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Comment fabriquer un thermomètre en carton avec ses propres mains: une description étape par étape

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Pour remplacer les thermomètres analogiques peu pratiques, basés sur la capacité du liquide à s’étendre et à se contracter, l’industrie a proposé des dispositifs discrets. Ces appareils très simples présentent un certain nombre d'avantages indéniables. Vous pouvez acheter un compteur dans presque tous les magasins d’équipement ménager ou climatique, mais il est beaucoup plus intéressant de fabriquer vous-même un thermomètre électronique avec un capteur à distance.

L'essence de l'appareil

Thermomètre, analogue familier - thermomètre, conçu pour mesurer la température ambiante. Le premier appareil a été inventé en 1714 par le physicien allemand D.G. Fahrenheit. À la base de son dessin, il a utilisé une fiole scellée transparente dans laquelle se trouvait de l’alcool. Après cela, le scientifique a utilisé le mercure sous forme liquide. Mais l’échelle du compteur analogique, qui existe à ce jour, n’a été développée que 30 ans plus tard par l’astronome et météorologue suédois Anders Celsius. Pour les points de départ, il a suggéré de prendre la température de la glace fondante et de l’eau bouillante.

Un fait intéressant est que la température de la fonte des glaces était initialement notée 100 et que le point d'ébullition était égal à zéro. Par la suite, la balance "a basculé." Celsius l’a fait lui-même, d’autres - ses compatriotes, le botaniste Linnaeus et l’astronome Stremer.

Bientôt, la fabrication de compteurs de mercure fut largement établie à l’échelle industrielle. Au fil du temps, le mercure a été remplacé par l'alcool en raison de sa toxicité., puis un nouveau type d’appareil a été proposé: le numérique. Aujourd'hui, le thermomètre est peut-être devenu un attribut essentiel de toute maison. Sur recommandation de l’Organisation mondiale de la santé, la Convention de Minamata a été adoptée. Elle vise à déclasser progressivement les thermomètres à mercure. Selon lui, en 2022, l'utilisation du mercure dans les compteurs sera complètement abandonnée.

Par conséquent, en raison de ses excellentes caractéristiques, un thermomètre à circuit numérique n’a pratiquement pas de concurrents. Les dispositifs d’alcool en vente lui font perdre en précision et en commodité la perception des données.

Les modèles électroniques peuvent être situés n'importe où, car dans une pièce contrôlée, vous ne devez placer qu'un petit capteur connecté à l'appareil. Ce type est utilisé dans de nombreux processus technologiques de l'industrie, par exemple la construction, l'agriculture, l'énergie. Avec leur aide, il est contrôlé:

  • la température de l'air dans les bâtiments industriels et résidentiels,
  • vérifier le chauffage des produits en vrac,
  • état des matériaux visqueux.

Principe de fonctionnement

Avant de passer directement à la fabrication d’un thermomètre électronique, vous devez comprendre le principe de son fonctionnement et déterminer les unités constituant la structure. Les thermomètres électroniques de fabrication industrielle varient en taille et en utilisation. Mais ils sont tous construits sur le même principe d'action.

La conductivité du matériau varie avec la température ambiante. Sur cette base, le circuit du thermomètre électronique est conçu. Ainsi, le plus souvent, un thermocouple est utilisé dans la conception. Ceci est un dispositif électronique composé de deux métaux soudés ensemble. Sur la surface de chacun d'eux, un plot de contact est connecté au circuit de mesure. Lorsque les contacts sont chauffés ou refroidis, une force thermoélectromotrice apparaît, dont l'apparition et le changement sont enregistrés par la carte électronique.

Une nouvelle génération d'appareils utilise une diode au silicium au lieu d'un élément thermosensible. Élément radio à semi-conducteur dans lequel la caractéristique tension-courant dépend de l'effet de la température. En d'autres termes, avec une connexion directe (direction du courant de l'anode à la cathode), la valeur de la chute de tension à travers la jonction change en fonction du chauffage du semi-conducteur.

Les données traitées sont affichées sur l'écran, qui est déjà supprimé visuellement par l'utilisateur. Les thermomètres numériques vous permettent de mesurer les variations de température dans la plage de -50 ° C à 100 ° C.

