Как сделать барометр своими руками. Открытка своими руками С новым годом

Барометр крайне чувствителен к изменениям температуры, поэтому его рекомендуется устанавливать на северной стороне помещения, в окне между стеклами, чтобы избежать воздействия прямых солнечных лучей. В случае, если окна выходят на южную сторону, барометр следует крепить в верхней части рамы, что поможет снизить влияние тепла на его показания.

Открытка своими руками «С новым годом»

Предлагаем вам создать новогоднюю открытку с элементом поп-ап. В сложенном состоянии она имеет размеры формата А5. В комплект входят элементы, которые нужно вырезать и склеить вместе с подробной инструкцией по сборке. Рекомендуется производить печать на односторонней основе без полей для достижения наилучшего результата.

Файл будет скачан в указанном формате:

Данная методическая разработка была опубликована пользователем Натальей Илларионовной Язовских. Платформа Инфоурок выступает в качестве информационного посредника.

Презентация по физике «Барометр своими руками»

Хотите повысить свою квалификацию? Выберите подходящий курс!

Рабочие листы
для ваших уроков

Курс повышения квалификации

Барометр из еловой ветки

Для создания природного барометра вам понадобится маленькая ветка ели с частью ствола. Лучшие ветки находятся в верхней и средней частях дерева. Чем длиннее ветка, тем более отзывчивым будет ваш барометр, хотя подойдет и веточка длиной 25−30 см.

Процесс изготовления

В первую очередь, срезанную ветку следует очистить от коры. Это необходимо, чтобы повысить чувствительность ветки к атмосферным изменениям.

Барометр фиксируется на вертикальной поверхности, например, на стене или между двумя рядом стоящими деревьями.

На конце ветви, которая будет выступать в роли стрелки, следует разместить погодную шкалу. Самый простой вариант — сделать три отметки с указаниями: дождь, ясно и облачно. Чтобы сделать шкалу более наглядной, можно дополнить ее рисунками тучи, дождя и солнца.

Барометр желательно устанавливать в затененное место, чтобы избежать прямого солнечного света. Солнечное воздействие может пересушить древесину, что скажется на реакции ветки на изменения погоды.

Если регулярно наблюдать за работой такого самодельного барометра и фиксировать изменения погоды, можно научиться выявлять даже незначительные колебания атмосферных условий.

Как это работает

Барометрическое давление напрямую связано с влажностью воздуха. Перед дождем давление, как правило, снижается, а плотность водяных паров, напротив, возрастает. Ветви ели очень чувствительны к подобным изменениям — во время дождя они набухают и опускаются вниз, тогда как в сухую ясную погоду они становятся легче и поднимаются вверх.

Барометр из банки и шарика

Еще один простой вариант барометра можно изготовить в домашних условиях, используя обычную стеклянную банку и воздушный шарик. Для работы вам также понадобятся кусок двустороннего скотча, пластиковая соломинка, клеевой пистолет и кусок картона.

Процесс изготовления

Шарик следует аккуратно разрезать пополам, после чего верхнюю часть натянуть на пустую банку. Для большей надежности сверху также можно закрепить канцелярской резинкой.

Далее, на шарик приклейте полоску скотча, и на нее закрепите половину соломинки — она будет служить стрелкой.

Теперь можно переходить к созданию шкалы. Для этого из картона нужно изготовить стойку с шкалой, которую нужно будет прикрепить к банке так, чтобы стрелка, находясь в непосредственной близости к шкале, не касалась ее.

При ухудшении погодных условий стрелка будет опускаться вниз, тогда как в ожидании солнечной погоды она будет подниматься.

Как это работает

Принцип действия барометра, который сделан из шарика и банки, достаточно прост. Когда шарик натянут на банку, фактически мы запечатываем атмосферное давление, существующее в комнате на момент проведения данной операции. Дальше шарик, функционируя как мембрана, будет прогибаться или выпучиваться в зависимости от разницы между давлением внутри банки и в окружающей среде.

Способы изготовления

Приборы, предназначенные для отслеживания изменений атмосферного давления, могут быть собраны из самых простых подручных материалов, доступных в любом доме. Они могут быть полезны в домашних условиях, на даче или даже во время рыбалки. Например, если наблюдается медленное повышение давления, это может означать, что предстоящий клев будет успешным, однако при высоком или стремительно растущем давлении, вероятнее всего, рыбалка не принесет желаемых результатов.

Самые простые модели барометров можно легко собрать из нескольких подручных материалов.

