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Cómo hacer un termómetro de cartón con tus propias manos: una descripción paso a paso

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Para reemplazar los medidores de temperatura analógicos no muy convenientes, que se basan en la capacidad del líquido para expandirse y contraerse, la industria ha propuesto dispositivos discretos. Estos dispositivos muy simples tienen una serie de ventajas innegables. Puede comprar un medidor en casi cualquier tienda de equipos domésticos o climáticos, pero es mucho más interesante hacer usted mismo un termómetro electrónico con un sensor remoto.

La esencia del dispositivo.

Termómetro, análogo coloquial - termómetro, diseñado para medir la temperatura ambiente. El primer dispositivo fue inventado en 1714 por el físico alemán D.G. Fahrenheit. En la base de su diseño, utilizó un matraz sellado transparente, dentro del cual había alcohol. Después de eso, el científico usó mercurio como líquido. Pero la escala del medidor analógico, que existe hasta el día de hoy, fue desarrollada solo 30 años después por el astrónomo y meteorólogo sueco Anders Celsius. Para los puntos de partida, sugirió tomar la temperatura del hielo derretido y el agua hirviendo.

Un hecho interesante es que inicialmente la temperatura de fusión del hielo se observó en el número 100, y el punto de ebullición se tomó como cero. Posteriormente, la escala "se puso boca abajo". En algunas opiniones, el propio Celsius lo hizo, en otras: sus botánicos compatriotas Linneo y el astrónomo Stremer.

Pronto, la fabricación de medidores de mercurio se estableció ampliamente a escala industrial. Con el tiempo, el mercurio fue reemplazado por alcohol debido a su toxicidad., y luego se propuso un nuevo tipo de dispositivo: digital. Hoy, tal vez, el termómetro se ha convertido en un atributo integral de cualquier hogar. Siguiendo el consejo de la Organización Mundial de la Salud, se adoptó el Convenio de Minamata, destinado a la clausura gradual de los termómetros de mercurio. Según esto, en 2022, el uso de mercurio en metros se suspenderá por completo.

Por lo tanto, debido a sus excelentes características, un termómetro con circuito digital prácticamente no tiene competidores. Los dispositivos de alcohol en venta pierden para él la precisión y conveniencia de la percepción de datos.

Los modelos electrónicos se pueden ubicar en cualquier lugar, porque en una habitación controlada solo necesita colocar un pequeño sensor conectado al dispositivo. Este tipo se utiliza en muchos procesos tecnológicos de la industria, por ejemplo, construcción, agricultura, energía. Con su ayuda, se controla:

  • temperatura del aire en edificios industriales y residenciales,
  • comprobar el calentamiento de productos a granel,
  • estado de los materiales viscosos.

Principio de funcionamiento

Antes de proceder directamente a la fabricación de un termómetro electrónico, debe comprender el principio de su funcionamiento y determinar en qué unidades consistirá la estructura. Los termómetros electrónicos de producción industrial varían en tamaño y propósito. Pero todos se basan en el mismo principio de acción.

La conductividad del material varía con la temperatura ambiente. En base a esto, el circuito del termómetro electrónico está diseñado. Entonces, la mayoría de las veces se usa un termopar en el diseño. Este es un dispositivo electrónico que consta de dos metales soldados entre sí. En la superficie de cada uno de ellos hay una almohadilla de contacto conectada al circuito de medición. Cuando los contactos se calientan o enfrían, surge una fuerza termoelectromotriz, cuyo aspecto y cambio se registran en la placa electrónica.

Una nueva generación de dispositivos utiliza un diodo de silicio en lugar de un elemento termosensible. Un elemento de radio semiconductor en el que la característica de voltaje-corriente depende del efecto de la temperatura. En otras palabras, con una conexión directa (dirección de corriente desde el ánodo al cátodo), el valor de la caída de voltaje a través de la unión cambia dependiendo del calentamiento del semiconductor.

Los datos procesados ​​se muestran en la pantalla, que el usuario ya ha eliminado visualmente. Los termómetros digitales le permiten medir los cambios de temperatura en el rango de -50 ° C a 100 ° C.