Au total, cinq blocs peuvent être distingués dans la conception d'un thermomètre simple:

  1. Un capteur est un appareil qui modifie ses paramètres en fonction de la magnitude de la température qui agit sur lui.
  2. Cordons de test - utilisés pour retirer le capteur et son emplacement dans divers endroits nécessitant un contrôle de la température. Le plus souvent, il s'agit de petits diamètres de section transversale de conducteurs, même optionnellement blindés.
  3. Carte électronique - contient un bloc analyseur qui enregistre les modifications du signal provenant du capteur, puis les transfère à l'écran.
  4. Affichage - écran monochrome ou couleur, conçu pour afficher des données sur la température mesurée.
  5. Alimentation - est monté sur des circuits intégrés typiques de l’électronique radio. Utilisé pour stabiliser et convertir le courant fourni à tous les nœuds de la carte.

C'est pour quoi?

Un produit papier similaire peut être utilisé en cours et à la maison. Un thermomètre en carton fait maison ne se cassera pas, même si un enfant le laisse tomber. En outre, un modèle similaire de l'appareil de mesure aidera à apprendre aux enfants à déterminer la température et à résoudre divers problèmes. Les thermomètres en carton sont souvent utilisés pour donner des cours sur la tenue d'un calendrier météo. De plus, un appareil de mesure du papier peut être accroché au mur dans la chambre d'un enfant. Cela aidera l’enfant à mieux comprendre les chiffres zéro, négatif et positif. En conséquence, il sera plus facile pour votre enfant d'établir une connexion entre les changements de temps en dehors de la fenêtre et les lectures de l'appareil de mesure.

Que faut-il pour cela

Créer un thermomètre en carton avec vos propres mains n’est pas si difficile. Cela ne nécessite pas beaucoup d'expérience. Donc, pour fabriquer un appareil de mesure du papier, vous aurez besoin de:

  1. Un simple crayon.
  2. Stylo-feutre ou stylo à bille brillant.
  3. Règle.
  4. Aiguille à coudre avec un œil suffisamment grand.
  5. Fil épais de blanc et de rouge.
  6. Demi-pension ou carton de couleur claire.
  7. Ciseaux.

Il est préférable de préparer tous les composants à l’avance, de sorte que vous ne puissiez plus rien chercher plus tard.

Faire un blanc

Après cela, faites un marquage sur une bande de carton qui sera une échelle: de "moins" 35 à "plus" 35 ° C. Encerclez tous les chiffres et les lignes avec un stylo-feutre ou un stylo à bille. Prenez le carton et marquez avec un crayon simple une bande de 5 cm de large et 12 cm de long. Doucement le couper.

Pour fabriquer un thermomètre en carton plus propre avec vos propres mains, vous pouvez utiliser une imprimante. Pour ce faire, dessinez simplement une échelle avec toutes les marques à l'aide de programmes spéciaux. Mettez en surbrillance tous les chiffres en couleurs vives pour les rendre plus visibles. Imprimez la balance finie sur l’imprimante. Il est à noter qu'un tel modèle d'appareil de mesure sera plus esthétique.

Créer une colonne de thermomètre

Pour que le thermomètre fonctionne et affiche la température, il est nécessaire de créer une colonne de mercure. Pour ce faire, prenez le fil rouge et blanc. Attachez-les ensemble. Ensuite, prenez une aiguille à coudre et enfilez-y un fil rouge. Percez l'échelle du thermomètre tout en haut. Tirez sur le bout du fil à l'arrière du carton. Après cela, enfilez un fil blanc dans l’aiguille et percez l’échelle tout en bas. Au dos de votre appareil de mesure, connectez les extrémités des fils en formant un nœud solide. En conséquence, le fil peut être déplacé.

Jeux avec un thermomètre en papier

Vous avez fabriqué un thermomètre en papier avec vos propres mains et maintenant vous ne savez plus quoi faire. Il existe de nombreux jeux qui vous permettent de présenter votre enfant à l'appareil. Tout d’abord, expliquez à votre enfant le fonctionnement du thermomètre. Déplacez les fils pour que le rouge devienne au-dessus de zéro Après cela, invitez l’enfant à spéculer sur ce qui se passe dans la nature à cette température. Par exemple, le soleil brille, les gens mettent des vêtements légers, il fait très chaud. Lorsque le fil rouge est en dessous du zéro, dites alors à l'enfant ce qui se passe dans la nature. Par exemple, l'eau gèle, tout est recouvert de glace, la neige tombe, etc.

Comment fabriquer un thermomètre médical en carton

Tous les enfants aiment jouer à des jeux de rôle. Pour "l'hôpital", vous pouvez également fabriquer un thermomètre en carton avec vos propres mains. Pour ce faire, vous avez besoin de: papier, crayon, stylo ou feutre, fil et aiguille.

Pour commencer, prenez une feuille de carton et dessinez dessus les contours du futur thermomètre. Découpez soigneusement la pièce et tracez une échelle dessus. Ce devrait être la même chose que sur un vrai thermomètre.

