения (и понижение температуры) зависит от от того, сколько водяного пара уже есть в атмосфере. Измерение разница температур между двумя термометрами позволяет измерить относительную влажность.

Изображение: Типичный психрометр (термометр с влажно-сухим термометром) имеет два термометра. бок о бок. Один из них (слева) представляет собой термометр с сухим термометром и просто измеряет температуру окружающего воздуха. как любой обычный градусник.Другой термометр (справа) – это влажный термометр: его колба погружена в бутылку или резервуар. жидкости (зеленого цвета) у основания. Вы измеряете влажность, сравнивая показания двух термометров. С помощью скользящим указателем (синий), вы сможете определить влажность на вращающейся диаграмме (желтой) в центре, которая По сути, это справочная таблица, которая преобразует разницу температур в измерения влажности. Эта конкретная версия гигрометра с влажно-сухой лампой была изобретена в 1930-х годах Джоном Леонардом Шварцем из Филадельфии, а рисунок взят из его патента США № 1 933 283: гигрометр, любезно предоставленного Управлением по патентам и товарным знакам США.

Электронные гигрометры

Фото: электронный гигрометр Холмса имеет легко читаемый циферблат. Доступно множество других брендов, в том числе Honeywell и GE Panametrics. Фотография любезно предоставлена ​​Беном Уинслоу, опубликована на Flickr в 2008 г. под лицензией Creative Commons.

Photo Керамическая чувствительная мембрана электронного гигрометра. Фото любезно предоставлено Исследовательский центр НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

В эпоху, когда для нас измеряется практически все, мгновенно и в электронном виде последнее, что многие из нас хотят делать, это играть насчет термометров и влажных тряпок.Слава богу, за электронные гигрометры. Обычно они измеряют емкость или сопротивление образца воздуха и рассчитать по нему влажность. В емкостном гигрометре есть две металлические пластины с воздухом в между ними. Чем больше воды в воздухе, тем сильнее она влияет емкость пластин (способность накапливать статический электрический заряд). Измеряя, сколько заряда может храниться, можно измерить влажность быстро и точно. В резистивном датчике электричество протекает через кусок керамического материала, подвергающийся воздействию воздух.Чем выше влажность, тем больше водяного пара конденсируется внутри керамика, меняя свое сопротивление. Измерение силы тока протекает через керамику, что дает точное измерение влажность.

Приложения для гигрометра

В наши дни вы даже можете получить приложения для гигрометров для мобильных телефонов; вам понадобиться смартфон со встроенным датчиком влажности или автономный датчик, к которому вы можете подключиться через USB-кабель или Bluetooth (беспроводное соединение), чтобы они работали. Некоторые приложения-гигрометры также работают косвенно, определяя ваше местоположение (с помощью «служб определения местоположения» или спутникового приемника GPS телефона) и отправляя запрос на сервер местной метеостанции, который отправляет обратно измерения влажности для отображения на вашем телефоне.Это приблизительное измерение влажности при погоде. станции, которая может находиться за много километров или миль от вашего дома. Это даст вам приблизительное представление от общей влажности (если это сухой или влажный день), но не от точной местной влажности прямо там, где вы находитесь.

Гигрометры на метеостанциях

Фото: основные части переносной военной метеостанции. Он может отправлять свои показания автоматически используя передатчик на солнечной энергии. Фото Maynelinne De La Cruz любезно предоставлено ВВС США.

Типичная электронная метеостанция содержит термометр (измеряет температуру), барометр (измеряет максимальное и минимальное давление воздуха), датчик осадков (осадков), анемометр, и наш старый друг гигрометр!

Современные электронные метеостанции обычно имеют ЖК-дисплей, показывает все измерения автоматически и мгновенно обновляет их, избавляя от необходимости читать инструменты один за другим. С помощью измерения, микрочип внутри также определит и отобразит то, что называется тенденция (приблизительный прогноз погоды на следующий день, резюмируется простой картинкой, такой как солнце (ясный день), частично затемненное солнце (пасмурный день) или дождевая туча (влажный день).Электронные станции также обычно имеют память, поэтому они могут записывать сотни отдельных измерения за последние несколько месяцев. Некоторые станции могут быть подключен к компьютеру с помощью USB-кабеля, чтобы вы могли загружать свои данные и рисовать правильную погоду и климатические карты.

Фото: Эта традиционная метеостанция содержит гигрометр и другое оборудование для прогнозирования погоды. Белый ящик с жалюзи, называемый экраном Стивенсона, защищает инструменты от прямого солнечного тепла, но позволяет воздуху циркулировать внутри, обеспечивая более надежные измерения.

Создание собственной метеостанции

Достаточно легко собрать вместе несколько основных инструментов для измерения погоды – термометр, гигрометр, измеритель осадков и т. д. – чтобы делать свои собственные локальные записи и прогнозы, но как насчет этого? автоматически? Есть ли альтернатива покупке готовой электронной метеостанции? Конечно! Благодаря широкой доступности электронных микроконтроллеров, таких как Ардуино (и Raspberry Pi настроен для работы аналогичным образом) это относительно легко превратить ваш компьютер в метеостанцию ​​своими руками, которая может получать данные от электронных датчики и составить прогнозы погоды и климатические карты.Я добавил несколько ссылок на Arduino-type проекты метеостанций в конце дальнейшего чтения ниже.

Сейчас довольно круто и по последнему слову техники построить собственную метеостанцию, но как насчет того, чтобы пытались сделать это полвека назад, до того, как компьютеры и микроэлектроника произвели революцию в мире. Невозможно? Не тут-то было! Пролистайте назад все патенты, зарегистрированные в US Patent and Trademark Office, и вы обнаружите, что немало людей пытались сделать механические, электрические и электронные инструменты, которые могут автоматически записывать данные с метеостанций.

В 1942 году Гарри Даймонд и Уилбур Хинман-младший из Национального бюро стандартов США (NBS) построили замечательное оборудование для автоматической записи погоды вы можете увидеть здесь. Используя хитроумную смесь механических устройства (рычаги, шестерни и часовой механизм), простые электрические схемы и радиопередатчик, он собирал данные о давлении, температуре, влажности, направлении ветра, скорости ветра и осадках и автоматически передавал их в приемный офис, используя кодированные радиосигналы.Ешьте свое сердце, Ардуино!

Иллюстрация: Как работала автоматическая метеостанция Даймонда и Хинмана: во-первых, они разработали универсальный механизм (1, зеленый), который мог преобразовывать движения, вызванные различными видами механических датчиков, в движения переменного резистора – другими словами, превращая механические движения в измеримые электрические токи. Затем они создали простые механические датчики погоды, которые по-разному управляли этим механизмом. Здесь показаны три из них. 2 – барометр-анероид, в котором расширяющийся и сжимающийся анероидная ячейка перемещает рычаг вверх и вниз при изменении давления; 3 – датчик влажности, который измеряет влажность, используя натяжение тех проводов, которые предположительно затягиваются или ослабляются в зависимости от того, насколько влажный или сухой воздух; 4 – датчик дождя, в котором ведро движется вниз и поворачивает колеса, когда оно наполняется дождем.Наконец, они изобрели способ преобразования измерений сопротивления в коды, которые можно было передавать с помощью радиосигналов. Подробнее об этом читайте в патенте США 2 287 786: Автоматическая метеостанция Гарри Даймонда и Уилбура Хинмана-младшего, правопреемников правительства США, запатентовано 30 июня 1942 года. Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США с небольшими изменениями и окраской. оригинала для повышения четкости.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

Книги – для старших читателей

• Метеорология сегодня: введение в погоду, климат и окружающую среду автор C.Дональд Аренс, Роберт Хенсон. Cengage, 2021. Содержательный, четко написанный учебник.
• Haynes Meteorology Manual: Практическое руководство по погоде от Сторма Данлопа. Haynes, 2014. Разборчивое вступление в доступном стиле Haynes.
• Погода для чайников Джона Д. Кокса. John Wiley & Sons, 2011. Простое руководство, написанное в строгом формате манекенов, включая облака, штормы, местную и глобальную погоду, а также ненастную погоду, такую ​​как ураганы.
• Роберт Хенсон «Грубый путеводитель по погоде».Penguin / Rough Guides, 2007. Очень четко написанное, хорошо иллюстрированное руководство. Все, что вам нужно знать, объясняется просто!
• Погода имеет значение Бернар Мерген. University Press of Kansas, 2008. Почему мы так заботимся о погоде? Как это повлияло на нашу историю?