En total, se pueden distinguir cinco bloques en el diseño de un termómetro simple:

  1. Un sensor es un dispositivo que cambia sus parámetros dependiendo de la magnitud de la temperatura que actúa sobre él.
  2. Cables de prueba: se utilizan para quitar el sensor y su ubicación en varios lugares que requieren control de temperatura. Muy a menudo, estos son pequeños diámetros de sección transversal de conductores, incluso los blindados opcionalmente.
  3. Placa electrónica: contiene un bloque analizador que registra los cambios en la señal proveniente del sensor y luego los transfiere a la pantalla.
  4. Pantalla: pantalla monocromática o en color, diseñada para mostrar datos sobre la temperatura medida.
  5. Fuente de alimentación: se ensambla en circuitos integrados típicos de la electrónica de radio. Se usa para estabilizar y convertir la energía suministrada a todos los nodos de la placa.

Para que sirve

Se puede usar un producto de papel similar en las lecciones y en el hogar. Un termómetro de cartón casero no se romperá, incluso si un niño lo deja caer. Además, un modelo similar del dispositivo de medición ayudará a enseñar a los niños a determinar la temperatura y resolver varios problemas. Los termómetros de cartón a menudo se usan para realizar clases sobre el mantenimiento de un calendario meteorológico. Además, se puede colgar un dispositivo de medición de papel en la pared de una habitación infantil. Esto ayudará al niño a comprender mejor qué son los números cero, negativos y positivos. Como resultado, será más fácil para su hijo establecer una conexión entre los cambios climáticos fuera de la ventana y las lecturas del dispositivo de medición.

Lo que se necesita para esto

Crear un termómetro de cartón con tus propias manos no es tan difícil. Esto no requiere mucha experiencia. Entonces, para hacer un dispositivo de medición de papel, necesitará:

  1. Un simple lapiz.
  2. Brillante rotulador o bolígrafo.
  3. Gobernante
  4. Aguja de coser con un ojo suficientemente grande.
  5. Hilos gruesos de blanco y rojo.
  6. Media pensión o cartón de color claro.
  7. Tijeras

Es mejor preparar todos los componentes con anticipación, para que no pueda buscar nada más tarde.

Haciendo un espacio en blanco

Después de eso, haga una marca en una tira de cartón, que será una escala: de "menos" 35 a "más" 35 ° C. Sin falta, circule todos los números y líneas con un rotulador brillante o un bolígrafo. Tome el cartón y marque con un lápiz simple una tira de 5 centímetros de ancho y 12 centímetros de largo. Cortarlo suavemente.

Para hacer un termómetro de cartón más ordenado con sus propias manos, puede usar una impresora. Para hacer esto, simplemente dibuje una escala con todas las marcas usando programas especiales. Resalte todos los números en colores brillantes para que sean más visibles. Imprima la escala terminada en la impresora. Vale la pena señalar que tal modelo del dispositivo de medición se verá más estéticamente agradable.

Crea una columna de termómetro

Para que el termómetro funcione y muestre la temperatura, es necesario crear una columna de mercurio. Para hacer esto, toma el hilo rojo y blanco. Átalos juntos. Luego tome una aguja de coser e hile un hilo rojo en ella. Pincha la escala del termómetro en la parte superior. Tire del extremo del hilo desde la parte posterior del cartón. Después de eso, enhebre un hilo blanco en la aguja y perfore la escala en la parte inferior. En la parte posterior de su dispositivo de medición, conecte los extremos de los hilos, haciendo un nudo fuerte. Como resultado, el hilo se puede mover.

Juegos con un termómetro de papel.

Hiciste un termómetro de papel con tus propias manos y ahora no sabes qué hacer a continuación. Hay muchos juegos que le permiten presentar a su hijo al dispositivo. Primero, explíquele a su hijo cómo funciona el termómetro. Mueva los hilos para que el rojo se vuelva por encima de cero. Después de esto, invite al niño a especular qué sucede en la naturaleza a esta temperatura. Por ejemplo, el sol brilla, la gente se pone ropa ligera, hace mucho calor. Cuando el hilo rojo esté debajo de la marca cero, dígale al niño qué está sucediendo con la naturaleza. Por ejemplo, el agua se congela, todo está cubierto de hielo, la nieve cae, etc.

Cómo hacer un termómetro médico con cartón

A todos los niños les encanta jugar juegos de rol. Para el "hospital", también puede hacer un termómetro de cartón con sus propias manos. Para hacer esto, necesita: papel, lápiz, bolígrafo o rotulador, hilo y aguja.

Para comenzar, tome una hoja de cartón y dibuje sobre ella los contornos del futuro termómetro. Corta cuidadosamente la pieza de trabajo y dibuja una escala sobre ella. Debería ser lo mismo que en un termómetro real.

Toma dos hilos. Uno debe ser rojo y el segundo blanco. Conéctelos Pase el hilo rojo a la marca más baja de la escala y el hilo blanco a la parte superior. Conecte los extremos en la parte posterior del termómetro y corte todo el exceso.

