Схема электронного термометра с выносным датчиком своими руками

• Цена: $12.48

Всем привет! Для мониторинга температуры в теплицах был найден и заказан сей девайс.Комплект — термометр, 2 беспроводных датчика, инструкция (уже утеряна) Приемник работает от 2 АА батареек Крепление — прищепка, но можно повесить на стену Рассмотрим сам термометр. На экране отображается: текущая температура, минимальная/максимальная температура, её тенденция (понижение/повышение), индикатор разряда батареи беспроводного датчика. Термометр работает от 2 ААА батареек. Есть подставка, в крышке вклеены магниты. На холодильнике держится крепко. Управление термометром простое. Кнопки слева — включение/выключение сигнала тревоги при превышении заданной температуры для первого и второго сенсора и самого приемника. Для выставления минимальной и максимальной температуры зажимаем ALARM (нужный сенсор), потом выставляем макс температуру кнопками + и — справа, нажимаем на ALARM и настраиваем минимальную температуру. Если в течение 10 минут температура будет выше/ниже настроенного значения — сработает сигнал

При одиночном нажатии на кнопку clear сбрасывается min/max значения температуры, при длительном — происходит разрыв соединения с датчиками и их повторный поиск Все, больше данный термометр не умеет. Разберем и посмотрим, что внутри. Приемник Беспроводной датчик. Никакой влагозащиты. По поводу дальности работы. В пределах прямой видимости — 100 метров без проблем, сигнал не теряется. Так же я проверил, что будет, если рядом будет такой же комплект (соседи через дом попросили заказать в курятник и теплицу), не будут ли друг другу мешать. Итак — если сделать сброс и сразу вставить батарейки в беспроводные датчики, то термометр их поймает и будет выводить их температуру, другие датчики не будут мешать. Если не успеть — поймает другие датчики и нужно будет перенастраивать. По точности измерения температуры — разница со спиртовым 0,5-1 градус и то непонятно — кто врет. Итог: я получил то, что хотел. Спасибо за внимание!

На замену не совсем удобным аналоговым измерителям температуры, в основе работы которых лежит свойство жидкости расширяться и сжиматься, промышленность предложила дискретные устройства. Эти совсем несложные приборы обладают рядом неоспоримых преимуществ. Купить измеритель можно практически в любом магазине бытовой или климатической техники, но гораздо интереснее изготовить электронный термометр с выносным датчиком своими руками.

Содержание

Суть устройства

Термометр, разговорный аналог — градусник, предназначен для измерения температуры окружающей среды. Первое устройство было изобретено в 1714 году немецким физиком Д. Г. Фаренгейтом. В основе своей конструкции он использовал прозрачную запаянную колбу, внутри которой находился спирт. После в качестве жидкости учёный применил ртуть. Но шкала аналогового измерителя, существующая и по сей день, была разработана лишь только через 30 лет шведским астрономом и метеорологом Андерс Цельсием. За начальные точки он предложил взять температуру тающего льда и кипения воды.

Интересным фактом является то, что изначально числом 100 была отмечена температура таяния льда, а за ноль взята точка кипения. Впоследствии шкалу «перевернули». По некоторым мнениям это сделал сам Цельсий, по другим — его соотечественники ботаник Линней и астроном Штремер.

Вскоре изготовление ртутных измерителей было широко налажено производством в промышленных масштабах. Со временем ртуть из-за своей ядовитости была заменена на спирт, а затем и вовсе был предложен новый тип устройства — цифровой. Сегодня, пожалуй, градусник стал неотъемлемым атрибутом любого жилища. По совету Всемирной организации здравоохранения была принята Минаматская конвенция, направленная на постепенный вывод из обихода ртутных градусников. Согласно ей в 2022 году использование ртути в измерителях будет полностью прекращено.

Поэтому из-за своих отличных характеристик термометр с цифровой схемой практически не имеет конкурентов. Предлагаемые в продаже спиртовые приборы проигрывают ему по точности и удобству восприятия данных.

Электронные модели могут располагаться в любом месте, ведь в контролируемом помещении необходимо расположить только небольшой датчик, подключённый к устройству. Этот тип используется во многих технологических процессах промышленности, например, строительных, аграрных, энергетических. С их помощью контролируется:

• температура воздуха в производственных и жилых зданиях;
• проверка нагрева сыпучих продуктов;
• состояние вязких материалов.

Принцип работы

Перед тем как непосредственно приступить к изготовлению электронного термометра, следует разобраться в принципе его действия и определиться, из каких узлов будет состоять конструкция. Промышленно выпускаемые электронные градусники различаются по своим размерам и назначению. Но все они построены на однотипном принципе действия.