Из лампочки накаливания

Для создания барометра из лампочки накаливания необходимо просверлить отверстие диаметром 2-3 мм, которое должно находиться в колбе рядом со стыком с металлическим цоколем. Для сверления нужно, приготовить каплю машинного масла, которая будет нанесена на место сверления, а затем развести ее абразивным порошком до вязкой консистенции.

В качестве абразивного порошка можно использовать пыль от наждачной бумаги. После этого, используя минимальные усилия, следует осторожно просверлить стекло при помощи медной проволоки нужного диаметра.

Для сверления рекомендуется обмотать цоколь мягким материалом, например, несколькими слоями ткани или бумаги, и зафиксировать в тисках. Ваша основная задача – добиться полной неподвижности, в противном случае сверление может вызвать вибрацию (особенно если зажатие патрона на дрели не очень точно центрирует сверло), что приведет к риску трещин в тонком стекле.

Также можно использовать обычное сверло, полностью погрузив лампу в воду. При этом необходимо крепко держать лампу руками, а проводить работу лучше вдвоем. Во всех случаях применяется электродрель.

После сверления через образовавшееся отверстие следует аккуратно извлечь нить накаливания, а затем хорошо промыть и высушить лампу. Наполните емкость дистиллированной водой до половины колбы. В качестве альтернативы можно использовать святую воду, насыщенную ионами серебра.

Важно помнить, что жидкость должна быть очищенной, иначе она может заплесневеть. Для улучшения визуального восприятия можно добавить немного марганцовки или чернил от авторучек.

Правила использования такого барометра:

если стенки колбы покрыты мелкими каплями — завтра ожидается облачная погода, но без осадков;
при явном присутствии средних капель, среди которых есть сухие вертикальные промежутки — ожидается переменная облачность;
в случае, если капли крупные — это предвещает небольшой дождь;
если капли текут сверху вниз и сливаются между собой — готовьтесь к грозе;
если капли есть только на поверхности воды, а внизу возле цоколя все сухо — осадки возможны, но не на вашем участке;
когда стенки полностью сухие, а на улице идет дождь — завтра будет хорошая погода;
если на северной стороне колбы появились капли, это говорит о том, что дождь ожидается после обеда;
полностью сухие стенки и отсутствие дождя сигнализируют о замечательной погоде.

Если вам нужен более удобный прибор со стрелкой, возможно, вам подойдут другие конструкции.

Из еловой ветки

Изменения давления можно также наблюдать, изучая ветви ели и других хвойных деревьев. Перед дождем они опускаются, в то время как при солнечной погоде поднимаются. Эти свойства сохраняются даже у сухой ветки.

Для создания барометра необходимо сделать основание в форме буквы Г. Его можно сделать из толстых деревянных досок или фанеры, размер конструкции зависит от длины используемой ветки. Рекомендуется прикрепить резиновые ножки к основанию для устойчивости.

На стенку нужно приклеить шкалу, нарисованную на картооне или толстой бумаге.

Далее подготовьте ветку длиной около 10 см. Необходимо удалить все иголки, оставив лишь одну. Затем прикрепите ее к основанию так, чтобы иголка могла свободно двигаться вдоль шкалы.

Можно ли сделать электронный барометр?

Да, такой барометр вполне можно создать, при этом его сборка не будет представлять собой особой сложности, с ней сможет справиться даже начинающий радиолюбитель. Все необходимые компоненты можно легко приобрести на любом радиорынке. Подобные устройства обладают высокой точностью измерений и удобством эксплуатации, а также стильным дизайном и компактными размерами.

Датчиком в таком устройстве служит кремниевая пластина, которая функционирует как тензометр.

Для регистрации изменений атмосферного давления можно использовать точный вольтметр или, как в нашем случае, несколько светодиодов разного цвета.

Устройство работает от батарейки типа «Крона» с напряжением 9 V. Для экономии заряда, прибор активируется лишь при нажатии на кнопку питания, отображая изменение атмосферного давления в большую или меньшую сторону относительно заранее установленного значения. Эта величина задается вручную при известном давлении атмосферного воздуха.

На рисунке показана принципиальная схема устройства.

Для усиления сигнала тензометра в схему встроен дифференциальный усилитель, состоящий из двух операционных усилителей в корпусе (LM 324). Для их точной работы предусмотрен переменный резистор R4. Выходное напряжение усилителя составляет приблизительно 1 V.

Для удобства список деталей и их характеристики собраны в таблицу.

Самым сложным этапом создания является изготовление печатной платы, которая производится на одностороннем фольгированном стеклотекстолите. Схема платы представлена ниже.