Prenez deux fils. L'un devrait être rouge et le second blanc. Connectez-les. Passez le fil rouge à la marque la plus basse de l’échelle et le fil blanc au sommet. Connectez les extrémités à l'arrière du thermomètre et coupez tout l'excès.

Le principe de fonctionnement d'un tel modèle est assez simple. Le fil peut être déplacé. La couleur rouge indique la température corporelle. En déplaçant le fil, vous pouvez changer l'indicateur.

Comment jouer avec un thermomètre médical en carton

Une fois la fabrication du thermomètre en carton terminée, expliquez d’abord à l’enfant pourquoi il en a besoin et comment utiliser correctement le dispositif de mesure. Dites-lui également quelle est la température corporelle d'une personne en bonne santé et malade. Apprenez à votre enfant à mettre le thermomètre correctement. Expliquez-lui ce que signifie l'augmentation et la diminution de la température corporelle. Grâce à un tel jeu, votre enfant voudra peut-être devenir médecin à l'avenir. Apprenez à votre enfant à utiliser le lecteur correctement. En même temps, vous pouvez nous dire pourquoi un vrai thermomètre est dangereux.

La meilleure option d'apprentissage consiste à fabriquer en commun un thermomètre. Dans le processus, vous pouvez dire à l'enfant ce que c'est, pourquoi il est nécessaire, comment l'utiliser correctement et aussi dans quelles unités la température est mesurée.

En conclusion

Comme vous pouvez le constater, n'importe qui peut fabriquer un thermomètre en carton avec ses propres mains. L'ensemble du processus prend un peu de temps. Le résultat est un appareil idéal pour illustrer et éduquer les enfants. De plus, la fabrication d'un thermomètre nécessite un minimum de coût. Vous savez maintenant comment fabriquer un thermomètre en carton. Mais cela ne suffit pas. Vous devez également savoir comment l'utiliser correctement. Il convient de noter que de tels modèles d’instruments de mesure sur papier contribuent au développement mental des enfants. Assurez-vous d'impliquer votre enfant dans la fabrication d'un thermomètre en carton. Après tout, bricolage, les enfants aiment plus. De plus, cela les encourage à faire plus attention.

Caractéristiques de fabrication

Il n’est pas difficile pour un amateur de radio amateur de fabriquer un thermomètre électronique conformément au système, mais un consommateur moyen devra au moins avoir des compétences en soudure. Aujourd'hui, il existe de nombreux systèmes différents qui diffèrent à la fois par la complexité de la répétition et par la rareté des composants radio.

Lors du choix d’un circuit, tenez compte des caractéristiques qu’il peut fournir au futur appareil de mesure. Tout d'abord, il s'agit de la plage de températures mesurées et, deuxièmement, de l'erreur. Structurellement, vous pouvez assembler un modèle câblé et sans fil. Lors du montage du deuxième type, un module radio est utilisé, ce qui augmente considérablement le coût du produit.

En raison de l'utilisation de microcircuits spécialisés sensibles, il est peu probable qu'il soit possible d'assembler un circuit monté en surface. Par conséquent, une carte de circuit imprimé est préfabriquée. Il est préférable de le fabriquer à partir de fibre de verre revêtue d'une feuille unilatérale en utilisant la méthode de la «technologie laser-fer».

L’essence de la méthode est que, en utilisant, par exemple, Sprint Layout, un circuit imprimé du dispositif est dessiné et imprimé en image miroir à l’échelle 1: 1 sur une imprimante laser. Ensuite, en appliquant l’image imprimée face vers le bas sur la couche de feuille, repasser le dessin avec un fer chauffé. En raison des caractéristiques du toner, l’image des lignes est transférée sur la fibre de verre. Ensuite, la carte est immergée dans une salle de bain avec un réactif, par exemple, du FeCl3.

Vous pouvez utiliser une matrice de LED comme indicateur, mais il est préférable d’acheter un écran monochrome. Un écran simple peut être pris littéralement pour des «centimes», par exemple, il convient aux anciennes unités système fabriquées au format AT. Si vous envisagez de concevoir avec un capteur distant, alors une bonne option serait d'utiliser une boucle avec un diamètre de conducteur de 0,3 mm2, mais en principe, tout fil fera l'affaire. Dans ce cas, plus le capteur est grand, plus la section et le fil nécessaires sont importants.

Les circuits de certains thermomètres utilisent des microcontrôleurs. Leur application permet de simplifier le circuit électrique et d’augmenter les fonctionnalités, mais requiert en même temps des compétences en programmation et la possibilité de télécharger un micrologiciel. Pour ce faire, vous avez besoin d’un programmateur, qui peut également être soudé indépendamment, par exemple, pour LPT de cinq fils.