El principio de funcionamiento de dicho modelo es bastante simple. El hilo se puede mover. El color rojo indica la temperatura corporal. Al mover el hilo, puede cambiar el indicador.

Cómo jugar con un termómetro de cartón médico.

Después de completar la fabricación de un termómetro de cartón, primero explique al niño por qué lo necesita y cómo usar el dispositivo de medición correctamente. Dígale también cuál es la temperatura corporal de una persona sana y enferma. Enséñele a su hijo a colocar el termómetro correctamente. Explíquele lo que significa el aumento y la disminución de la temperatura corporal. Quizás en el futuro su hijo quiera convertirse en médico gracias a este juego. Enseñe a su hijo a usar el medidor correctamente. Al mismo tiempo, puede decirnos por qué un termómetro real es peligroso.

La mejor opción de aprendizaje es la fabricación conjunta de un termómetro. En el proceso, puede decirle al niño qué es, por qué es necesario, cómo usarlo correctamente y también en qué unidades se mide la temperatura.

En conclusión

Como puede ver, cualquiera puede hacer un termómetro de cartón con sus propias manos. Todo el proceso lleva un poco de tiempo. El resultado es un accesorio ideal para ilustrar y educar a los niños. Además, la fabricación de un termómetro requiere un costo mínimo. Entonces, ahora sabes cómo hacer un termómetro con cartón. Pero esto no es suficiente. También necesita saber cómo usarlo correctamente. Vale la pena señalar que tales modelos en papel de instrumentos de medición contribuyen al desarrollo mental de los niños. Asegúrese de involucrar a su hijo en la fabricación de un termómetro de cartón. Después de todo, hazlo tú mismo, a los niños les gusta más. Además, esto los alienta a tener más cuidado con las cosas.

Características de fabricación

No es difícil para una persona aficionada a la radioafición hacer un termómetro electrónico de acuerdo con el esquema, pero al mismo tiempo, un consumidor común necesitará al menos habilidades de soldadura. Hoy en día, hay bastantes esquemas diferentes que difieren tanto en la complejidad de la repetición como en la escasez de componentes de radio.

Al elegir un circuito, tenga en cuenta las características que puede proporcionar al futuro dispositivo de medición. En primer lugar, este es el rango de temperaturas medidas y, en segundo lugar, el error. Estructuralmente, puede ensamblar un modelo cableado e inalámbrico. Al ensamblar el segundo tipo, se utiliza un módulo de radio, lo que aumenta significativamente el costo del producto.

Debido al uso de microcircuitos especializados sensibles, es poco probable que sea posible ensamblar un circuito montado en superficie. Por lo tanto, una placa de circuito impreso es prefabricada. Es mejor hacerlo a partir de fibra de vidrio recubierta de aluminio por un lado utilizando el método de "tecnología de hierro láser".

La esencia del método es que, utilizando, por ejemplo, Sprint Layout, un circuito impreso del dispositivo se dibuja e imprime en una imagen espejo a escala 1: 1 en una impresora láser. Luego, aplicando la imagen impresa boca abajo a la capa de aluminio, planche el dibujo con una plancha caliente. Debido a las características del tóner, la imagen de las líneas se transfiere a fibra de vidrio. A continuación, la placa se sumerge en un baño con un reactivo, por ejemplo, FeCl3.

Puede usar una matriz LED como indicador, pero es mejor comprar cualquier pantalla monocromática. Una pantalla simple se puede tomar literalmente para "centavos", por ejemplo, es adecuada para unidades de sistema antiguas hechas en el factor de forma AT. Si planea diseñar con un sensor remoto, entonces una buena opción sería usar un bucle con un diámetro de conductor de 0.3 mm2, pero en principio, cualquier cable servirá. En este caso, cuanto más grande es el sensor, más grande se necesita la sección transversal y el cable.

La circuitería de algunos termómetros utiliza microcontroladores. Su aplicación permite simplificar el circuito eléctrico y aumentar la funcionalidad, pero al mismo tiempo requiere habilidades de programación y la capacidad de descargar firmware. Para hacer esto, necesita un programador, que también se puede soldar de forma independiente, por ejemplo, para LPT de cinco cables.

Termómetro simple

El diseño de un termómetro simple consta de solo tres partes y un probador. Como sensor de temperatura, el circuito usa LM35. Este es un dispositivo integrado con una salida de voltaje calibrado. La amplitud a la salida del sensor es proporcional a la temperatura. La precisión de la medición es de 0,75 ° C. Puede alimentar el circuito integrado tanto desde una fuente unipolar como desde una fuente bipolar. Rango de medición de -55 ° a 150 ° C.

