Самодельные измерительные приборы. Измерительные приборы

Огромная подборка схем, руководств, инструкций и другой документации на различные виды измерительной техники заводского изготовления: мультиметры, осциллографы, анализаторы спектра, аттенюаторы, генераторы, измерители R-L-C, АЧХ, нелинейных искажений, сопротивлений, частотомеры, калибраторы и многое другое измерительное оборудование.

В процессе эксплуатации внутри оксидных конденсаторов постоянно происходят электрохимические процессы, разрушающие место соединения вывода с обкладками. И из-за этого появляется переходное сопротивление, достигающее иногда десятков Ом. Токи Заряда и разряда вызывают нагрев этого места, что еще больше ускоряет процесс разрушения. Еще одной частой причиной выхода из строя электролитических конденсаторов является "высыхание", электролита. Чтоб уметь отбраковывать такие конденсаторы предлагаем радиолюбителям собрать эту несложную схему

Идентификация и проверка стабилитронов оказывается несколько сложнее чем проверка диодов, т.к для этого нужен источник напряжения, превышающий напряжение стабилизации.

С помощью этой самодельной приставки вы сможете одновременно наблюдать на экране однолучевого осциллографа сразу за восемью низкочастотными или импульсными процессами. Максимальная частота входных сигналов не должна превышать 1 МГц. По амплитуде сигналы должны не сильно отличаться, по крайней мере, не должно быть более 3-5-кратного отличия.

Устройство расчитано на проверку почти всех отечественных цифровых интегральных микросхем. Им можно проверить микросхемы серий К155, К158, К131, К133, К531, К533, К555, КР1531, КР1533, К176, К511, К561, К1109 и многие другие

Помимо измерения емкости, эту приставку можно использовать для измерения Uстаб у стабилитронов и проверки полупроводниковых приборов, транзисторов, диодов. Кроме того можно проверять высоковольтные конденсаторы на токи утечки, что весьма помогло мне при налаживание силового инвертора к одному медицинскому прибору

Эта приставка к частотомеру используется для оценки и измерения индуктивности в диапазоне от 0,2 мкГн до 4 Гн. А если из схемы исключить конденсатор С1 то при подключении на вход приставки катушки с конденсатором, на выходе будет резонансная частота. Кроме того, благодаря малому значению напряжения на контуре можно оценивать индуктивность катушки непосредственно в схеме, без демонтажа, я думаю многие ремонтники оценят эту возможность.

В интернете много разных схем цифровых термометров, но мы выбрали те которые отличается своей простотой, малым количеством радиоэлементов и надежностью, а пугаться того, что она собрана на микроконтроллере не стоит, т.к его очень легко запрограммировать.

Одну из схем самодельного индикатора температуры со светодиодным индикатором на датчике LM35 можно использовать для визуальной индикации плюсовых значений температуры внутри холодильника и двигателя автомобиля, а также воды в аквариуме или бассейне и т.п. Индикация выполнена на десяти обычных светодиодах подключенных к специализированной микросхеме LM3914 которая используется для включения индикаторов с линейной шкалой, и все внутренние сопротивления ее делителя обладают одинаковыми номиналами

Если перед вами встанет вопрос как измерить частоту вращения двигателя от стиральной машины. Мы подскажем простой ответ. Конечно можно собрать простой стробоскоп, но существует и более грамотная идея, например использованием датчика Холла

Две очень простые схемы часов на микроконтроллере PIC и AVR. Основа первой схемы микроконтроллер AVR Attiny2313, а второй PIC16F628A

Итак, хочу сегодня рассмотреть очередной проект на микроконтроллерах, но еще и очень полезный в ежедневных трудовых буднях радиолюбителя. Это цифровой вольтметр на микроконтроллере. Схема его была позаимствована из журнала радио за 2010 год и может быть с легкостью переделана под амперметр.

Эта конструкция описывает простой вольтметр, с индикатороми на двенадцати светодиодах. Данное измерительное устройство позволяет отображать измеряемое напряжение в диапазоне значений от 0 до 12 вольт с шагом в 1 вольт, причем погрешность в измерении очень низкая.

Рассмотрена схема измерителя индуктивности катушек и емкости конденсаторов, выполненная всего на пяти транзисторах и, несмотря на свою простоту и доступность, позволяет в большом диапазоне определять с приемлемой точностью емкость и индуктивность катушек. Имеется четыре поддиапазона для конденсаторов и целых пять поддиапазонов катушек.

Думаю большинству понятно, что звучание системы во многом определяется различным уровнем сигнала на ее отдельных участках. Контролируя эти места, мы можем оценить динамику работы различных функциональных узлов системы: получить косвенные данные о коэффициенте усиления, вносимых искажениях и т.п. Кроме того, результирующий сигнал просто не всегда можно прослушать, поэтому и, применяются различного рода индикаторы уровня.