Книги – для младших читателей

• Все, погода, Кэти Фурганг. National Geographic Kids, 2018: увлекательный красочный 64-страничный обзор с фотографиями и мероприятиями (в возрасте 8–10 лет.)
• Свидетель: Погода Брайана Косгроува. Dorling Kindersley Children’s, 2016: простое 72-страничное иллюстрированное введение. (Возраст 9–12 лет)
• Погода Майкла Аллаби. Dorling Kindersley Children’s, 2001: ясное и простое введение в работу нашей погоды. (Возраст 9–12 лет)
• Справочник погоды для учителей Тома Конвицкой. Libraries Unlimited, 1999. Он содержит несколько простых и удобных занятий с погодой для детей, в том числе подробное описание того, как построить несколько различных типов гигрометров (в главе 6).

Сайты

Общие сайты

Как сделать гигрометр

Создание собственной метеостанции типа Arduino

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2018) Гигрометры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/hygrometers.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте…

Как работают гигрометры | Измерение влажности

Как работают гигрометры | Измерение влажности – объясните, что вещи Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 21 июня 2021 г.

Если вы когда-либо были в засушливой пустыне или в палящем палящем воздухе тропического леса, вы наверняка это запомните. Что делает эти В экстремальных условиях, настолько отличающихся друг от друга, является их влажность : количество водяного пара в атмосфере.Пустыни, очевидно, содержат мало или совсем не содержат воды, во время похода по тропическому лесу может чувствую себя так, как будто идете под душем. Измерение влажности – это неотъемлемая часть прогноза погоды, а также очень полезна для садовники с оранжереями и люди, которые управляют саунами. Мы можем сделать это просто и качественно с хитрыми приборами под названием гигрометры . Давайте посмотрим, как они работают!

Фото: Традиционный погодный дом в стиле Шварцвальда построен на очень простом гигрометре.Женщина (слева) и мужчина (справа) стоят на вращающейся платформе, поддерживаемой скрученным волокном (оранжевого цвета). Когда влажность высока в сырую погоду, волосы распускаются, и поворотный столик вращается по часовой стрелке, поэтому мужчина выходит с зонтиком. Когда становится суше, волосы стягиваются, поворотный столик вращается в другую сторону, и женщина выходит на солнце!

Что такое влажность?

Фото: вы можете измерить влажность с помощью своего смартфона, но только если он имеет встроенный датчик влажности (или тот, который к нему подключен).Это приложение для измерения влажности в стиле ретро для Android представляет собой снимок экрана из книги «Гигрометр» Борсе Трайковски.

Влажность – это «влажность» окружающего нас воздуха. Это определенно то, что мы можем почувствовать, но мы не всегда можем его увидеть … так как же мы можем его точно измерить?

Прежде чем мы сможем понять, как что-то измерить, мы должны иметь представление о что мы измеряем – и что будут значить наши измерения. Мы измеряем большинство вещей в тех или иных научных единицах, таких как килограммы, метры или секунды; но влажность немного другая, и обычно мы измеряем его двумя совершенно разными способами.

Одно из возможных измерений называется удельной влажностью , т.е. количества водяного пара, присутствующего в килограмме массы воздуха (включая воду), выраженное в таких единицах, как граммы на килограмм. Есть очень похожее измерение, называемое соотношением смешивания , которое представляет собой массу водяного пара в килограмме массы сухого воздуха, также записанного в таких единицах, как граммы на килограмм.

Гораздо более распространенное измерение называется относительной влажностью , т.е. количество водяного пара в воздухе по сравнению с максимальное количество, которое может быть при этой температуре, записывается в процентах (без единиц измерения).В действительно влажный и сырой день относительная влажность может составлять 90–100 процентов; на сухой день, дует сухой ветер, и вероятность дождя практически отсутствует, более вероятно, что это будет 60–75 процентов. Когда мы говорим о влажности в процентах, мы имеем в виду относительную влажность.

Поскольку определенная влажность не имеет значения для большинства людей, прогнозы погоды обычно укажите относительную влажность – и удобные гигрометры откалиброваны (отмечены с измерениями на их циферблатах или дисплеях) тоже.

Рекламные ссылки

Как мы можем измерить изменения влажности?

Artwork: На протяжении веков люди изобретали все более изобретательные способы измерения влажности. На этой иллюстрации показаны термометры и гигрометры из Флоренции 17 века. Произведение Лоренцо Магалотти (1637–1712) из ​​его классического Saggi di naturali Esperienze («Очерки естественных экспериментов») любезно предоставлено Библиотека Конгресса США.

Многие растения реагируют на изменение влажности.Сосновые шишки открывают свои колючки, когда они высохнут (для высвобождения семян) и плотно закрывают их, когда мокро. Вот почему (как известно большинству детей) вы можете использовать упавший сосновая шишка, чтобы выяснить, насколько влажно на улице. Сосновые шишки не однако самые точные гигрометры, не в последнюю очередь потому, что на это уходит много времени открывать и закрывать – но вы все равно можете делать забавные и интересные домашние гигрометры с ними, и они проводят хорошие научные эксперименты (см. ссылки ниже).

Фото: Сосновая шишка – простой гигрометр.Он плотно закрывается во влажном состоянии (вверху) и открывается в сухом состоянии (внизу). Хотя вы можете построить приличный домашний гигрометр из сосновой шишки, потребуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения влажности.

Гигрометры с витым волокном

Некоторые приборы для измерения влажности не намного сложнее сосновых шишек. В погодный дом маленький мужчина и маленькая женщина стоят пополам дверные проемы закрытого деревянного ящика. Когда пойдет дождь, мужчина выходит из двери с зонтиком; когда высохнет, мужчина идет внутри, и вместо этого из двери выскакивает женщина.Внутри погоды дома, две фигуры установлены на поворотном столе и подвешены к кусок плотно скрученных волос (или растительное волокно). Когда он высыхает, волосы подтягиваются и поворачивает поворотный стол в одну сторону. Во влажных условиях волосы распускаются а поворотный стол вместо этого вращается в другую сторону. Так же, как ты можешь сделать домашний гигрометр из сосновой шишки, чтобы можно было делать то же самое прядь собственных волос или услужливого друга! (Опять же, вы найдете несколько ссылок ниже.)

Изображение: Типичный гигрометр из скрученного волокна.До того, как электронные гигрометры стали популярными в 20-м веке самые недорогие гигрометры работали так, как этот, запатентованный Луисом Уллманом из Нэшвилла, штат Теннесси, в 1859 году. У него есть коробка (открытая для воздуха, чтобы влага могла входить и выходить) с кусочком скрученного растительного волокна (оранжевого цвета) внутри. Волокно подключено к стрелке (красный), которая вращается вокруг шкалы, и при изменении влажности волокно либо сжимается, либо ослабляется, перемещая указатель вверх или вниз по шкале. Как объясняет Ульман в своем патенте, можно использовать различные растительные волокна, в том числе волокна Герань эродиумная.Иллюстрация из патента США № 25,457: гигрометр любезно предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Психрометры

Сосновые шишки и погодные домики довольно смутно указывают на влажность, в лучшем случае. Как мы можем поставить какие-то числа на влажность и точнее измерить? Один из способов – использовать инструмент, называемый Психрометр (также известный как термометр с влажным и сухим термометром). Он использует пару термометров, стоящих рядом. У одного есть лампочка открыты воздуху; на другом – лампочка, покрытая влажной тканью.В попадание воды на ткань вызывает испарение и потерю тепла лампой, сделать его показание ниже, чем на сухом термометре. В количество испарения (и понижение температуры) зависит от от того, сколько водяного пара уже есть в атмосфере. Измерение разница температур между двумя термометрами позволяет измерить относительную влажность.

