Термометр для пк своими руками

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 18.09.2024

Понадобился мне для дома простейший термометр для измерения, так сказать, "забортной" температуры. Наружного термометра за окном у меня нет, поэтому решил собрать простую схему с выносным датчиком для измерения уличной температуры, чтобы не выглядывая в окно и не рассматривая деления на наружном спиртовом термометре (если он имеется), сразу видеть уличную температуру на цифровом табло в помещении.

Схему долго не искал, сразу попался на глаза термометр на PIC-контроллере, автор которого Ondrej Slovak, и так как имеется нормальный программатор, решил собрать эту схему.
Чем она мне понравилась, ну довольно простая, мало деталей и возможность подключать к этому термометру несколько датчиков температуры, которые можно установить в разных местах. Например один в помещении, другой на улице.
Датчики температуры в этом термометре самые обычные, DS18B20. Термометр позволяет подключить к себе от одного, до пятнадцати подобных датчиков, для контроля за температурой в пятнадцати различных мест (может кому-то и понадобится).
Диапазон измерения температуры этого термометра от -55 до +125 ° C, разрешение 0,1 ° C, то есть хватит на все случаи жизни, только если не на крайнем Севере, где температура может опускать и ниже 55-ти градусов.
Температуры ниже -9,9 или выше +99,9 ° C, отображаются с разрешением в 1 ° C. Отрицательные температуры отображаются со знаком "-", а положительные без знака.
В качестве цифрового индикатора температуры, применён 3-х разрядный светодиодный индикатор с общим анодом.
Отображение температуры различных датчиков происходит автоматически. Сначала анимацией отображается номер температурного датчика в шестнадцатеричном формате (цифры от 1 до 9 и буквы A,B,C,D,E,F) в течении 3 секунд, затем индикация температуры этого датчика (10 секунд).
Как это всё отображается на цифровом индикаторе, видно на анимационном рисунке ниже. Рисунок отображает температуру и номера всех пятнадцати (если они будут) подключенных к термометру датчиков.

Поиск подключенных датчиков происходит после включения питания термометра.
Если к термометру подключён только один датчик, то его номер не отображается и на индикатор выводится только температура этого датчика без всякой анимации.
Термометр собран на микроконтроллере PIC16F88, его так-же можно собрать и на микроконтроллере PIC16F628A. В прикреплённом архиве в конце статьи, имеются прошивки для этих двух микроконтроллеров.
Ниже приведена схема термометра в авторском варианте.

Все температурные датчики подключаются параллельно к одному шлейфу.
Если в процессе эксплуатации какой нибудь датчик выйдет из строя, или с ним нарушится электрический контакт, на индикаторе отобразится неисправность в следующем формате - Er.x. где х = номер неисправного датчика (смотри рисунок ниже).
Повреждение датчика или ошибка связи с датчиком, не сразу выводятся на индикатор, а после того, как до него дойдёт очередь.

Если при включении термометра ни один датчик не будет найден, на дисплее отображается ошибка - E.00. Поиск датчиков при этом по-прежнему повторяется.

При включении термометра и первоначальном поиске датчиков, их серийные номера (первые 8 бит) загружаются и сохраняются в памяти микроконтроллера, и датчикам присваиваются номера (1- самому маленькому номеру и далее по возрастанию до F, если датчиков 15), и может случиться так, что два или более датчиков, которые подключены к термометру, могут иметь один и тот же байт (номер). В этом случае на индикаторе будет отображаться ошибка [E.02] и поиск датчиков будет повторяться.
Если будет отображаться такая ошибка, то нужно будет поочередным изъятием датчиков из термометра, определить, какие из них имеют одни и те же коды (ошибка пропадёт) и заменить этот датчик на другой.

В авторском варианте термометр собран на двухсторонней печатной плате, а если убрать ICSP разъем для внутрисхемного программирования, то на односторонней печатной плате (смотри на рисунке ниже).

Красным цветом на рисунке обозначены проводники на другой стороне платы, которые относятся только к ICSP разъему для внутрисхемного программирования.

Трёх-разрядный светодиодный индикатор, припаивается на противоположную сторону от установки панельки микроконтроллера.

Я особо заморачиваться не стал, и собрал термометр на макетной плате. Индикатор поставил зелёного цвета, такой индикатор более приятен для глаз, особенно в тёмное время суток.

Поставил ещё стабилизатор на пять вольт. Наружный датчик подсоединил к термометру гибкими проводами, длинной три метра, свитыми между собой наподобие витой пары.
Провода припаял к датчику, потом закрыл место пайки и частично сам датчик термо-усадочной трубкой, и потом сами выводы проводов залил ещё клеем для герметизации, так как датчик будет находиться на улице, и это необходимо для защиты его от воздействия всевозможных атмосферных осадков.