В электронных конструкциях и системах встречаются неисправности, которые возникают достаточно редко и их очень сложно вычислить. Предлагаемое самодельное измерительное устройство используется для поиска возможных контактных проблем, а также дает возможность проверять состояние кабелей и отдельных жил в них.

Основой этой схемы является микроконтроллер AVR ATmega32. ЖК дисплей с разрешением 128 х 64 точек. Схема осциллографа на микроконтроллере предельно проста. Но есть один существенный минус - это достаточно низкая частота измеряемого сигнала, всего лишь 5 кГц.

Эта приставка здорово облегчит жизнь радиолюбителя, в случае если у него появится необходимость в намотке самодельной катушки индуктивности, или для определения неизвестных параметров катушки в какой либо аппаратуре.

Предлагаем вам повторить электронную часть схемы весов на микроконтроллере с тензодатчиком, прошивка и чертеж печатной платы к радиолюбительской разработке прилагаеться.

Самодельный измерительный тестер обладает следующими Функциональными возможностями: измерение частоты в диапазоне от 0.1 до 15000000 Гц с возможностью изменения времени измерения и отображением значение частоты и длительности на цифровом экране. Наличие опции генератора с возможностью регулировки частоты во всем диапазоне от 1-100 Гц и выводом результатов на дисплей. Наличие опции осциллограф с возможностью визуализации формы сигнала и измерения его амплитудного значения. Функция измерения емкости, сопротивления, а также напряжения в режиме осциллографа.

Простым методом измерения тока в электрической цепи является способ измерение падения напряжения на резисторе, соединенным последовательно с нагрузкой. Но при протекании тока через это сопротивление, на нем генерируется ненужная мощность в виде тепла, поэтому его необходимо выбрать минимально возможной величиной, что ощутимо усиливает полезный сигнал. Следует добавить, что рассмотренные ниже схемы позволяют отлично измерять не только постоянный, но и импульсный ток, правда, с некоторым искажением, определяемый полосой пропускания усилительных компонентов.

Устройство используется для измерения температуры и относительной влажности воздуха. В качестве первичного преобразователя взят датчик влажности и температуры DHT-11. Самодельный измерительный прибор можно использовать в складских и жилых помещениях для мониторинга температуры и влажности, при условии, что не требуется высокая точность результатов измерений.

В основном для измерения температуры применяются температурные датчики. Они имеют различные параметры, стоимость и формы исполнения. Но у них имеется один большой минус, ограничивающий практику их использования в некоторых местах с большой температурой среды объекта измерения с температурой выше +125 градусов по Цельсию. В этих случаях намного выгоднее использовать термопары.

Схема межвиткового тестора и его работа довольна проста и доступна для сборки даже начинающими электронщиками. Благодаря этому прибору сможно проверить практически любые трансформаторы, генераторы, дроссели и катушеки индуктивности номиналом от 200 мкГн до 2 Гн. Индикатор способен определить не только целостность исследуемой обмотки, но и отлично выявляет межвитковое замыкание, а кроме того им можно проверить p-n переходы у кремниевых полупроводниковых диодов.

Для измерения такой электротехнической величины, как сопротивление используется измерительный прибор называемый Омметр. Приборы, измеряющие только одно сопротивление, в радиолюбительской практике используются достаточно редко. Основная масса пользуется типовым мультиметров в режиме измерения сопротивления. В рамках данной темы рассмотрим простую схему Омметра из журнала Радио и еще более простую на плате Arduino.

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.

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 h21Э может находиться в пределах 40-160. В ряде случаев при изготовлении аппаратуры устанавливают ограничения на параметры применяемых транзисторов. Обычно это относится к значениям h21Э.

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 h21э 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. h21э 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.

VII городская научно – практическая конференция «Шаг в будущее»

История измерений и простые измерительные приборы своими руками

Выполнил : Антаков Евгений обучающийся МБОУ СОШ № 4,

Научный руководитель : Осиик Т.И. учитель начальных классов МБОУ СОШ № 4 г. Полярные Зори

Меня зовут Антаков Женя, мне 9 лет.

Я учусь в третьем классе, занимаюсь плаванием, дзюдо и английским языком.

Хочу стать изобретателем, когда вырасту.

Цель проекта : - изучить историю измерений времени, массы, температуры и влажности и смоделировать простейшие измерительные приборы из подручных материалов.

Гипотеза : я предположил, что простейшие измерительные приборы можно смоделировать самостоятельно из подручных материалов.

Задачи проекта :

- изучить историю измерений различных величин;

Ознакомится с устройством измерительных приборов;

Смоделировать некоторые измерительные приборы;

Определить возможность практического применения самодельных измерительных приборов.

Научная статья

1. Измерение длины и массы

С необходимостью определять расстояния, длины предметов, время, площади, объемы и другие величины люди сталкивались с древних времен.

Наши предки в качестве средств измерений длины использовали собственный рост, длину руки, ладони, стопы.

Для определения дальних расстояний использовались самые различные способы (дальность полета стрелы, «трубки», буки и т.п.)

Подобные способы не очень удобны: результаты таких измерений всегда различаются, поскольку зависят от размеров тела, от силы стрелка, зоркости и т.п.

Поэтому постепенно стали появляться строгие единицы измерения, эталоны массы, длины.

Один из древнейших измерительных приборов – весы. Историки считают, что первые весы появились более 6 тысяч лет назад.

Простейшая модель весов – в виде равноплечного коромысла с подвешенными чашками широко использовалась в Древнем Вавилоне и Египте.

Организация исследования

• Коромысловые весы из вешалки

В своей работе я решил попробовать собрать простую модель чашечных весов, с помощью которой можно проводить взвешивание небольших предметов, продуктов и т.п.

Я взял обычную вешалку, закрепил ее на подставке, к плечикам привязал пластиковые стаканчики. Вертикальной линией обозначил положение равновесия.

Чтобы определять массу, нужны гири. Я решил использовать вместо них обычные монеты. Такие «гирьки» всегда под рукой, и достаточно один раз определить их вес, чтобы использовать для взвешивания на моих весах.

5 руб

50 коп

10 руб

1 руб

Организация исследования

Опыты с коромысловыми весами

1 . Шкала весов

Используя разные монеты, нанес на лист бумаги отметки, соответствующие весу монеток

2. Взвешивание

Горсть конфет – уравновесил с помощью 11 разных монеток, общим весом 47 граммов

Контрольное взвешивание – 48 граммов

Печенье - уравновесил 10 монетами весом 30 граммов На контрольных весах – 31 грамм

Вывод: из простых предметов я собрал весы, с помощью которых можно проводить взвешивание с точностью до 1-2 граммов

Научная статья

2. Измерение времени

В глубокой древности люди ощущали ход времени по

смене дня и ночи и времен года и пытались его измерять.

Самыми первыми приборами для определения времени были солнечные часы.

В Древнем Китае для определения промежутков времени использовали «часы», состоявшие из пропитанного маслом шнура, на котором через равные промежутки завязывали узлы.

Когда пламя достигало очередного узла, это означало, что прошел определенный отрезок времени.

По такому же принципу действовали свечные часы и масляные лампы с отметками.

Позже люди придумали простейшие устройства – песочные и водяные часы. Вода, масло или песок равномерно перетекают из сосуда в сосуд, это свойство и позволяет отмерять определенные промежутки времени.

С развитием механики в XIV - XV веках появились часы с заводом и маятником.

Организация исследования

• Водяные часы из пластиковых бутылочек

Для этого опыта я использовал две пластиковые бутылки объемом 0.5 литра и трубочки для коктейля.

Крышки соединил между собой при помощи двустороннего скотча и сделал два отверстия, в которые вставил трубочки.

В одну из бутылок налил подкрашенную воду и закрутил крышки.

Если всю конструкцию перевернуть, то жидкость по одной из трубочек переливается вниз, а вторая трубочка необходима для того, чтобы воздух поднимался в верхнюю бутылку

Организация исследования

Опыты с водяными часами

Бутылочка заполнена подкрашенной водой

Бутылочка заполнена растительным маслом

Время перетекания жидкости – 30 секунд Вода перетекает быстро и равномерно

Время перетекания жидкости – 7 мин 17 сек

Количество масла подобрано так, чтобы время перетекания жидкости было не более 5 минут

На бутылочки нанесли шкалу – отметки через каждые 30 секунд

Чем масла меньше в верхней бутылке, тем медленнее оно стекает вниз, и расстояния между отметками становятся все меньше.

Вывод: у меня получились часы, с помощью которых можно определять промежутки времени от 30 секунд до 5 минут

Научная статья

3. Измерение температуры

Человек может различать тепло и холод, но точную температуру при этом не знает.

Первый термометр изобрел итальянец Галилео Галилей: стеклянная трубочка наполняется водой больше или меньше в зависимости от того, как сильно расширяется в ней горячий воздух или сжимается холодный.

Позднее на трубку были нанесены деления, то есть шкала.

Первый ртутный термометр предложил Фаренгейт в 1714 году, нижней точкой он считал температуру замерзания солевого раствора

Привычную нам шкалу предложил шведский ученый Андрес Цельсий.

За нижнюю точку (0 градусов) принята температура таяния льда, а за 100 градусов – температура кипения воды

Организация исследования

• Водяной термометр

Термометр можно собрать по простой схеме из нескольких элементов – колба(бутылочка) с подкрашенной жидкостью, трубочка, лист бумаги для шкалы

Я использовал небольшую пластиковую бутылочку, в которую налил воду, подкрашенную краской, вставил соломинку от сока, закрепил все при помощи клеевого пистолета.

Наливая раствор, я добился, чтобы небольшая его часть попала в трубочку. Наблюдая за высотой получившегося столбика жидкости можно судить об изменениях температуры.

Во втором случае я заменил пластиковую бутылочку на стеклянную ампулу и собрал термометр по той же схеме. Оба прибора я испытал в различных условиях.

Организация исследования

Опыты с водяными термометрами

Термометр 1 (с пластиковой бутылочкой)

Термометр поместили в горячую воду - столбик жидкости опустился вниз

Термометр поместили в ледяную воду - столбик жидкости поднялся вверх

Термометр 2 (со стеклянной колбой)

Термометр поместили в холодильник.

Столбик жидкости опустился вниз, на обычном термометре отметка 5 градусов

Термометр поместили на отопительную батарею

Столбик жидкости поднялся вверх, на обычном термометре отметка 40 градусов

Вывод: я получил термометр, по которому можно примерно оценить температуру окружающего воздуха. Его точность можно повысить, если использовать стеклянную трубку как можно меньшего диаметра; заполнить колбу жидкостью так, чтобы не оставалось пузырьков воздуха; использовать вместо воды спиртовой раствор.

Научная статья

4. Измерение влажности

Важным параметром окружающего нас мира является влажность, так как организм человека очень активно реагирует на ее изменения. Например, при очень сухом воздухе усиливается потоотделение и человек теряет много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Известно также, что того, чтобы избежать болезней органов дыхания, влажность воздуха в помещении должен быть не менее 50-60 процентов.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технических процессов. Например, избыток влажности может влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Для измерения влажности используются специальные приборы- психрометры, гигрометры, зонды и различные устройства.

Организация исследования

Психрометр

Один из способов определения влажности основан на разнице показаний «сухого» и «влажного» термометров. Первый показывает температуру окружающего воздуха, а второй – температуру влажной ткани, которой он обернут. Используя эти показания по специальным психрометрическим таблицам, можно определить значение влажности.

В пластиковой бутылке из-под шампуня я сделал небольшое отверстие, в которое вставил шнурок, на дно налил воды.

Один конец шнурка закрепил на колбе правого термометра, другой поместил в бутылку, чтобы он находился в воде.

Организация исследования

Опыты с психрометром

Свой психрометр я проверил, определяя влажность в различных условиях

Вблизи отопительной батареи

Вблизи работающего увлажнителя воздуха

Сухой термометр 23 º С

Влажный термометр 20 º С

Влажность 76 %

Сухой термометр 25 º С

Влажный термометр 19 º С

Влажность 50 %

Вывод: я выяснил, что психрометр, собранный в домашних условиях можно использовать для оценки влажности помещений

Заключение

Наука измерений очень интересна и разнообразна, история ее начинается в глубокой древности. Существует огромное количество различных методов и приборов измерений.

Моя гипотеза подтвердилась - в домашних условиях можно смоделировать простые приборы (коромысловые весы, водяные часы, термометр, психрометр), которые позволяют определять вес, температуру, влажность и заданные промежутки времени.

Самодельные приборы можно использовать в обычной жизни, если под рукой не оказалось стандартных измерительных приборов:

Засекать время, выполняя упражнения на пресс, отжимания или прыжки на скакалке

Следить за временем при чистке зубов

На уроках – проводить пятиминутные самостоятельные работы

Список литературы.

1. «Познакомься, это… изобретения»; Энциклопедия для детей; изд-во «Махаон», Москва, 2013

2. «Зачем и почему. Время»; Энциклопедия; изд-во «Мир книги», Москва 2010

3. «Зачем и почему. Изобретения»; Энциклопедия; изд-во «Мир книги», Москва 2010

4. «Зачем и почему. Механика; Энциклопедия; изд-во «Мир книги», Москва 2010

5. «Большая книга знаний» Энциклопедия для детей; изд-во «Махаон», Москва, 2013

6. Интернет –сайт «Занимательная-физика.рф» http://afizika.ru/

7. Интернет-сайт «Часы и часовое дело» http://inhoras.com/

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