Изображение: Типичный психрометр (термометр с влажно-сухим термометром) имеет два термометра. бок о бок. Один из них (слева) представляет собой термометр с сухим термометром и просто измеряет температуру окружающего воздуха. как любой обычный градусник.Другой термометр (справа) – это влажный термометр: его колба погружена в бутылку или резервуар. жидкости (зеленого цвета) у основания. Вы измеряете влажность, сравнивая показания двух термометров. С помощью скользящим указателем (синий), вы сможете определить влажность на вращающейся диаграмме (желтой) в центре, которая По сути, это справочная таблица, которая преобразует разницу температур в измерения влажности. Эта конкретная версия гигрометра с влажно-сухой лампой была изобретена в 1930-х годах Джоном Леонардом Шварцем из Филадельфии, а рисунок взят из его патента США № 1 933 283: гигрометр, любезно предоставленного Управлением по патентам и товарным знакам США.

Электронные гигрометры

Фото: электронный гигрометр Холмса имеет легко читаемый циферблат. Доступно множество других брендов, в том числе Honeywell и GE Panametrics. Фотография любезно предоставлена ​​Беном Уинслоу, опубликована на Flickr в 2008 г. под лицензией Creative Commons.

Photo Керамическая чувствительная мембрана электронного гигрометра. Фото любезно предоставлено Исследовательский центр НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

В эпоху, когда для нас измеряется практически все, мгновенно и в электронном виде последнее, что многие из нас хотят делать, это играть насчет термометров и влажных тряпок.Слава богу, за электронные гигрометры. Обычно они измеряют емкость или сопротивление образца воздуха и рассчитать по нему влажность. В емкостном гигрометре есть две металлические пластины с воздухом в между ними. Чем больше воды в воздухе, тем сильнее она влияет емкость пластин (способность накапливать статический электрический заряд). Измеряя, сколько заряда может храниться, можно измерить влажность быстро и точно. В резистивном датчике электричество протекает через кусок керамического материала, подвергающийся воздействию воздух.Чем выше влажность, тем больше водяного пара конденсируется внутри керамика, меняя свое сопротивление. Измерение силы тока протекает через керамику, что дает точное измерение влажность.

Приложения для гигрометра

В наши дни вы даже можете получить приложения для гигрометров для мобильных телефонов; вам понадобиться смартфон со встроенным датчиком влажности или автономный датчик, к которому вы можете подключиться через USB-кабель или Bluetooth (беспроводное соединение), чтобы они работали. Некоторые приложения-гигрометры также работают косвенно, определяя ваше местоположение (с помощью «служб определения местоположения» или спутникового приемника GPS телефона) и отправляя запрос на сервер местной метеостанции, который отправляет обратно измерения влажности для отображения на вашем телефоне.Это приблизительное измерение влажности при погоде. станции, которая может находиться за много километров или миль от вашего дома. Это даст вам приблизительное представление от общей влажности (если это сухой или влажный день), но не от точной местной влажности прямо там, где вы находитесь.

Гигрометры на метеостанциях

Фото: основные части переносной военной метеостанции. Он может отправлять свои показания автоматически используя передатчик на солнечной энергии. Фото Maynelinne De La Cruz любезно предоставлено ВВС США.

Типичная электронная метеостанция содержит термометр (измеряет температуру), барометр (измеряет максимальное и минимальное давление воздуха), датчик осадков (осадков), анемометр, и наш старый друг гигрометр!

Современные электронные метеостанции обычно имеют ЖК-дисплей, показывает все измерения автоматически и мгновенно обновляет их, избавляя от необходимости читать инструменты один за другим. С помощью измерения, микрочип внутри также определит и отобразит то, что называется тенденция (приблизительный прогноз погоды на следующий день, резюмируется простой картинкой, такой как солнце (ясный день), частично затемненное солнце (пасмурный день) или дождевая туча (влажный день).Электронные станции также обычно имеют память, поэтому они могут записывать сотни отдельных измерения за последние несколько месяцев. Некоторые станции могут быть подключен к компьютеру с помощью USB-кабеля, чтобы вы могли загружать свои данные и рисовать правильную погоду и климатические карты.

Фото: Эта традиционная метеостанция содержит гигрометр и другое оборудование для прогнозирования погоды. Белый ящик с жалюзи, называемый экраном Стивенсона, защищает инструменты от прямого солнечного тепла, но позволяет воздуху циркулировать внутри, обеспечивая более надежные измерения.

Создание собственной метеостанции

Достаточно легко собрать вместе несколько основных инструментов для измерения погоды – термометр, гигрометр, измеритель осадков и т. д. – чтобы делать свои собственные локальные записи и прогнозы, но как насчет этого? автоматически? Есть ли альтернатива покупке готовой электронной метеостанции? Конечно! Благодаря широкой доступности электронных микроконтроллеров, таких как Ардуино (и Raspberry Pi настроен для работы аналогичным образом) это относительно легко превратить ваш компьютер в метеостанцию ​​своими руками, которая может получать данные от электронных датчики и составить прогнозы погоды и климатические карты.Я добавил несколько ссылок на Arduino-type проекты метеостанций в конце дальнейшего чтения ниже.

Сейчас довольно круто и по последнему слову техники построить собственную метеостанцию, но как насчет того, чтобы пытались сделать это полвека назад, до того, как компьютеры и микроэлектроника произвели революцию в мире. Невозможно? Не тут-то было! Пролистайте назад все патенты, зарегистрированные в US Patent and Trademark Office, и вы обнаружите, что немало людей пытались сделать механические, электрические и электронные инструменты, которые могут автоматически записывать данные с метеостанций.

В 1942 году Гарри Даймонд и Уилбур Хинман-младший из Национального бюро стандартов США (NBS) построили замечательное оборудование для автоматической записи погоды вы можете увидеть здесь. Используя хитроумную смесь механических устройства (рычаги, шестерни и часовой механизм), простые электрические схемы и радиопередатчик, он собирал данные о давлении, температуре, влажности, направлении ветра, скорости ветра и осадках и автоматически передавал их в приемный офис, используя кодированные радиосигналы.Ешьте свое сердце, Ардуино!

Иллюстрация: Как работала автоматическая метеостанция Даймонда и Хинмана: во-первых, они разработали универсальный механизм (1, зеленый), который мог преобразовывать движения, вызванные различными видами механических датчиков, в движения переменного резистора – другими словами, превращая механические движения в измеримые электрические токи. Затем они создали простые механические датчики погоды, которые по-разному управляли этим механизмом. Здесь показаны три из них. 2 – барометр-анероид, в котором расширяющийся и сжимающийся анероидная ячейка перемещает рычаг вверх и вниз при изменении давления; 3 – датчик влажности, который измеряет влажность, используя натяжение тех проводов, которые предположительно затягиваются или ослабляются в зависимости от того, насколько влажный или сухой воздух; 4 – датчик дождя, в котором ведро движется вниз и поворачивает колеса, когда оно наполняется дождем.Наконец, они изобрели способ преобразования измерений сопротивления в коды, которые можно было передавать с помощью радиосигналов. Подробнее об этом читайте в патенте США 2 287 786: Автоматическая метеостанция Гарри Даймонда и Уилбура Хинмана-младшего, правопреемников правительства США, запатентовано 30 июня 1942 года. Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США с небольшими изменениями и окраской. оригинала для повышения четкости.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

Книги – для старших читателей

• Метеорология сегодня: введение в погоду, климат и окружающую среду автор C.Дональд Аренс, Роберт Хенсон. Cengage, 2021. Содержательный, четко написанный учебник.
• Haynes Meteorology Manual: Практическое руководство по погоде от Сторма Данлопа. Haynes, 2014. Разборчивое вступление в доступном стиле Haynes.
• Погода для чайников Джона Д. Кокса. John Wiley & Sons, 2011. Простое руководство, написанное в строгом формате манекенов, включая облака, штормы, местную и глобальную погоду, а также ненастную погоду, такую ​​как ураганы.
• Роберт Хенсон «Грубый путеводитель по погоде».Penguin / Rough Guides, 2007. Очень четко написанное, хорошо иллюстрированное руководство. Все, что вам нужно знать, объясняется просто!
• Погода имеет значение Бернар Мерген. University Press of Kansas, 2008. Почему мы так заботимся о погоде? Как это повлияло на нашу историю?

Книги – для младших читателей

• Все, погода, Кэти Фурганг. National Geographic Kids, 2018: увлекательный красочный 64-страничный обзор с фотографиями и мероприятиями (в возрасте 8–10 лет.)
• Свидетель: Погода Брайана Косгроува. Dorling Kindersley Children’s, 2016: простое 72-страничное иллюстрированное введение. (Возраст 9–12 лет)
• Погода Майкла Аллаби. Dorling Kindersley Children’s, 2001: ясное и простое введение в работу нашей погоды. (Возраст 9–12 лет)
• Справочник погоды для учителей Тома Конвицкой. Libraries Unlimited, 1999. Он содержит несколько простых и удобных занятий с погодой для детей, в том числе подробное описание того, как построить несколько различных типов гигрометров (в главе 6).

Сайты

Общие сайты

Как сделать гигрометр

Создание собственной метеостанции типа Arduino

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2018) Гигрометры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/hygrometers.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте…

Как работают гигрометры | Измерение влажности

Как работают гигрометры | Измерение влажности – объясните, что вещи Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 21 июня 2021 г.

Если вы когда-либо были в засушливой пустыне или в палящем палящем воздухе тропического леса, вы наверняка это запомните. Что делает эти В экстремальных условиях, настолько отличающихся друг от друга, является их влажность : количество водяного пара в атмосфере.Пустыни, очевидно, содержат мало или совсем не содержат воды, во время похода по тропическому лесу может чувствую себя так, как будто идете под душем. Измерение влажности – это неотъемлемая часть прогноза погоды, а также очень полезна для садовники с оранжереями и люди, которые управляют саунами. Мы можем сделать это просто и качественно с хитрыми приборами под названием гигрометры . Давайте посмотрим, как они работают!

Фото: Традиционный погодный дом в стиле Шварцвальда построен на очень простом гигрометре.Женщина (слева) и мужчина (справа) стоят на вращающейся платформе, поддерживаемой скрученным волокном (оранжевого цвета). Когда влажность высока в сырую погоду, волосы распускаются, и поворотный столик вращается по часовой стрелке, поэтому мужчина выходит с зонтиком. Когда становится суше, волосы стягиваются, поворотный столик вращается в другую сторону, и женщина выходит на солнце!

Что такое влажность?

Фото: вы можете измерить влажность с помощью своего смартфона, но только если он имеет встроенный датчик влажности (или тот, который к нему подключен).Это приложение для измерения влажности в стиле ретро для Android представляет собой снимок экрана из книги «Гигрометр» Борсе Трайковски.

Влажность – это «влажность» окружающего нас воздуха. Это определенно то, что мы можем почувствовать, но мы не всегда можем его увидеть … так как же мы можем его точно измерить?

Прежде чем мы сможем понять, как что-то измерить, мы должны иметь представление о что мы измеряем – и что будут значить наши измерения. Мы измеряем большинство вещей в тех или иных научных единицах, таких как килограммы, метры или секунды; но влажность немного другая, и обычно мы измеряем его двумя совершенно разными способами.

Одно из возможных измерений называется удельной влажностью , т.е. количества водяного пара, присутствующего в килограмме массы воздуха (включая воду), выраженное в таких единицах, как граммы на килограмм. Есть очень похожее измерение, называемое соотношением смешивания , которое представляет собой массу водяного пара в килограмме массы сухого воздуха, также записанного в таких единицах, как граммы на килограмм.

Гораздо более распространенное измерение называется относительной влажностью , т.е. количество водяного пара в воздухе по сравнению с максимальное количество, которое может быть при этой температуре, записывается в процентах (без единиц измерения).В действительно влажный и сырой день относительная влажность может составлять 90–100 процентов; на сухой день, дует сухой ветер, и вероятность дождя практически отсутствует, более вероятно, что это будет 60–75 процентов. Когда мы говорим о влажности в процентах, мы имеем в виду относительную влажность.

Поскольку определенная влажность не имеет значения для большинства людей, прогнозы погоды обычно укажите относительную влажность – и удобные гигрометры откалиброваны (отмечены с измерениями на их циферблатах или дисплеях) тоже.

Рекламные ссылки

Как мы можем измерить изменения влажности?

Artwork: На протяжении веков люди изобретали все более изобретательные способы измерения влажности. На этой иллюстрации показаны термометры и гигрометры из Флоренции 17 века. Произведение Лоренцо Магалотти (1637–1712) из ​​его классического Saggi di naturali Esperienze («Очерки естественных экспериментов») любезно предоставлено Библиотека Конгресса США.

Многие растения реагируют на изменение влажности.Сосновые шишки открывают свои колючки, когда они высохнут (для высвобождения семян) и плотно закрывают их, когда мокро. Вот почему (как известно большинству детей) вы можете использовать упавший сосновая шишка, чтобы выяснить, насколько влажно на улице. Сосновые шишки не однако самые точные гигрометры, не в последнюю очередь потому, что на это уходит много времени открывать и закрывать – но вы все равно можете делать забавные и интересные домашние гигрометры с ними, и они проводят хорошие научные эксперименты (см. ссылки ниже).

Фото: Сосновая шишка – простой гигрометр.Он плотно закрывается во влажном состоянии (вверху) и открывается в сухом состоянии (внизу). Хотя вы можете построить приличный домашний гигрометр из сосновой шишки, потребуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения влажности.

Гигрометры с витым волокном

Некоторые приборы для измерения влажности не намного сложнее сосновых шишек. В погодный дом маленький мужчина и маленькая женщина стоят пополам дверные проемы закрытого деревянного ящика. Когда пойдет дождь, мужчина выходит из двери с зонтиком; когда высохнет, мужчина идет внутри, и вместо этого из двери выскакивает женщина.Внутри погоды дома, две фигуры установлены на поворотном столе и подвешены к кусок плотно скрученных волос (или растительное волокно). Когда он высыхает, волосы подтягиваются и поворачивает поворотный стол в одну сторону. Во влажных условиях волосы распускаются а поворотный стол вместо этого вращается в другую сторону. Так же, как ты можешь сделать домашний гигрометр из сосновой шишки, чтобы можно было делать то же самое прядь собственных волос или услужливого друга! (Опять же, вы найдете несколько ссылок ниже.)

Изображение: Типичный гигрометр из скрученного волокна.До того, как электронные гигрометры стали популярными в 20-м веке самые недорогие гигрометры работали так, как этот, запатентованный Луисом Уллманом из Нэшвилла, штат Теннесси, в 1859 году. У него есть коробка (открытая для воздуха, чтобы влага могла входить и выходить) с кусочком скрученного растительного волокна (оранжевого цвета) внутри. Волокно подключено к стрелке (красный), которая вращается вокруг шкалы, и при изменении влажности волокно либо сжимается, либо ослабляется, перемещая указатель вверх или вниз по шкале. Как объясняет Ульман в своем патенте, можно использовать различные растительные волокна, в том числе волокна Герань эродиумная.Иллюстрация из патента США № 25,457: гигрометр любезно предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Психрометры

Сосновые шишки и погодные домики довольно смутно указывают на влажность, в лучшем случае. Как мы можем поставить какие-то числа на влажность и точнее измерить? Один из способов – использовать инструмент, называемый Психрометр (также известный как термометр с влажным и сухим термометром). Он использует пару термометров, стоящих рядом. У одного есть лампочка открыты воздуху; на другом – лампочка, покрытая влажной тканью.В попадание воды на ткань вызывает испарение и потерю тепла лампой, сделать его показание ниже, чем на сухом термометре. В количество испарения (и понижение температуры) зависит от от того, сколько водяного пара уже есть в атмосфере. Измерение разница температур между двумя термометрами позволяет измерить относительную влажность.

Изображение: Типичный психрометр (термометр с влажно-сухим термометром) имеет два термометра. бок о бок. Один из них (слева) представляет собой термометр с сухим термометром и просто измеряет температуру окружающего воздуха. как любой обычный градусник.Другой термометр (справа) – это влажный термометр: его колба погружена в бутылку или резервуар. жидкости (зеленого цвета) у основания. Вы измеряете влажность, сравнивая показания двух термометров. С помощью скользящим указателем (синий), вы сможете определить влажность на вращающейся диаграмме (желтой) в центре, которая По сути, это справочная таблица, которая преобразует разницу температур в измерения влажности. Эта конкретная версия гигрометра с влажно-сухой лампой была изобретена в 1930-х годах Джоном Леонардом Шварцем из Филадельфии, а рисунок взят из его патента США № 1 933 283: гигрометр, любезно предоставленного Управлением по патентам и товарным знакам США.