Thermomètre simple

La conception d'un thermomètre simple ne comprend que trois pièces et un testeur. En tant que capteur de température, le circuit utilise le LM35. C'est un appareil intégré avec une sortie de tension calibrée. L'amplitude à la sortie du capteur est proportionnelle à la température. La précision de la mesure est de 0,75 ° C. Vous pouvez alimenter le circuit intégré à partir d’une source unipolaire et d’une source bipolaire. Plage de mesure de -55 à 150 ° C

En tant que multimètre, vous pouvez utiliser un pointeur ou un appareil numérique. Selon le schéma, une source d'alimentation est connectée au capteur. Par exemple, des piles CROWN ou à trois doigts connectées en série. Le compteur est connecté aux bornes V et COM et transféré au mode de mesure de la température. La consommation du capteur pendant le fonctionnement ne dépasse pas 10 µA.

La plage de mesure du multimètre est réglée sur deux volts. Le résultat affiché à l'écran correspondra à la température mesurée. Le dernier chiffre du nombre indique les dixièmes de degré.

Si vous le souhaitez, l'appareil peut être configuré en double canal. Pour cela, il sera en outre nécessaire de fabriquer un interrupteur mécanique ou électronique.

Circuit numérique

L'un des schémas les plus simples ne comprend que quelques éléments. La conception est basée sur l'utilisation d'un capteur qui émet une valeur de température dans un code numérique. Le coût du capteur de température LM 335 ne dépasse pas 50 centimes et, après étalonnage, sa précision de mesure varie de 0,3 à 1,5 ° C. Le capteur peut mesurer une température de -40 à 100 ° C. Il est disponible dans deux cas - TO- 92 et SOIC. En mode analogique, vous pouvez utiliser la puce domestique K1019EM1.

Lors de l'installation, la longueur des fils de connexion peut atteindre cinq mètres. Le circuit est calibré en modifiant la tension appliquée à la broche 1. La valeur requise est calculée par la formule:

Uout = Vout1 * T / To, où:

  • Uout - tension à la sortie du microcircuit,
  • Uout1 - tension de sortie à une température de référence,
  • T et To sont les températures mesurées et de référence.

La tension qui forme le signal de sortie dépend de la température. L'alimentation fournie au capteur doit donc provenir d'une source de courant. Il est monté sur deux transistors KT209 et ne nécessite aucun réglage supplémentaire. Le courant d'alimentation maximal ne dépasse pas 5 mA. Une augmentation de la tension de sortie de 10 mV correspond à une augmentation de la température d'un degré.

Utilisation du microcontrôleur

L'utilisation d'un microcontrôleur dans un circuit thermomètre artisanal implique l'utilisation d'un programme contrôlant son fonctionnement. L'ATmega8 est utilisé comme puce et le DS18B20 est le capteur de température.

Le circuit utilise un petit nombre de composants radio. Il est simple et ne nécessite aucun ajustement après le montage. La tension d'alimentation du microcontrôleur est de cinq volts. Pour le stabiliser, la puce L7805 est utilisée. Les transistors peuvent être utilisés avec n'importe quelle structure NPN. Un afficheur de segment à trois chiffres avec une cathode commune convient comme indicateur.

La température de l'appareil peut varier entre -55 ° C et 125 ° C par incréments de 0,1 ° C. L'erreur de mesure ne dépasse pas 0,5 ° C. Les données sont échangées entre le capteur et le microcontrôleur via le bus 1-Wire. Avec une grande distance de décalage de la puce de mesure DS18B20 par rapport à l'ATmega8, il est nécessaire de sélectionner une résistance de traction. Il vaut mieux le dessouder directement à la sortie du capteur.

Lors de la programmation, tous les réglages du microcontrôleur sont laissés en usine et les fusibles ne sont pas changés. Ensuite, vous pouvez ajouter un autre capteur au thermomètre assemblé, ainsi qu’une horloge. Mais pour cela, il sera nécessaire d’avoir des connaissances en programmation afin de compléter le code du programme.

Thermomètre de précision

L'utilisation de diodes et de transistors à semi-conducteurs en tant que capteurs se caractérise par la complexité de la calibration des lectures, qui conduit finalement à une erreur dans le résultat de la mesure. Par conséquent, pour obtenir un résultat précis, un enroulement bifilaire de conducteur mince placé dans un cylindre mesurant environ 4 x 20 mm est utilisé comme compteur.

La base de la conception est la puce ICL707 et un indicateur lumineux. 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. Ensuite, l'appareil est prêt pour les mesures.

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