Como multímetro, puede usar un puntero o dispositivo digital. Según el esquema, una fuente de alimentación está conectada al sensor. Por ejemplo, CORONA o baterías de tres dedos conectadas en serie. El medidor se conecta a los terminales V y COM y se transfiere al modo de medición de temperatura. El consumo del sensor durante el funcionamiento no supera los 10 μA.

El rango de medición del multímetro se establece en dos voltios. El resultado que se muestra en la pantalla corresponderá a la temperatura medida. El último dígito en el número indica décimas de grado.

Si lo desea, el dispositivo puede hacerse de doble canal. Para esto, adicionalmente será necesario fabricar un interruptor mecánico o electrónico.

Circuito digital

Uno de los esquemas más simples consta de solo unos pocos elementos. El diseño se basa en el uso de un sensor que genera un valor de temperatura en un código digital. El costo del sensor de temperatura LM 335 no supera los 50 centavos, y después de la calibración, su precisión de medición es de 0.3 ° a 1.5 ° C. El sensor puede medir la temperatura de - 40 ° a 100 ° C. Está disponible en dos casos - TO- 92 y SOIC. Como análogo, puede usar el chip doméstico K1019EM1.

Durante la instalación, la longitud de los cables de conexión puede alcanzar los cinco metros. El circuito se calibra cambiando el voltaje aplicado al pin uno. El valor requerido se calcula mediante la fórmula:

Uout = Vout1 * T / To, donde:

  • Uout - voltaje en la salida del microcircuito,
  • Uout1 - voltaje de salida a una temperatura de referencia,
  • T y A son las temperaturas medidas y de referencia.

El voltaje que forma la señal de salida depende de la temperatura, por lo que la energía suministrada al sensor se debe suministrar desde una fuente de corriente. Se ensambla en dos transistores KT209 y no requiere configuraciones adicionales. La corriente de alimentación máxima no supera los 5 mA. Un aumento en el voltaje de salida de 10 mV corresponde a un aumento de temperatura de un grado.

Uso de microcontroladores

El uso de un microcontrolador en un circuito de termómetro casero implica el uso de un programa que controla su funcionamiento. El ATmega8 se utiliza como chip y el DS18B20 es el sensor de temperatura.

El circuito utiliza una pequeña cantidad de componentes de radio. Es simple y no necesita ningún ajuste después del montaje. El voltaje de la fuente de alimentación del microcontrolador es de cinco voltios. Para estabilizarlo, se utiliza el chip L7805. Los transistores se pueden usar con cualquier estructura NPN. Una pantalla de segmento de tres dígitos con un cátodo común es adecuada como indicador.

La temperatura del dispositivo puede variar en el rango de -55 ° a 125 ° C en incrementos de 0.1 ° C. El error de medición no supera los 0.5 ° C. Los datos se intercambian entre el sensor y el microcontrolador a través del bus de 1 cable. Con una gran distancia de desplazamiento del chip de medición DS18B20 del ATmega8, es necesario seleccionar una resistencia de pull-up. Es mejor soldarlo directamente a la salida del sensor.

Al programar, todos los ajustes del microcontrolador se dejan en la fábrica y no se cambian los fusibles. Luego, puede agregar otro sensor al termómetro ensamblado, así como un reloj. Pero para esto será necesario tener conocimientos de programación para completar el código del programa.

Termómetro de precisión

El uso de diodos semiconductores y transistores como sensores se caracteriza por la complejidad de calibrar las lecturas, lo que finalmente conduce a un error en el resultado de la medición. Por lo tanto, para obtener un resultado preciso, una bobina enrollada bifilarmente de conductor delgado colocada en un cilindro que mide aproximadamente 4 × 20 mm se usa como medidor.

La base del diseño es el chip ICL707 y un indicador luminoso. Питание можно подавать от любого источника с выходной амплитудой 12 В. На DA3 собран нормирующий преобразователь, изменяющий своё выходное напряжение в зависимости от сигнала, поступаемого с датчика.

Настройка заключается в выставлении на 36 ноге микросхемы напряжения, равного одному вольту. Делается это с помощью резисторов R3 и R4. Вместо датчика подключают резистор на 100 Ом. Изменением сопротивления R14 устанавливают нули на цифровом индикаторе. Entonces el dispositivo está listo para las mediciones.

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