Электронные гигрометры

Фото: электронный гигрометр Холмса имеет легко читаемый циферблат. Доступно множество других брендов, в том числе Honeywell и GE Panametrics. Фотография любезно предоставлена ​​Беном Уинслоу, опубликована на Flickr в 2008 г. под лицензией Creative Commons.

Photo Керамическая чувствительная мембрана электронного гигрометра. Фото любезно предоставлено Исследовательский центр НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

В эпоху, когда для нас измеряется практически все, мгновенно и в электронном виде последнее, что многие из нас хотят делать, это играть насчет термометров и влажных тряпок.Слава богу, за электронные гигрометры. Обычно они измеряют емкость или сопротивление образца воздуха и рассчитать по нему влажность. В емкостном гигрометре есть две металлические пластины с воздухом в между ними. Чем больше воды в воздухе, тем сильнее она влияет емкость пластин (способность накапливать статический электрический заряд). Измеряя, сколько заряда может храниться, можно измерить влажность быстро и точно. В резистивном датчике электричество протекает через кусок керамического материала, подвергающийся воздействию воздух.Чем выше влажность, тем больше водяного пара конденсируется внутри керамика, меняя свое сопротивление. Измерение силы тока протекает через керамику, что дает точное измерение влажность.

Приложения для гигрометра

В наши дни вы даже можете получить приложения для гигрометров для мобильных телефонов; вам понадобиться смартфон со встроенным датчиком влажности или автономный датчик, к которому вы можете подключиться через USB-кабель или Bluetooth (беспроводное соединение), чтобы они работали. Некоторые приложения-гигрометры также работают косвенно, определяя ваше местоположение (с помощью «служб определения местоположения» или спутникового приемника GPS телефона) и отправляя запрос на сервер местной метеостанции, который отправляет обратно измерения влажности для отображения на вашем телефоне.Это приблизительное измерение влажности при погоде. станции, которая может находиться за много километров или миль от вашего дома. Это даст вам приблизительное представление от общей влажности (если это сухой или влажный день), но не от точной местной влажности прямо там, где вы находитесь.

Гигрометры на метеостанциях

Фото: основные части переносной военной метеостанции. Он может отправлять свои показания автоматически используя передатчик на солнечной энергии. Фото Maynelinne De La Cruz любезно предоставлено ВВС США.

Типичная электронная метеостанция содержит термометр (измеряет температуру), барометр (измеряет максимальное и минимальное давление воздуха), датчик осадков (осадков), анемометр, и наш старый друг гигрометр!

Современные электронные метеостанции обычно имеют ЖК-дисплей, показывает все измерения автоматически и мгновенно обновляет их, избавляя от необходимости читать инструменты один за другим. С помощью измерения, микрочип внутри также определит и отобразит то, что называется тенденция (приблизительный прогноз погоды на следующий день, резюмируется простой картинкой, такой как солнце (ясный день), частично затемненное солнце (пасмурный день) или дождевая туча (влажный день).Электронные станции также обычно имеют память, поэтому они могут записывать сотни отдельных измерения за последние несколько месяцев. Некоторые станции могут быть подключен к компьютеру с помощью USB-кабеля, чтобы вы могли загружать свои данные и рисовать правильную погоду и климатические карты.

Фото: Эта традиционная метеостанция содержит гигрометр и другое оборудование для прогнозирования погоды. Белый ящик с жалюзи, называемый экраном Стивенсона, защищает инструменты от прямого солнечного тепла, но позволяет воздуху циркулировать внутри, обеспечивая более надежные измерения.

Создание собственной метеостанции

Достаточно легко собрать вместе несколько основных инструментов для измерения погоды – термометр, гигрометр, измеритель осадков и т. д. – чтобы делать свои собственные локальные записи и прогнозы, но как насчет этого? автоматически? Есть ли альтернатива покупке готовой электронной метеостанции? Конечно! Благодаря широкой доступности электронных микроконтроллеров, таких как Ардуино (и Raspberry Pi настроен для работы аналогичным образом) это относительно легко превратить ваш компьютер в метеостанцию ​​своими руками, которая может получать данные от электронных датчики и составить прогнозы погоды и климатические карты.Я добавил несколько ссылок на Arduino-type проекты метеостанций в конце дальнейшего чтения ниже.

Сейчас довольно круто и по последнему слову техники построить собственную метеостанцию, но как насчет того, чтобы пытались сделать это полвека назад, до того, как компьютеры и микроэлектроника произвели революцию в мире. Невозможно? Не тут-то было! Пролистайте назад все патенты, зарегистрированные в US Patent and Trademark Office, и вы обнаружите, что немало людей пытались сделать механические, электрические и электронные инструменты, которые могут автоматически записывать данные с метеостанций.

В 1942 году Гарри Даймонд и Уилбур Хинман-младший из Национального бюро стандартов США (NBS) построили замечательное оборудование для автоматической записи погоды вы можете увидеть здесь. Используя хитроумную смесь механических устройства (рычаги, шестерни и часовой механизм), простые электрические схемы и радиопередатчик, он собирал данные о давлении, температуре, влажности, направлении ветра, скорости ветра и осадках и автоматически передавал их в приемный офис, используя кодированные радиосигналы.Ешьте свое сердце, Ардуино!

Иллюстрация: Как работала автоматическая метеостанция Даймонда и Хинмана: во-первых, они разработали универсальный механизм (1, зеленый), который мог преобразовывать движения, вызванные различными видами механических датчиков, в движения переменного резистора – другими словами, превращая механические движения в измеримые электрические токи. Затем они создали простые механические датчики погоды, которые по-разному управляли этим механизмом. Здесь показаны три из них. 2 – барометр-анероид, в котором расширяющийся и сжимающийся анероидная ячейка перемещает рычаг вверх и вниз при изменении давления; 3 – датчик влажности, который измеряет влажность, используя натяжение тех проводов, которые предположительно затягиваются или ослабляются в зависимости от того, насколько влажный или сухой воздух; 4 – датчик дождя, в котором ведро движется вниз и поворачивает колеса, когда оно наполняется дождем.Наконец, они изобрели способ преобразования измерений сопротивления в коды, которые можно было передавать с помощью радиосигналов. Подробнее об этом читайте в патенте США 2 287 786: Автоматическая метеостанция Гарри Даймонда и Уилбура Хинмана-младшего, правопреемников правительства США, запатентовано 30 июня 1942 года. Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США с небольшими изменениями и окраской. оригинала для повышения четкости.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

Книги – для старших читателей

• Метеорология сегодня: введение в погоду, климат и окружающую среду автор C.Дональд Аренс, Роберт Хенсон. Cengage, 2021. Содержательный, четко написанный учебник.
• Haynes Meteorology Manual: Практическое руководство по погоде от Сторма Данлопа. Haynes, 2014. Разборчивое вступление в доступном стиле Haynes.
• Погода для чайников Джона Д. Кокса. John Wiley & Sons, 2011. Простое руководство, написанное в строгом формате манекенов, включая облака, штормы, местную и глобальную погоду, а также ненастную погоду, такую ​​как ураганы.
• Роберт Хенсон «Грубый путеводитель по погоде».Penguin / Rough Guides, 2007. Очень четко написанное, хорошо иллюстрированное руководство. Все, что вам нужно знать, объясняется просто!
• Погода имеет значение Бернар Мерген. University Press of Kansas, 2008. Почему мы так заботимся о погоде? Как это повлияло на нашу историю?

Книги – для младших читателей

• Все, погода, Кэти Фурганг. National Geographic Kids, 2018: увлекательный красочный 64-страничный обзор с фотографиями и мероприятиями (в возрасте 8–10 лет.)
• Свидетель: Погода Брайана Косгроува. Dorling Kindersley Children’s, 2016: простое 72-страничное иллюстрированное введение. (Возраст 9–12 лет)
• Погода Майкла Аллаби. Dorling Kindersley Children’s, 2001: ясное и простое введение в работу нашей погоды. (Возраст 9–12 лет)
• Справочник погоды для учителей Тома Конвицкой. Libraries Unlimited, 1999. Он содержит несколько простых и удобных занятий с погодой для детей, в том числе подробное описание того, как построить несколько различных типов гигрометров (в главе 6).

Сайты

Общие сайты

Как сделать гигрометр

Создание собственной метеостанции типа Arduino

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2018) Гигрометры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/hygrometers.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте…

Как работают гигрометры | Измерение влажности

Как работают гигрометры | Измерение влажности – объясните, что вещи Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 21 июня 2021 г.