Проводимость материала изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Основываясь на этом и проектируется схема электронного градусника. Так, чаще всего в конструкции применяется термопара. Это электронный прибор, стоящий из двух сваренных между собой металлов. На поверхности каждого из них имеется контактная площадка, подключённая к измерительной схеме. При нагревании или охлаждении контактов возникает термоэлектродвижущая сила, появление и изменение которой регистрируется платой электроники.

В устройствах нового поколения вместо термочувствительного элемента используется кремниевый диод. Полупроводниковый радиоэлемент, у которого наблюдается зависимость вольт-амперной характеристики от температурного воздействия. Иными словами, при прямом включении (направление тока от анода к катоду) значение падения напряжения на переходе изменяется в зависимости от нагрева полупроводника.

Обработанные данные выводятся на дисплей, с которого уже визуально снимаются пользователем. Цифровые градусники позволяют измерять изменения температуры в диапазоне от -50 ° С до 100 ° С.

Всего же в конструкции простого термометра можно выделить пять блоков:

1. Датчик — устройство, изменяющее свои параметры в зависимости от величины воздействующей на него температуры.
2. Измерительные провода — используются для выноса датчика и его расположения в различных местах, требующих контроля над температурой. Чаще всего это небольшого сечения в диаметре проводники, даже необязательно экранированные.
3. Плата электроники — содержит блок анализатора, фиксирующий изменения приходящего от датчика сигнала, а затем передающий его на экран.
4. Дисплей — монохромный или цветной экран, предназначенный для отображения данных об измеренной температуре.
5. Блок питания — собирается на типовых для радиоэлектроники интегральных микросхемах. Используется для стабилизации и преобразования питания, подающегося на все узлы платы.

Человеку, увлекающемуся радиолюбительством, сделать электронный термометр своими руками по схеме не доставит трудностей, но в то же время обычному потребителю понадобится иметь хотя бы навыки паяния. Сегодня существует довольно много различных схем, отличающихся как сложностью повторения, так и дефицитностью радиодеталей.

При выборе схемы учитывают характеристики, которые она сможет обеспечить будущему измерительному устройству. В первую очередь — это диапазон измеряемых температур, а во вторую – погрешность. Конструктивно можно собрать проводную и беспроводную модель. При сборке второго типа используется радиомодуль, значительно удорожающий изделие.

Из-за использования чувствительных специализированных микросхем собирать навесным монтажом схему вряд ли получится. Поэтому предварительно изготавливается печатная плата. Делать её лучше из одностороннего фольгированного стеклотекстолита методом «лазерно-утюжной технологии».

Суть метода заключается в том, что с помощью, например, Sprint Layout, рисуется печатная схема устройства и распечатывается в зеркальном отображении в масштабе 1:1 на лазерном принтере. Затем, приложив отпечатанный рисунок изображением вниз к фольгированному слою, проглаживают чертёж разогретым утюгом. Из-за особенностей тонера изображение линий перенесётся на стеклотекстолит. Далее плата погружается в ванную с реактивом, например, FeCl3.

В качестве индикатора можно использовать светодиодную матрицу, но лучше приобрести любой монохромный экран. Простой экран можно взять буквально за «копейки», например, подойдёт от старых системных блоков, выполненных в форм-факторе АТ. Если планируется конструкция с выносным датчиком, то неплохим вариантом будет использование шлейфа с диаметром проводника от 0,3 мм2, но в принципе подойдёт любой провод. При этом чем вынос датчика больше, тем большего сечения нужен и провод.

В схемотехнике некоторых термометров используются микроконтроллеры. Их применение позволяет упростить электрическую схему и повысить функциональность, но при этом требует навыков программирования и умения загружать прошивку. Для этого понадобится программатор, который можно также спаять самостоятельно, например, для LPT из пяти проводов.

Простой термометр

Конструкция простого термометра состоит всего из трёх деталей и тестера. В качестве датчика температуры в схеме используется LM35. Это интегральный прибор с калиброванным выходом по напряжению. Амплитуда на выходе датчика пропорциональна температуре. Точность измерений составляет 0,75° C. Запитывать интегральную микросхему можно как от однополярного источника, так и двухполярного. Предел измерений от -55 ° до 150° C.

В качестве мультиметра можно использовать стрелочный или цифровой прибор. К датчику согласно схеме подключают источник питания. Например, КРОНу или три соединённых последовательно пальчиковых батарейки. Измеритель же подключают к клеммам V и COM и переводят в режим измерения температуры. Потребление датчика при работе не превышает 10 мкА.

Диапазон измерения мультиметра устанавливается на два вольта. Отображённый на экране результат и будет соответствовать измеряемой температуре. Последняя цифра в числе обозначает десятые доли градуса.