С обратной стороны монтаж сделал обычными проводами, в качестве резисторов 300 Ом, поставил резисторы SMD.
Естественно разъём для внутрисхемного программирования устанавливать не стал, он мне тан не нужен.
В качестве блока питания здесь можно использовать любую зарядку для сотового телефона (смартфона).
Я поставил вот такую зарядку, которая давно валялась дома без дела после замены телефона.

Можно поставить в термометр и второй датчик, для контроля температуры, например в помещении, в котором установлен термометр, но мне пока это без надобности, а если понадобится - так поставить второй датчик, дело пяти минут.

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

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

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

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

Аналоговый термометр

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

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

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

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

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

Простой электронный

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

Итак, чтобы создать электронный термометр, потребуются:

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

Схема

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

Наладка

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

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

Точность и пределы

С использованием Arduino

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

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

Механизм

Общая конструкция механизма выглядит следующим образом:

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

Схема

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

Управляющий скетч

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

Точность

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

Высокотемпературный градусник

Схема

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

Скетч

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

Резюмируя

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

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

Принцип работы

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

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

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

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

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

Необходимые инструменты и материалы

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

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

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

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

Особенности изготовления

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

Из вольтметра

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

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

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

Из пластиковой бутылки

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

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

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

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

С выносным датчиком

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

Для сооружения такого прибора будут нужны:

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

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

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

Из картона

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

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

Как собрать термометр из вольтметра и термопары, смотрите далее.

Точность измерения температуры 0,1 градуса Цельсия, т.е. термодатчик для многих применений можно назвать прецизионным. Для этого универсального цифрового термометра использованы полупроводниковые датчики температуры LM35DZ/NOPB для температуры от 0 до +100°C и LM35CZ/NOPB для температуры от -40 до +110°С в корпусах TO-92. В datasheets некоторых производителей LM35 указана верхняя измеряемая температура +150 градусов Цельсия.

Такой электронный измеритель температуры можно быстро сделать своими руками. Достаточно подключить Крону (или три пальчиковые батарейки, соединенные последовательно) к датчику, а датчик к вольтметру, как показано на рисунке – и термометр готов. Датчик потребляет от источника питания ток не более 10 мкА, поэтому батарейку можно не отключать длительное время.

Диапазон использования такого цифрового датчика очень широк:
- термометр комнатный
- термометр уличный
- термометр для воды и других жидкостей
- термометр для инкубатора
- термометр для бани и сауны
- термометр для аквариума
-термометр для холодильника
- термометр для автомобиля
- цифровой многоканальный термометр и т.д.

Схема цифрового термометра для измерения температуры от минус 40 до плюс 110 градусов Цельсия с однополярным источником питания. Диоды маломощные кремниевые – КД509, КД521 и т.д. Диапазон измерения тестера надо устанавливать на 2 вольта (2000 мВ), последняя цифра будет показывать десятые доли градуса, ее следует отделить точкой.

Для воды и других жидкостей датчик термометра следует сделать герметичным, для этого его можно залить силиконовым герметиком, либо поместить в медную трубку с внутренним диаметром 6 мм со сплющенным и запаянным концом. Запаянный конец трубки надо заполнить термопастой. Затем припаять к датчику провода, изолировать контакты и вставить датчик в трубку – протолкнуть до упора, чтобы он находился в теплопроводящей пасте. Таким образом получаем щуп-термометр. Если инерционность термометра не является критичной, датчик можно вставить в пластиковую трубку и загерметизировать ее концы.

Этот прибор показывает уличную температуру, датчик висит за закрытой форточкой. Время на сборку заняло 30-40 минут.

Так выглядит прибор сзади. Собран градусник по схеме с одним источником питания, двумя диодами и резистором. Поскольку отрицательное смещение на диодах составляет порядка 2-х вольт, а минимальное напряжение питания датчика 4 вольта, в качестве БП использованы спаянные последовательно 5 батареек ААА. Датчики припаяны к неэкранированным проводам длиной 2,5 метра.

На этом фото показаны два термометра. Датчик первого размещен в холодильной камере, а второго - в морозильной камере этого же холодильника. Точка на индикаторе мультиметра нарисована черным маркером.

На основе этого термодатчика можно сделать простой регулятор температуры, добавив компаратор с регулируемым или фиксированным порогом срабатывания и силовой ключ (оптосимистор, реле …), который будет включать нагреватель. Для построения термостата (инкубатора, например) такая схема не пойдет, LM35 необходимо подключать к устройству с функцией ПИД-регулятора, например, ТРМ210.

Читайте также: