Барометр электронный

Электронный барометр своими руками

Барометр — это прибор, предназначенный для измерения атмосферного давления. Особенно полезны барометры метеочувствительным людям и рыбакам. Барометры бывают жидкостные, механические и электронные. О последнем сегодня и пойдёт речь. С помощью чувствительного датчика давления, схемы затем через светодиоды электронный барометр способен отображать изменение атмосферного давления в сторону его понижения или повышения.

Регулировка

В схеме предусмотрена регулировка:

• установки средней точки отсчета давления.

Особенности барометра

В устройстве применен откалиброванный в заводских условиях термокомпенсированный датчик давления.
Так как система, связанная с функцией плавательного пузыря, очень чувствительна к перепадам давления, то любое изменение оказывает воздействие на поведение рыб и, следовательно, на результаты рыбалки. Такие колебания давления (как правило, очень плавные) сложно определить без барометра или индикатора давления.

С точки зрения рыболова, медленное повышение температуры и давления являются благоприятными факторами, в то время как быстрое возрастание или стабильно высокое давление, напротив, не предвещает успешной рыбалки. Оптимальным для рыбалки считается среднее давление.

В данном устройстве заимствованы пьезорезистивные свойства миниатюрной кремниевой пластины, работающей по принципу тензометра, способного фиксировать малейшие колебания поверхности. Здесь используется датчик с термокомпенсацией (компании Motorola), отличающийся высокой точностью и прокалиброванный в заводских условиях. Чувствительность тензодатчика составляет 0,2 мВ/кПа.

Краткая метрологическая справка: несмотря на то что за единицу давления в международной системе СИ принят паскаль (1 Па — 1 Н/м2), довольно часто используют бар, который равен 100 ООО Па. Атмосферное давление на шкалах домашних стрелочных барометров чаще всего указывается в миллибарах. Таким образом, нормальное атмосферное давление составляет:
100 000 Па = 100 кПа — 1 бар = 1 000 мбар = 1 000 гПа.

При этом давлении напряжение на выходе тензодатчика (МРХ 2200 АР) равно 100 X 0,2 мВ = 20 мВ. На основе этого датчика можно изготовить барометр, если оснастить его, к примеру, точным цифровым вольтметром. Однако для нашего случая в этом нет никакой необходимости, поскольку нас интересует, как изменяется давление: в сторону повышения или понижения. Индикатор изменения давления можно реализовать на основе шкалы, состоящей из нескольких светодиодов.

Принципиальная схема барометра-индикатора

Принципиальная схема устройства представлена на рисунке ниже.

Напряжение питания на датчик давления подается непосредственно от батареи 9 В (выводы 1 и 3). В целях продления службы батареи напряжение питания на схему подается только на время считывания с помощью кнопки, включенной в разрыв цепи питания. Сигнал с датчика давления поступает на дифференциальный усилитель, построенный на двух операционных усилителях DA2.1 и DA2.2 в корпусе (LM 324). Он усиливает амплитуду сигнала тензодатчика в 50 раз.

С помощью переменного резистора R4, включенного между двумя резисторами с одинаковыми номинальными значениями сопротивления R1 и R2, можно произвести точную регулировку. С учетом коэффициента усиления, при атмосферном давлении 1 ООО Па (100 кПа), получаем на выходе дифференциального усилителя:
0,2 х 100 х 50 = 1000 мВ = 1 В.

Имея в распоряжении точный (например, цифровой) вольтметр с пределом измерения 2 В, можно пересчитывать измеренное напряжение в абсолютное значение атмосферного давления.

Это напряжение снимается между выводами 7 и 14 дифференциального усилителя. Для визуального контроля, как и в описанном выше устройстве, применена интегральная схема дискриминатора LM 3914, содержащая десять компараторов, у каждого из которых один вход подключен к общему выводу (5), а вторые входы — к промежуточным точкам резистивного делителя. Потенциал на выводе 4 определяет нижний предел измерения давления, а верхний предел устанавливается путем изменения потенциала на объединенных выводах 6 и 7 с помощью переменного резистора R5. Так, чтобы верхний предел индикации атмосферного давления составлял 1060 мбар, следует задать на движке резистора R5 напряжение около 1,1 В относительно вывода 8.

Список деталей

Работа с индикатором

Порядок индикации изменений атмосферного давления следующий: медленно вращая движок переменного резистора R6, установите на входе 5 дискриминатора такой потенциал, при котором включаются средние светодиоды HL5 и HL6. Если через определенное время давление начнет расти, то светодиоды от HL7 до HL10 зажгутся поочередно, в зависимости от амплитуды этого изменения. И наоборот, понижение давления — признак приближающегося дождя — сопровождается уменьшением напряжения на выводе 5 микросхемы. В этом случае поочередно начнут загораться светодиоды с HL4 по HL1.

Рекомендации по изготовлению

Данное устройство предназначено для того, чтобы пользоваться им в домашних условиях. Поэтому для него не требуется специального герметичного корпуса, защищающего элементы схемы от внешних факторов в полевых условиях. Все компоненты барометра-индикатора, включая датчик давления и элементы настройки, собраны на печатной плате (см. рис.).

Монтаж

Монтаж устройства производится в соответствии с монтажной схемой (см. рис. выше).

Рекомендуем подобрать индикаторные светодиоды таким образом, чтобы их цвета несли функциональную нагрузку. Так, применив светодиоды HL5 и HL6 желтого цвета, можно четко обозначить исходную точку. Светодиоды, размещенные с одной стороны от средней точки, могут быть, например, красными, а с другой стороны — зелеными.

В данном устройстве микросхема LM 3914 работает в режиме DOT -точка, то есть при отключенном выводе 9, а питание подается только на время индикации давления при нажатой кнопке «Измерение».

На практике нет необходимости в очень точной калибровке. Достаточно обеспечить максимальную чувствительность, чтобы схема могла регистрировать малейшие изменения атмосферного давления.

А уж в зависимости от этого вы будете решать, есть ли смысл отправляться на рыбалку.

Литература: Изабель Ги, «Электронные устройства для рыбалки»

Чтобы погоду вам узнать, надо барометр правильно выбирать

Прибор для измерения давления воздуха в быту необходим всем людям, особенно той категории, которая зависима от перепадов этого параметра: например, гипертоникам, имеющим старые травмы и открытые раны, сердечники также чувствуют себя нестабильно при резкой перемене погоды. Уникальные приборы и устройства давно выпускает наша промышленность и зарубежные производители, поэтому выбрать красивый и качественно оформленный барометр для дома сегодня не проблема.

Кроме давления, эти приборы показывают температуру, влажность, прогнозируют выпадение осадков на ближайшее время, а также предупреждают об усилении ветра. Тем читателям, которые еще незнакомы с таким полезным домашним предсказателем погоды, настоятельно советуем прочитать нашу статью, чтобы заполнить пробелы в своем кругозоре.

Что это, для каких целей используется

Все мы знаем из школьной программы, что вокруг нашей планеты находятся довольно плотные слои атмосферы, толщина которых составляет несколько десятков километров. Смесь различных газов, составляющих ее основу, хоть и имеет небольшой вес, но оказывает на поверхность земли определенное давление.

В повседневной жизни мы его не ощущаем, потому что наш организм отлично к нему приспособлен, но величину этого давления необходимо знать. Для нормальных погодных условий она имеет следующее значение — 760 миллиметров ртутного столба (мм. рт. ст.), именно этот параметр показывают исправные домашние барометры. Ранее для точного замера использовали ртуть, но ее пары опасны для человека, поэтому ее заменили другими жидкостями.

Бытовой барометр-анероид работает без жидкости, а измерение давления в нем происходит при помощи запаянной коробки из тонкой жести, но перед этим из нее откачали часть воздуха. Подробно о конструкции и устройстве мы поговорим в следующем разделе.

Как правило, каждый барометр может показывать несколько физических величин, выпускаются домашние метеостанции с функцией сразу нескольких приборов: термометра, который весьма точно показывает реальную температуру в квартире или гигрометра, указывающего влажность внутри помещения. Оповещает умный прибор о возможном выпадении осадков, об усилении ветра и приближении шторма.

Устройство

Как мы уже говорили, внутри анероида нет колбы с жидкостью, а установлена жестяная коробка, стенки которой сжимаются или расширяются. К ней прикреплена пружина, вращающая стрелку прибора, а по шкале, установленной на циферблате, можно следить за изменением давления в реальном времени. Для точности измерения инженеры используют до 10 анероидных коробок, соединенных параллельно в одну цепь, в результате получается самый точный барометр.

На полукруглой или круговой шкале, в зависимости от модификации прибора, имеется несколько специфических зон:

При снижении давления можно быть полностью уверенным, что погода ухудшается и лучше не собираться на пикник, а если стрелка двигается в сторону увеличения, то это означает, что будет солнечно и можно ехать на шашлыки.

Барометр очень помогает заядлым рыболовам, потому что рыба довольно сильно чувствует изменение давления и перестает клевать при низких ее значениях. Чтобы следить за изменениями параметров, достаточно контрольную стрелку установить поверх основной, и тогда при изменениях будет виден результат — растет или падает давление.

Какие бывают барометры

Эти изделия не отличаются большим разнообразием — всего существует четыре основных вида, мы расскажем подробно о каждом:

1. Ртутный барометр был изобретен в середине XVII века итальянским физиком Evangelista Torricelli, который являлся учеником Галилея, а после его смерти стал его приемником на кафедре Флорентийского университета. Через два года после смерти учителя в 1644 году он доказал возможность получения пустоты, названной впоследствии по его фамилии торричеллиевой, и изобрел ртутный барометр. Конечно, та примитивная конструкция с налитой в тарелку ртутью широко не использовалась, хоть и была весьма точной. Было доказано, что пары ртути негативно влияют на организм человека, но принцип действия используется до сих пор в специальных барометрах на стандартных метеорологических станциях разных стран для обеспечения точного контроля погоды.
2. Жидкостные аналоги в настоящее время практически не используются, потому что отличаются довольно большой погрешностью и следить за изменениями погоды с их помощью будет проблематично. Столб жидкости при разных температурах ведет себя не идентично, поэтому возникают большие погрешности, а метеорологам необходимы только точные результаты. Самая известная модификация жидкостного барометра — это изделие с колбой, куда заправлен окрашенный глицерин. Он менее расширяется от высокой температуры и имеет весьма привлекательный декоративный эффект.
3. Самый популярный сегодня — это механический барометр, потому что он намного компактнее, чем первые два варианта и обладает большой точностью. Основная их заслуга в том, что они абсолютно безопасны в использовании, хоть и довольно сложные в изготовлении. Внешний корпус барометра, который размещается на стене, по виду напоминает классические старинные часы с круглым циферблатом. В розничной торговле можно встретить простые настольные изделия с корпусом прямоугольной формы из прочного пластика. Принцип действия мы уже рассказывали, поэтому повторяться не будем, отметим только, что такие устройства выпускаются компактными — так называемый карманный вариант, чуть больше по размерам — это настольный, а затем идут устройства настенные, у которых корпус выполнен из полированного акрила или качественной древесины. Иногда производители выпускают домашнюю метеостанцию, где в одном корпусе из полированного дерева встроены барометр, термометр и гигрометр.
4. Четвертый вид — это электронный барометр, он относится к весьма высокоточным и компактным приборам. Основной элемент — это такая же запаянная коробка с тонкими жестяными стенками, которые весьма чутко реагируют на малейшее изменение наружного давления, но показания снимаются чувствительными датчиками. В конструкции обязательно присутствует микропроцессор с электронным блоком, который обработанные данные выдает на цифровой жидкокристаллический дисплей. Такое устройство работает одновременно в качестве часов, компаса, чтобы определить свое местонахождение при надобности, корпус может быть влагонепроницаемым, поэтому такими устройствами часто пользуются туристы, геологи в поисковых партиях, а также заядлые охотники и рыбаки.

Мы подробно рассказали об основных видах, существующих в мире барометров, теперь поговорим о том, что нужно знать, чтобы выбрать оптимальный вариант для использования в домашней обстановке.

Критерии выбора

В первую очередь надо определиться, что мы выбираем — барометр с минимальным набором функций или миниатюрную домашнюю метеостанцию с показаниями давления, температуры, влажности и предупреждением об усилении ветра до штормового. Если вам нужен оригинальный подарок для мужчины, то барометр — это отличный вариант, ведь представителям сильного пола нравятся разные приборы.

Материал корпуса

Здесь довольно много вариантов, потому что корпус современного настенного барометра может быть выполнен из полированного акрила, пластика, дерева разных сортов от простого до элитного сорта. Форма также разнообразна: круглая, прямоугольная, вытянутая по вертикали или горизонтали, в виде штурвала, якоря или причальной тумбы — кнехт для закрепления швартовых концов, такое изделие будет уместным на столе отставного капитана дальнего плавания.

Крепление

Подарок можно поместить на стене, например, стилизованный под штурвал барометр будет отлично смотреться в домике на берегу моря и напоминать хозяину о его бурной молодости, когда молодой морской волк бороздил просторы мирового океана. Выполненный из латуни или золотистого металла якорь, расположенный в кабинете делового мужчины, будет олицетворять надежность, стабильность и уверенность.

Подставка под дорогую перьевую ручку в виде небольшого барометра отлично смотрится на столе руководителя небольшого офиса и оповещает посетителей о том, что хозяин кабинета всегда в курсе всех событий, а не только знает, какая будет погода завтра.

Габариты

Здесь уже проще ориентироваться:

• если вы приобретаете барометр для дома, то надо выбирать стандартные размеры, чтобы изделие нормально смотрелось на стене и не выделялось, как белая ворона;
• в качестве подарка надо выбирать вещь не малогабаритную, но и не размеров среднего шкафа, самый приемлемый вариант — ширина 120 мм, высота до 450 мм и глубина 30-40 мм.

Настольные варианты еще более миниатюрные.

Циферблат

Если это стандартный барометр, то все шкалы должны отлично читаться и не путаться между собой, а когда изделие выполнено в виде станции со встроенными несколькими циферблатами, то это еще упрощает считываемость данных. Цифровые варианты более приемлемы для среднего поколения, которые на короткой ноге с любым дисплеем, а для подарка человеку в годах лучше купить стандартный вариант барометра.

Когда вы выбираете подобный подарок, находясь в отпуске, то учтите, что барометры нельзя перевозить в самолетах — от перепада давления они выйдут из строя. Механизм рассчитан на определенные перепады и может сломаться даже при поездке по довольно крутому горному серпантину, когда вы на большой скорости будете спускаться с горы. Так что все это надо учитывать и знать особенности эксплуатации этих приборов.

Рейтинг

Скорее это просто обзор, где представлены лучшие, по нашему мнению, модели производителей из разных стран, в том числе и из России.

RST 05733

• Тип изделия: безжидкостный анероид
• Расположение: настенное размещение
• Материал корпуса: пластик, полированный акрил
• Диапазон измерений: 710-790 мм. рт. ст.
• Цена деления шкалы: 1-5 мм. рт. ст.
• Назначение: предвестник погоды для охотников
• Габариты: 140х40х160 мм
• Гарантия: 12 месяцев
• Производитель: Швеция

Барометр. Виды и уабота. Применение и настройка. Особенности

Барометр – это устройство для измерения атмосферного давления. С его помощью можно предсказать погоду. Прибор может снимать данные атмосферного давления находясь в помещении или на открытой местности. Также подобные устройства используются в авиации для определения высоты полета над уровнем моря. Нормой считается атмосферное давление на уровне 760 мм ртутного столба при температуре +15 градусов.

Разновидности барометров

Существует несколько разновидностей барометров:

• Ртутные.
• Жидкостные.
• Механические.
• Электронные.

Ртутные

Ртутный барометр был изобретен самым первым. Его создателем является итальянский физик Эванджелисто Торричелли, который в 1844 году разместил в тарелке со ртутью вертикально установленную пробирку заливной горловиной вниз. Им было замечено, что уровень ртути в колбе менялся в зависимости от погодных условий. Ученый сопоставил данные и пришел к выводу, что на этот показатель влияет давление воздуха. Применяемая им конструкция являлась весьма точной, но была неудобной. Кроме этого, ртуть вредна для здоровья, поэтому ее применение в столь большом количестве, для заполнения тарелки, и нахождение на открытом воздухе является небезопасным. Ртутные барометры отличаются повышенной точностью, поэтому их более совершенные модификации встречаются до сих пор. Их применяют на метеорологических станциях для проведения контроля за погодой.

Жидкостные

Жидкостные барометры на данный момент практически не встречаются. Они отличаются большой погрешностью, поэтому судить о погоде основываясь на их данных довольно сложно. В подобных приборах измерение проводится за счет уравнивания столба жидкости. Проблема таких приборов в том, что заправляемые вещества ведут себя по-разному при изменении температуры, что сопровождается высокими погрешностями. Одним из самых известных модификаций жидкостных барометров являются глицериновые модели. В них применяется окрашенный глицерин, что дает привлекательный декоративный эффект.

Механические

Механические барометры самые популярные. Они гораздо компактнее, чем первые две категории. Кроме этого, механические приборы отличаются вполне достаточной точностью. Подобные устройства сложные в изготовлении и в отличие от ртутных, являются полностью безопасными. Внешний корпус такого оборудования напоминает классические круглые часы, но бывают и прямоугольные настольные модели. Внутри корпуса находится пустотелая емкость, сделанная из двух жестяных мембран. В емкости создан вакуум, а ее стенки надежно запаяны. Благодаря отсутствию воздуха, мембраны остро реагируют на изменение уровня атмосферного давления. При его увеличении они сжимаются, а при уменьшении наоборот раздуваются.

К емкости подсоединяется чувствительный механизм, который состоит из нескольких плеч. Его устройство позволяет снимать миниатюрные изменения объема коробки с вакуумом и создавать колебания стрелки со шкалой, на которую нанесены показатели давления. Чувствительный механизм остро реагирует на любые изменения объема емкости. Максимальные отклонения объема коробки в сжатом и раздутом состоянии редко превышает одного миллиметра. При этом устройство, которое передает эти движения на стрелку, увеличивает изменения в 90 раз, что обеспечивает высокую точность показания. Механические устройства бывают как компактными, которые можно носить в кармане, так и настольными.

Электронные

Электронные барометры – это высокоточные и компактные приборы. В их основе также используется вакуумная коробка, но снятие показаний обеспечивается благодаря чувствительным датчикам. Также в этой конструкции предусматривается микропроцессорный блок. Показания выводятся на жидкокристаллический дисплей. Одна из особенностей таких приборов заключается в том, что часто они комбинируют в себе несколько устройств одновременно. Они могут работать не только как барометр, но и как термометр, компас и часы. Зачастую электронные устройства делают во влагозащищенном корпусе, поэтому их покупают рыбаки и туристы. Как известно, клев рыбы во многом зависит от атмосферного давления. Они чувствительны к его резким перепадам. Благодаря барометру можно определить будет ли клев или рыбалку лучше перенести. Если давление резко падает, то рыба неохотно берет наживку.

Зачем нужен барометр

Барометр применяется для проведения точного измерения атмосферного давления. Оно выражается в физической единице – миллиметрах ртутного столба. На основе этих показаний можно судить о дальнейшем изменении погодных условий при сравнении с данными о давлении, полученными в предыдущий день или несколько часов. Дело в том, что показатель атмосферного давления напрямую влияет на погодные условия.

Если уровень в определенной местности снижается, то воздушные потоки прибывают с другой территории. Именно так создается ветер, который попутно приносит тяжелые дождевые тучи. Как следствие, благодаря применению барометра несложно предсказать осадки. В том случае, если давление начинает расти, то это говорит о том, что имеющиеся на данной местности воздушные потоки переместятся на другую территорию, где давление снижено. При этом они уберут тучи, поэтому будет наблюдаться солнечная погода. Таким образом, чем выше давление, тем более сухая погода ожидается.

Весьма распространенными являются приборы со специальной разметкой на шкале, указывающей на погодные условия, которые нужно ожидать при направлении стрелки на определенный показатель. При самом низком давлении может быть написано «шторм», или нарисована соответствующая картинка. Для самого высокого давления применяется термин «суш» или рисуется палящее солнце. При этом нужно учитывать, что показатели могут меняться в зависимости от температурных условиях. По этой причине такое обозначение является неточным, но дает приблизительное понимание, что ожидать от погоды.

Как пользоваться

Следует понимать, что барометр не является устройством, которое позволяет точно предсказать погодные условия и определить ожидаемую температуру или уровень осадков. Основываясь только на данных полученных из этого прибора нельзя определить, какие воздушные потоки прибудут из соседних территорий. Для предсказания погоды метеорологии применяют помимо данных из барометров множество другой информации, что и позволяет делать прогноз более точным.

Использование барометра дает возможность лишь предсказать направление, в котором будет меняться погода. Будет ли она идти на улучшение или ухудшение. Люди, чувствительные к изменению атмосферного давления, используют барометр, чтобы определить изменение своего самочувствия.

Если в зимнее время давление повышается, то нужно ожидать заморозка, а если снижается, то будет потепление и скорое выпадение осадков. Летом повышение давления говорит об ожидаемой жаре и засухе. Снижение сигнализирует о прохладе и скором дожде. Также по интенсивности изменения показаний атмосферного давления можно приблизительно судить о возможных изменениях погоды. Так, если давление снижается постепенно, то в течение дня подойдет циклон с ненастной погодой. Скорее всего, будут осадки и сильный ветер. При очень резком падении давления прибудет холодный фронт, который будет сопровождаться штормом и грозами. При этом время до его начала обычно составляет не более 2 часов. Если давление стабилизировалось и поддерживается на одном уровне, то можно ожидать снижение интенсивности ветра и остановку осадков.

Для того чтобы предсказывать изменение погоды необходимо периодически следить за уровнем давления, которое показывает барометр. Делать это нужно минимум дважды в день. Если погода меняется резко, то интенсивность измерения проводится с периодичностью раз в 2-4 часа.

Проведение настройки

С приходом электронных барометров надобность в поведении настройки отпала, но на рынке предлагается еще масса механических моделей, которые нужно периодически подстраивать. Пользователи по-прежнему предпочитают покупать механические барометры в связи с их более презентабельным видом и отсутствием необходимости в установке батареек. Коллекционеры, которые собирают барометры, также предпочитают именно механические модели. Для того чтобы прибор показывал точные данные его нужно подстроить, на что требуется всего несколько минут.

Для начала нужно узнать о точном давлении, которое наблюдается на данной местности в момент проведения настройки. Это можно сделать, посетив сайт ближайшей метеостанции или просмотрев сводки, которые периодически озвучивают в телевизионном и радиоэфире. Имея реальные показатели об имеющемся атмосферном давлении, которое снято на высокоточном ртутном барометре, можно сравнить данные с теми, что получены на собственном механическом устройстве.

Если данные отличаются, следует перевернуть прибор, и найти на задней стенке регулировочный винт. С помощью отвертки нужно провести его вкручивание или выкручивание до тех пор, пока стрелка не займет тот показатель, который озвучила метеослужба. Если винта нет, то производитель предусматривает другую возможность настройки. Достаточно просто немного провернуть шкалу, подставив нужный показатель под стрелку.