При желании устройство можно сделать двухканальным. Для этого дополнительно необходимо будет изготовить механический или электронный переключатель.

Цифровая схема

Одна из самых простых схем состоит всего из нескольких элементов. В основе конструкции лежит использование датчика, выдающего значение температуры в цифровом коде. Стоимость термодатчика LM 335 не превышает 50 центов, при этом после калибровки его точность измерения составляет от 0,3 ° до 1,5° C. Датчик может измерять температуру от — 40 ° до 100° C. Выпускается он в двух корпусах — TO-92 и SOIC. В качестве аналога можно использовать отечественную микросхему К1019ЕМ1.

При монтаже длина соединительных проводов может достигать пяти метров. Калибровка схемы осуществляется изменением напряжения, подаваемым на вывод один. Необходимое значение рассчитывается по формуле:

Uвых = Vвых1 * T / To, где:

• Uвых – напряжение на выходе микросхемы;
• Uвых1 – напряжение на выходе при эталонной температуре;
• T и To – измеряемая и эталонная температура.

Напряжение, формирующее выходной сигнал, зависит от температуры, поэтому питание, подающееся на датчик, должно осуществляться от источника тока. Собирается он на двух транзисторах КТ209 и не требует дополнительных настроек. Максимальный ток питания не превышает 5 мА. Увеличение выходного напряжения на 10 мВ соответствует приросту температуры на один градус.

Использование микроконтроллера

Применение в схеме самодельного термометра микроконтроллера подразумевает использование программы, управляющей его работой. В качестве микросхемы применяется ATmega8, а датчика температуры — DS18B20.

В схеме используется небольшое число радиодеталей. Она несложная и не нуждается после сборки в какой-либо наладке. Напряжение питания микроконтроллера составляет пять вольт. Для его стабилизации используется микросхема L7805. Транзисторы можно использовать любые с NPN структурой. В качестве индикатора подойдёт трёхразрядный сегментный дисплей с общим катодом.

Температура устройством может изменяться в интервале от -55 ° до 125º С с шагом в 0,1º С. Погрешность измерения не превышает 0,5º С. Обмен данными между датчиком и микроконтроллером происходит по шине 1-Wire. При большом расстоянии выноса измерительной микросхемы DS18B20 от ATmega8 необходимо подобрать подтягивающее сопротивление. Распаять его лучше непосредственно на вывод датчика.

При программировании все установки микроконтроллера оставляются заводскими, и фьюзы не изменяются. Затем к собранному термометру можно добавить ещё один датчик, а также часы. Но для этого необходимо будет обладать знаниями в программировании, чтобы дописать программный код.

Применение в качестве датчиков полупроводниковых диодов и транзисторов характеризуется сложностью калибровки показаний, что в итоге приводит к погрешности результата измерений. Поэтому для получения точного результата в качестве измерителя применяется бифилярно намотанная катушка из тонкого проводника, размещённая в цилиндре, имеющем размеры порядка 4×20 мм.

Основой конструкции является микросхема ICL707 и светящийся индикатор. 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. После чего устройство готово к измерениям.

Содержание

Существует большое количество модификаций термометра, и в описаниях обычно говорится про способы получения данных. В современных приборах эти данные можно высылать по Wi-Fi. Такое решение имеет как преимущества, так и недостатки. Пора ознакомиться с ними и изучить основной ассортимент подобной техники.

Особенности

Беспроводной Wi-Fi-термометр отличается высокой восприимчивостью, он регистрирует даже очень слабые изменения температуры. Сколько-нибудь продвинутые модели, встречающиеся на рынке, показывают наряду с температурой:

• относительную влажность воздуха;
• атмосферное давление;
• текущее время;
• календарную дату.

Дисплеи большинства таких устройств довольно велики, потому прочесть всю выводимую информацию не составит труда. Средний размер экрана – 0,1х0,1 м. Благодаря крупным шрифтам пользоваться Wi-Fi-термометрами смогут даже люди со слабым зрением. Экран подсвечивается практически в каждой модели, что облегчает их использование в темноте. Спектр применения таких устройств достаточно широк: они встречаются на кухнях, измеряют температуру тела, температуру воды в детской ванночке или бассейне и так далее.

Электронные беспроводные измерители отличаются потрясающим быстродействием. Как только они будут включены, можно сразу же узнать истинную температуру. Ряд модификаций оснащают радиоприемниками. Распространена и опция подключения к компьютеру, позволяющая вести электронный дневник погоды.

Wi-Fi-термометры с особо стойкими корпусами ставят даже в ванные комнаты, бани и сауны; погрешность подобных устройств должна составлять меньше 1 градуса.