Если вы когда-либо были в засушливой пустыне или в палящем палящем воздухе тропического леса, вы наверняка это запомните. Что делает эти В экстремальных условиях, настолько отличающихся друг от друга, является их влажность : количество водяного пара в атмосфере.Пустыни, очевидно, содержат мало или совсем не содержат воды, во время похода по тропическому лесу может чувствую себя так, как будто идете под душем. Измерение влажности – это неотъемлемая часть прогноза погоды, а также очень полезна для садовники с оранжереями и люди, которые управляют саунами. Мы можем сделать это просто и качественно с хитрыми приборами под названием гигрометры . Давайте посмотрим, как они работают!

Фото: Традиционный погодный дом в стиле Шварцвальда построен на очень простом гигрометре.Женщина (слева) и мужчина (справа) стоят на вращающейся платформе, поддерживаемой скрученным волокном (оранжевого цвета). Когда влажность высока в сырую погоду, волосы распускаются, и поворотный столик вращается по часовой стрелке, поэтому мужчина выходит с зонтиком. Когда становится суше, волосы стягиваются, поворотный столик вращается в другую сторону, и женщина выходит на солнце!

Что такое влажность?

Фото: вы можете измерить влажность с помощью своего смартфона, но только если он имеет встроенный датчик влажности (или тот, который к нему подключен).Это приложение для измерения влажности в стиле ретро для Android представляет собой снимок экрана из книги «Гигрометр» Борсе Трайковски.

Влажность – это «влажность» окружающего нас воздуха. Это определенно то, что мы можем почувствовать, но мы не всегда можем его увидеть … так как же мы можем его точно измерить?

Прежде чем мы сможем понять, как что-то измерить, мы должны иметь представление о что мы измеряем – и что будут значить наши измерения. Мы измеряем большинство вещей в тех или иных научных единицах, таких как килограммы, метры или секунды; но влажность немного другая, и обычно мы измеряем его двумя совершенно разными способами.

Одно из возможных измерений называется удельной влажностью , т.е. количества водяного пара, присутствующего в килограмме массы воздуха (включая воду), выраженное в таких единицах, как граммы на килограмм. Есть очень похожее измерение, называемое соотношением смешивания , которое представляет собой массу водяного пара в килограмме массы сухого воздуха, также записанного в таких единицах, как граммы на килограмм.

Гораздо более распространенное измерение называется относительной влажностью , т.е. количество водяного пара в воздухе по сравнению с максимальное количество, которое может быть при этой температуре, записывается в процентах (без единиц измерения).В действительно влажный и сырой день относительная влажность может составлять 90–100 процентов; на сухой день, дует сухой ветер, и вероятность дождя практически отсутствует, более вероятно, что это будет 60–75 процентов. Когда мы говорим о влажности в процентах, мы имеем в виду относительную влажность.

Поскольку определенная влажность не имеет значения для большинства людей, прогнозы погоды обычно укажите относительную влажность – и удобные гигрометры откалиброваны (отмечены с измерениями на их циферблатах или дисплеях) тоже.

Рекламные ссылки

Как мы можем измерить изменения влажности?

Artwork: На протяжении веков люди изобретали все более изобретательные способы измерения влажности. На этой иллюстрации показаны термометры и гигрометры из Флоренции 17 века. Произведение Лоренцо Магалотти (1637–1712) из ​​его классического Saggi di naturali Esperienze («Очерки естественных экспериментов») любезно предоставлено Библиотека Конгресса США.

Многие растения реагируют на изменение влажности.Сосновые шишки открывают свои колючки, когда они высохнут (для высвобождения семян) и плотно закрывают их, когда мокро. Вот почему (как известно большинству детей) вы можете использовать упавший сосновая шишка, чтобы выяснить, насколько влажно на улице. Сосновые шишки не однако самые точные гигрометры, не в последнюю очередь потому, что на это уходит много времени открывать и закрывать – но вы все равно можете делать забавные и интересные домашние гигрометры с ними, и они проводят хорошие научные эксперименты (см. ссылки ниже).

Фото: Сосновая шишка – простой гигрометр.Он плотно закрывается во влажном состоянии (вверху) и открывается в сухом состоянии (внизу). Хотя вы можете построить приличный домашний гигрометр из сосновой шишки, потребуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения влажности.

Гигрометры с витым волокном

Некоторые приборы для измерения влажности не намного сложнее сосновых шишек. В погодный дом маленький мужчина и маленькая женщина стоят пополам дверные проемы закрытого деревянного ящика. Когда пойдет дождь, мужчина выходит из двери с зонтиком; когда высохнет, мужчина идет внутри, и вместо этого из двери выскакивает женщина.Внутри погоды дома, две фигуры установлены на поворотном столе и подвешены к кусок плотно скрученных волос (или растительное волокно). Когда он высыхает, волосы подтягиваются и поворачивает поворотный стол в одну сторону. Во влажных условиях волосы распускаются а поворотный стол вместо этого вращается в другую сторону. Так же, как ты можешь сделать домашний гигрометр из сосновой шишки, чтобы можно было делать то же самое прядь собственных волос или услужливого друга! (Опять же, вы найдете несколько ссылок ниже.)

Изображение: Типичный гигрометр из скрученного волокна.До того, как электронные гигрометры стали популярными в 20-м веке самые недорогие гигрометры работали так, как этот, запатентованный Луисом Уллманом из Нэшвилла, штат Теннесси, в 1859 году. У него есть коробка (открытая для воздуха, чтобы влага могла входить и выходить) с кусочком скрученного растительного волокна (оранжевого цвета) внутри. Волокно подключено к стрелке (красный), которая вращается вокруг шкалы, и при изменении влажности волокно либо сжимается, либо ослабляется, перемещая указатель вверх или вниз по шкале. Как объясняет Ульман в своем патенте, можно использовать различные растительные волокна, в том числе волокна Герань эродиумная.Иллюстрация из патента США № 25,457: гигрометр любезно предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Психрометры

Сосновые шишки и погодные домики довольно смутно указывают на влажность, в лучшем случае. Как мы можем поставить какие-то числа на влажность и точнее измерить? Один из способов – использовать инструмент, называемый Психрометр (также известный как термометр с влажным и сухим термометром). Он использует пару термометров, стоящих рядом. У одного есть лампочка открыты воздуху; на другом – лампочка, покрытая влажной тканью.В попадание воды на ткань вызывает испарение и потерю тепла лампой, сделать его показание ниже, чем на сухом термометре. В количество испарения (и понижение температуры) зависит от от того, сколько водяного пара уже есть в атмосфере. Измерение разница температур между двумя термометрами позволяет измерить относительную влажность.

Изображение: Типичный психрометр (термометр с влажно-сухим термометром) имеет два термометра. бок о бок. Один из них (слева) представляет собой термометр с сухим термометром и просто измеряет температуру окружающего воздуха. как любой обычный градусник.Другой термометр (справа) – это влажный термометр: его колба погружена в бутылку или резервуар. жидкости (зеленого цвета) у основания. Вы измеряете влажность, сравнивая показания двух термометров. С помощью скользящим указателем (синий), вы сможете определить влажность на вращающейся диаграмме (желтой) в центре, которая По сути, это справочная таблица, которая преобразует разницу температур в измерения влажности. Эта конкретная версия гигрометра с влажно-сухой лампой была изобретена в 1930-х годах Джоном Леонардом Шварцем из Филадельфии, а рисунок взят из его патента США № 1 933 283: гигрометр, любезно предоставленного Управлением по патентам и товарным знакам США.

Электронные гигрометры

Фото: электронный гигрометр Холмса имеет легко читаемый циферблат. Доступно множество других брендов, в том числе Honeywell и GE Panametrics. Фотография любезно предоставлена ​​Беном Уинслоу, опубликована на Flickr в 2008 г. под лицензией Creative Commons.