Плюсы и минусы

Беспроводные термометры, работающие по протоколу Wi-Fi, не просто измеряют температуру очень точно и имеют ряд дополнительных функций. Они служат достаточно долго даже при неблагоприятных условиях. Подобные устройства намного безопаснее традиционных ртутных «градусников». Понравится большинству людей также возможность одновременно отслеживать температуру и на улице, и дома.

Серьезный минус только один — термометр, работающий по радиоканалу, сильно зависит от условий приема и передачи сигнала (которые не везде идеальны).

Виды и модели

Термометр электронный уличный с выносным датчиком с передачей данных по Wi-Fi может монтироваться на стену или перемещаться произвольно. Но в обоих случаях удаление от передатчика должно составлять не более 60 м.

Важно: для ряда моделей этот показатель может быть заметно меньше. И в любом случае стоит ориентироваться на меньшие цифры, чем указано в техническом паспорте.

Существуют и настольные модели, которые оснащаются особой подставкой; их тоже следует располагать на оптимальном расстоянии от передатчика.

Wi-Fi-термометры могут использоваться:

• для дачи;
• для дома;
• в городской квартире;
• в автомобиле;
• в гараже;
• в бане и сауне;
• для контроля температуры аквариума;
• для оценки температуры продуктов.

Но при этом стоит обратить внимание еще на конкретный принцип работы устройства. В категорию термометров расширения входят биметаллические и манометрические конструкции. Первые работают за счет разницы теплового расширения двух разных металлов. Вторые используют зависимость давления газа в замкнутом сосуде от степени нагрева. Минус манометрической схемы — капилляр нельзя помещать вблизи нагретой поверхности.

Главными частями устройства являются термический баллон и капиллярная трубка из меди. На одном из ее концов находится специальная пружина. Плотность присоединения к капилляру и пружине критически важна.

Если прижатие недостаточно плотно, за точность показаний поручиться нельзя. Для фиксации капилляра на стене придется использовать специальные скобы.

Также по Wi-Fi передавать информацию могут термоэлектрические приборы и термометры сопротивления. Такие аппараты чаще применяются в быту, чем основанные на манометрическом баллоне. Термоэлектрическое устройство распознает термоэлектродвижущую силу. Потом она пересчитывается по специальному алгоритму в градусы Цельсия. Термометры сопротивления, как следует из их названия, отталкиваются от изменения электрической проводимости металлов при разной степени нагрева.

Популярностью пользуется модель «Страж ТН-20». Хотя она стоит примерно 10000 рублей, ее берут охотно, поскольку этот термометр измеряет еще и уровень влажности. Достигается такой функционал просто: совмещают пару датчиков. Система позволяет контролировать показания в режиме реального времени.

Стоит отметить также:

• возможность автономной работы;
• отменный сенсорный дисплей;
• эффективное использование при низкой температуре;
• возможность подсоединения к компьютеру для конфигурирования и сброса показателей.

Для отслеживания температуры в комнате уместно использовать вайфай-розетку. К примеру, Simpal W230-C. Устройство позволит управлять электроприборами. Подача команд происходит через мобильное приложение. Существуют его версии для платформ Android, iOS.

Похож по предназначению термометр SAURES R-1. В комплект поставки, кроме датчика температуры, входит и контроллер. Система сможет проконтролировать работу газового котла. Она применима не только в жилых домах, но и в теплицах, и в других помещениях. Получать данные можно как в мобильном приложении, так и в стандартном компьютерном браузере.

Как выбрать?

Подбирая бесконтактный термометр, в первую очередь следует обратить внимание на диапазон температур, которые он может измерить. При этом надо помнить, что чем меньше погрешность, тем дороже будет устройство; ведь прецизионная аппаратура имеет очень малые допуски. Стоит подумать и о дополнительном функционале. Наличие режима измерения влажности окажется полезным дополнением для любых повседневных задач.

Важно: если требуется получать адекватную информацию о текущей погоде в целом, лучше сразу приобретать не термометр, а комплексную метеостанцию.

Специалисты советуют обратить внимание и на следующие нюансы:

• массу изделия;
• его величину;
• форм-фактор;
• сочетаемость со стилем интерьера;
• удобство применения;
• отзывы других потребителей;
• способ электропитания;
• частоту обмена информацией в системе.

Далее вас ждет обзор WI-FI термометра Automata.

Используемые источники:

• https://mysku.ru/blog/aliexpress/73936.html
• https://proagregat.com/kipia/shema-elektronnogo-termometra-s-vynosnym-datchikom-svoimi-rukami/
• https://stroy-podskazka.ru/termometr/wi-fi/