Photo Керамическая чувствительная мембрана электронного гигрометра. Фото любезно предоставлено Исследовательский центр НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

В эпоху, когда для нас измеряется практически все, мгновенно и в электронном виде последнее, что многие из нас хотят делать, это играть насчет термометров и влажных тряпок.Слава богу, за электронные гигрометры. Обычно они измеряют емкость или сопротивление образца воздуха и рассчитать по нему влажность. В емкостном гигрометре есть две металлические пластины с воздухом в между ними. Чем больше воды в воздухе, тем сильнее она влияет емкость пластин (способность накапливать статический электрический заряд). Измеряя, сколько заряда может храниться, можно измерить влажность быстро и точно. В резистивном датчике электричество протекает через кусок керамического материала, подвергающийся воздействию воздух.Чем выше влажность, тем больше водяного пара конденсируется внутри керамика, меняя свое сопротивление. Измерение силы тока протекает через керамику, что дает точное измерение влажность.

Приложения для гигрометра

В наши дни вы даже можете получить приложения для гигрометров для мобильных телефонов; вам понадобиться смартфон со встроенным датчиком влажности или автономный датчик, к которому вы можете подключиться через USB-кабель или Bluetooth (беспроводное соединение), чтобы они работали. Некоторые приложения-гигрометры также работают косвенно, определяя ваше местоположение (с помощью «служб определения местоположения» или спутникового приемника GPS телефона) и отправляя запрос на сервер местной метеостанции, который отправляет обратно измерения влажности для отображения на вашем телефоне.Это приблизительное измерение влажности при погоде. станции, которая может находиться за много километров или миль от вашего дома. Это даст вам приблизительное представление от общей влажности (если это сухой или влажный день), но не от точной местной влажности прямо там, где вы находитесь.

Гигрометры на метеостанциях

Фото: основные части переносной военной метеостанции. Он может отправлять свои показания автоматически используя передатчик на солнечной энергии. Фото Maynelinne De La Cruz любезно предоставлено ВВС США.

Типичная электронная метеостанция содержит термометр (измеряет температуру), барометр (измеряет максимальное и минимальное давление воздуха), датчик осадков (осадков), анемометр, и наш старый друг гигрометр!

Современные электронные метеостанции обычно имеют ЖК-дисплей, показывает все измерения автоматически и мгновенно обновляет их, избавляя от необходимости читать инструменты один за другим. С помощью измерения, микрочип внутри также определит и отобразит то, что называется тенденция (приблизительный прогноз погоды на следующий день, резюмируется простой картинкой, такой как солнце (ясный день), частично затемненное солнце (пасмурный день) или дождевая туча (влажный день).Электронные станции также обычно имеют память, поэтому они могут записывать сотни отдельных измерения за последние несколько месяцев. Некоторые станции могут быть подключен к компьютеру с помощью USB-кабеля, чтобы вы могли загружать свои данные и рисовать правильную погоду и климатические карты.

Фото: Эта традиционная метеостанция содержит гигрометр и другое оборудование для прогнозирования погоды. Белый ящик с жалюзи, называемый экраном Стивенсона, защищает инструменты от прямого солнечного тепла, но позволяет воздуху циркулировать внутри, обеспечивая более надежные измерения.

Создание собственной метеостанции

Достаточно легко собрать вместе несколько основных инструментов для измерения погоды – термометр, гигрометр, измеритель осадков и т. д. – чтобы делать свои собственные локальные записи и прогнозы, но как насчет этого? автоматически? Есть ли альтернатива покупке готовой электронной метеостанции? Конечно! Благодаря широкой доступности электронных микроконтроллеров, таких как Ардуино (и Raspberry Pi настроен для работы аналогичным образом) это относительно легко превратить ваш компьютер в метеостанцию ​​своими руками, которая может получать данные от электронных датчики и составить прогнозы погоды и климатические карты.Я добавил несколько ссылок на Arduino-type проекты метеостанций в конце дальнейшего чтения ниже.

Сейчас довольно круто и по последнему слову техники построить собственную метеостанцию, но как насчет того, чтобы пытались сделать это полвека назад, до того, как компьютеры и микроэлектроника произвели революцию в мире. Невозможно? Не тут-то было! Пролистайте назад все патенты, зарегистрированные в US Patent and Trademark Office, и вы обнаружите, что немало людей пытались сделать механические, электрические и электронные инструменты, которые могут автоматически записывать данные с метеостанций.

В 1942 году Гарри Даймонд и Уилбур Хинман-младший из Национального бюро стандартов США (NBS) построили замечательное оборудование для автоматической записи погоды вы можете увидеть здесь. Используя хитроумную смесь механических устройства (рычаги, шестерни и часовой механизм), простые электрические схемы и радиопередатчик, он собирал данные о давлении, температуре, влажности, направлении ветра, скорости ветра и осадках и автоматически передавал их в приемный офис, используя кодированные радиосигналы.Ешьте свое сердце, Ардуино!

Иллюстрация: Как работала автоматическая метеостанция Даймонда и Хинмана: во-первых, они разработали универсальный механизм (1, зеленый), который мог преобразовывать движения, вызванные различными видами механических датчиков, в движения переменного резистора – другими словами, превращая механические движения в измеримые электрические токи. Затем они создали простые механические датчики погоды, которые по-разному управляли этим механизмом. Здесь показаны три из них. 2 – барометр-анероид, в котором расширяющийся и сжимающийся анероидная ячейка перемещает рычаг вверх и вниз при изменении давления; 3 – датчик влажности, который измеряет влажность, используя натяжение тех проводов, которые предположительно затягиваются или ослабляются в зависимости от того, насколько влажный или сухой воздух; 4 – датчик дождя, в котором ведро движется вниз и поворачивает колеса, когда оно наполняется дождем.Наконец, они изобрели способ преобразования измерений сопротивления в коды, которые можно было передавать с помощью радиосигналов. Подробнее об этом читайте в патенте США 2 287 786: Автоматическая метеостанция Гарри Даймонда и Уилбура Хинмана-младшего, правопреемников правительства США, запатентовано 30 июня 1942 года. Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США с небольшими изменениями и окраской. оригинала для повышения четкости.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

Книги – для старших читателей

• Метеорология сегодня: введение в погоду, климат и окружающую среду автор C.Дональд Аренс, Роберт Хенсон. Cengage, 2021. Содержательный, четко написанный учебник.
• Haynes Meteorology Manual: Практическое руководство по погоде от Сторма Данлопа. Haynes, 2014. Разборчивое вступление в доступном стиле Haynes.
• Погода для чайников Джона Д. Кокса. John Wiley & Sons, 2011. Простое руководство, написанное в строгом формате манекенов, включая облака, штормы, местную и глобальную погоду, а также ненастную погоду, такую ​​как ураганы.
• Роберт Хенсон «Грубый путеводитель по погоде».Penguin / Rough Guides, 2007. Очень четко написанное, хорошо иллюстрированное руководство. Все, что вам нужно знать, объясняется просто!
• Погода имеет значение Бернар Мерген. University Press of Kansas, 2008. Почему мы так заботимся о погоде? Как это повлияло на нашу историю?

Книги – для младших читателей

• Все, погода, Кэти Фурганг. National Geographic Kids, 2018: увлекательный красочный 64-страничный обзор с фотографиями и мероприятиями (в возрасте 8–10 лет.)
• Свидетель: Погода Брайана Косгроува. Dorling Kindersley Children’s, 2016: простое 72-страничное иллюстрированное введение. (Возраст 9–12 лет)
• Погода Майкла Аллаби. Dorling Kindersley Children’s, 2001: ясное и простое введение в работу нашей погоды. (Возраст 9–12 лет)
• Справочник погоды для учителей Тома Конвицкой. Libraries Unlimited, 1999. Он содержит несколько простых и удобных занятий с погодой для детей, в том числе подробное описание того, как построить несколько различных типов гигрометров (в главе 6).

Сайты

Общие сайты

Как сделать гигрометр

Создание собственной метеостанции типа Arduino

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2018) Гигрометры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/hygrometers.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте…

Как пользоваться гигрометром и как он работает?

Чтобы полностью понять , как пользоваться гигрометром , полезно знать, когда и где его можно использовать. Гигрометр – важный инструмент в метеорологии. Он имеет множество коммерческих применений, но его основная цель – измерение количества водяного пара (влажности) в воздухе.

Основное назначение прибора – определить количество влаги в воздухе и сравнить это число с максимальным количеством влаги, которое потенциально может содержать воздух, замкнутое пространство или почва.Если у вас есть этот вопрос, «Как работает гигрометр?» вот и ответ. Как и другие инструменты, используемые для измерения влажности, гигрометры работают, полагаясь, среди прочего, на другие величины или измерения температуры, массы и давления, поскольку они поглощают влагу.

Что такое гигрометр?

Гигрометры

считаются погодными приборами, которые могут измерять влажность. На протяжении веков эти инструменты менялись, совершенствовались и принимали различные разновидности, чтобы удовлетворить потребности пользователей.Это было в 1400-х годах, когда появилась одна из самых первых моделей гигрометров. Леонардо да Винчи сконструировал свою раннюю версию этого устройства, цель которого заключалась в измерении влажности воздуха.

У него был по-настоящему умный дизайн, в центре которого был датчик с впитывающими и невпитывающими материалами с каждой стороны. Когда влажность повышалась, сторона с абсорбирующим материалом становилась тяжелее, так как она становилась более насыщенной. Разницу в весе интерпретировали как показание относительной влажности.

Спустя несколько сотен лет Гораций Бенедикт де Соссюр, физик и геолог из Швейцарии, любивший исследовать Швейцарские Альпы, создал улучшенную версию первого гигрометра. Подобно тому, что разработал да Винчи, прибор измерял влажность.

Разница в том, что де Соссюр использовал прядь волос, которая натягивалась на устройстве. Влага в воздухе воздействовала на волосы, заставляя их сокращаться или расширяться в зависимости от уровня влажности.Стрелка указывала на цифру на циферблате, которую он интерпретировал как влажность воздуха.

Созданы другие версии устройства. Большая часть разработанных ранее технологий тиражирования термометров того времени. В частности, устройства заимствовали методы, используемые в психрометрах с влажным и сухим термометром. В нем было два ртутных термометра, которые, как следует из названия, были сухим и влажным. Последний имел в основании устройства влажный тканевый рукав. Для измерения относительной влажности была рассчитана разница температур сухого и влажного термометров.

Как работает гигрометр

Сегодня существуют разные типы гигрометров, и принцип их работы будет зависеть от их конструкции. Например, один из видов – это емкостной гигрометр. В устройствах, отнесенных к этой форме, используются другие типы датчиков. Емкостные гигрометры созданы для приложений, где важны цена, хрупкость или пространство, поэтому они рискуют точностью считывания влажности из-за доступности устройства.

Емкостные гигрометры измеряют влияние влаги на металлооксидный материал.Часто они также используются для количественной оценки влияния влажности на диэлектрическую проницаемость (или относительную диэлектрическую проницаемость) полимера, такого как синтетические пластмассы. После калибровки датчики имеют рейтинг точности ± 2% относительной влажности в диапазоне от 5 до 95% относительной влажности.

Без калибровки точность до трех раз хуже. Однако датчики могут выдерживать высокие температуры и воздействие конденсации, и они подходят для различных применений. Однако эти гигрометры емкости имеют датчики, которые легко загрязняются и быстро проявляют признаки старения.

Другой датчик – резистивный, который менее чувствителен по сравнению с емкостными датчиками. Эти датчики измеряют изменения электрического сопротивления материала, вызванные влажностью окружающей среды. Поскольку они не так чувствительны, как емкостные, резистивные датчики требуют более сложной печатной платы. Точность зависит от используемого резистивного материала, но обычно составляет до ± 3% относительной влажности. Материал также определяет, насколько надежен гигрометр против конденсации.

Для чего используется гигрометр?

Гигрометры

считаются полезными инструментами, которые используют расчет и калибровку изменений давления и температуры. В совокупности полученный процент будет количеством влаги в воздухе. Гигрометр – полезное устройство в офисных зданиях и домах, а также в производственных и промышленных процессах. В этих зонах необходимо обеспечить отсутствие изменений влажности, поскольку это может повлиять на производство материалов.

Использование гигрометра зависит от типа, который включает следующее:

Психрометры:

Как уже упоминалось, у этого типа есть два термометра, один сухой и один влажный.Разница в температуре измеряется, когда происходит испарение по влажному термометру, в результате чего его температура падает ниже, чем по сухому термометру. Психрометры – полезные устройства для измерения наружной влажности. Они также идеально подходят для мест, где требуются сухие условия, например, для складских помещений.

Гигрометры электрические:

Эти устройства могут быть резистивными или емкостными. В резистивных электрических гигрометрах электричество проходит через керамическое вещество, находящееся в воздухе.Когда влажность становится высокой, большее количество водяного пара заставляет керамику сжиматься, что приводит к изменению сопротивления. Между тем, в емкостном электрическом гигрометре используются две пластины с воздухом между ними. Влажность измеряется по способности этих металлических пластин накапливать электрические заряды, на которые влага влияет напрямую.

Гигрометры точки росы:

Эти приборы предназначены для измерения насыщения влаги в газе. Обычно они используются в местах с наименьшей влажностью.В настоящее время они считаются наиболее точным типом гигрометров.

---

Гигрометры стали популярным устройством в промышленных помещениях и теплицах. Однако в наши дни они также используются в музеях, хьюмидорах, саунах и инкубаторах. Влага может повредить деревянные музыкальные инструменты, поэтому гигрометры также используются для ухода за пианино, скрипками, арфами и гитарами.

Между тем, дома могут извлечь выгоду из гигрометров, потому что они могут помочь жителям контролировать влажность.Очень низкая влажность может негативно повлиять на кожу и тело. С другой стороны, слишком высокая влажность способствует размножению плесени и пылевых клещей. С помощью гигрометров домовладельцы могут найти способ контролировать влажность в окружающей среде.

Лакокрасочная промышленность также осознает важность гигрометров. Например, лакокрасочные покрытия могут быть весьма чувствительны как к точке росы, так и к влажности.

Как использовать гигрометр: считывание показаний прибора

Независимо от того, будете ли вы использовать гигрометр для наблюдения за погодой или измерения условий в помещениях, имеет смысл знать, как его читать.Для получения наилучших и наиболее точных результатов эти устройства необходимо калибровать не реже одного раза в год.

Относительная влажность вычисляется путем сравнения чисел в таблице расчетов, которая соответствует температуре окружающей среды (в психрометрах с влажным и сухим термометром это сухой термометр) с разницей в температурах, определяемых двумя термометрами.

С другой стороны, механический гигрометр имеет немного более сложную систему, поскольку он основан на модели, разработанной Горацием Бенедиктом де Соссюром.

Считывание показаний гигрометра несложно, но оно может варьироваться в зависимости от типа и модели, которые вы используете. Например, для влажного и сухого термометра требуются следующие числа:

• Температура по сухому термометру
• Температура по мокрому термометру
• Депрессия по влажному термометру (разница между первой и второй температурами)

Чтобы прочитать результат, посмотрите на диаграмму, которая находится на лицевой стороне устройства, и считайте, начиная с впадины влажного термометра, а затем температуры сухого термометра.Найдите место, где встречаются числа, и вы получите относительную влажность в этом районе. Используйте процент, чтобы выразить окончательный ответ.

Для цифровых гигрометров достаточно разместить прибор на высоте примерно 3,3 фута (одного метра) от земли. Дайте устройству поработать не менее трех минут, чтобы оно могло адекватно определять температуру воздуха. Вам не нужно выполнять никаких других расчетов, потому что прибор сделает это за вас.

Примером цифрового гигрометра является ThermoPro TP63 , который подходит как для внутреннего, так и для наружного использования.Устройство может контролировать условия окружающей среды в четырех разных местах на расстоянии до 200 футов (60 метров), что делает его пригодным для теплиц. Он может предоставить вам процент влажности за последние 12 часов.

Для дома ThermoPro TP50 представляет собой простое в использовании устройство для контроля влажности и температуры. Это цифровое устройство предоставит вам текущую влажность, выделенную жирным шрифтом, вместе с текущей температурой. Он также покажет минимальную и максимальную температуру и влажность в помещении.Инструмент также обеспечивает три уровня комфорта, при которых влажность ниже 30% является сухой, а от 30% до 60% считается комфортной. Однако температура должна быть от 68F до 79F. Влажность выше 60% будет указывать на влажность помещения.

С помощью этих гигрометров домовладельцы и предприятия могут поддерживать свою собственность или продукцию в отличном состоянии. В то же время они способствуют распознаванию идеальной влажности в конкретном помещении, повышая его общий уровень комфорта.

.