Сделать самодельную плату вполне возможно из кусочка фанеры, не до конца вбив в предполагаемые узловые точки небольшие гвоздики. Дорожки прокладываются с помощью изолированной проволоки. Монтаж такой платы трудоемкий, с меньшей надежностью в сравнении с печатным вариантом. Однако для бытовых нужд такой подход вполне приемлем.

В качестве индикатора выступает дискриминатор модели LM 3914, который состоит из 10 компараторов.

Для первичной настройки устройства при известных атмосферных условиях медленно поворачивайте движок переменного резистора R6 так, чтобы при нажатой клавише питания зажглись средние светодиоды HL5 и HL6. Это будет соответствовать средней точке отсчета.

При увеличении атмосферного давления загораются диоды от HL7 до HL10, а чем больше разница, тем больше светодиодов будет гореть. При понижении давления, что предвещает приближение дождя, начинаются загораться диоды с HL4 до HL1.

Для наглядности блоки диодов HL1 – HL4, HL5 – HL6 и HL7 – HL10 можно сделать разноцветными. В качестве корпуса можно использовать распределительную коробку, которая не обязательно должна быть герметичной.

Список деталей

Указанный порядок индикации изменений атмосферного давления следующий: медленно вращая движок переменного резистора R6, установите на входе дискриминатора потенциал так, чтобы светились средние светодиоды HL5 и HL6. Если в течение некоторого времени давление начнет повышаться, диоды от HL7 до HL10 будут загораться поочередно, в зависимости от величины этого изменения. В случае снижения давления — что указывает на приближение дождя — напряжение на выходе 5 микросхемы начнет уменьшаться, и в итоге, зажгутся светодиоды с HL4 до HL1.

Электронный барометр своими руками

В данном проекте мы рассмотрим, как подключить датчик давления по интерфейсу I²C к контроллеру Arduino и считать показания. В общем, мы создадим электронный барометр своими руками. В качестве датчика давления будем использовать BMP085, разработанный компанией Bosch. Описание и документацию на данный датчик можно найти в интернете. Даташит: BMP085.
BMP085 является высокоточным цифровым датчиком атмосферного давления с ультранизким энергопотреблением. Он также позволяет измерять температуру. Интерфейс подключения: I²C. Данный датчик применяется в GPS-навигации, метеостанциях, приборах, определяющих скорость подъема и спуска, а также в измерителях воздушного потока и тому подобное. Документации, предоставленной компанией Bosch по работе с этим датчиком, недостаточно, однако благодаря сайту Jeelabs можно легко разобраться с его функционированием.

Датчик BMP085 подключается к Arduino так же, как и другие устройства, использующие I²C интерфейс: V_CC соединяется с V_CC, GND с GND, SCL с аналоговым выводом 5, а SDA с аналоговым выводом 4. Не забудьте установить подтягивающие (pull-up) резисторы (от 1 кОм до 20 кОм, оптимально 4.7 кОм) между SDA, SCL и V_CC (на моей плате они уже присутствуют). Напряжение питания для датчика составляет 1.8-3.6 В. Между тем, в датчике также имеется выход EOC, сигнализирующий об окончании процесса измерений и обработки данных. Если EOC=1, это означает, что обработка завершена, если EOC=0, то в данный момент происходит обработка. EOC следует подключить к аналоговому выводу 2 Arduino, но в данном проекте мы его не используем.

Программное обеспечение

Отрадно, что код от Jeenode включает в себя всю необходимую функциональность; я лишь добавил возможность использования всех режимов передискретизации (oversampling). Датчик BMP085 имеет 4 режима передискретизации, каждый из которых требует все больше времени и ресурсов, чем предыдущий режим, однако существенно повышает точность измерений. Вот программа. В первую очередь, мы должны организовать считывание всех 16-битных значений из регистров датчика:

int read_int_register(unsigned char r) {
  unsigned char msb, lsb;
  Wire.beginTransmission(I2C_ADDRESS);
  Wire.send(r); // регистр для чтения
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(I2C_ADDRESS, 2); // считываем 2 байта
  while(!Wire.available()); // ожидание
  msb = Wire.receive();
  while(!Wire.available()); // ожидание
  lsb = Wire.receive();
  return (((int)msb << 8) | ((int)lsb)); // возвращаем полученное значение
}

Затем, необходимо создать функцию, которая позволит записывать значения в 8-битный регистр:

char read_register(unsigned char r) {
  unsigned char v;
  Wire.beginTransmission(I2C_ADDRESS);
  Wire.send(r); // регистр для чтения
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(I2C_ADDRESS, 1); // считываем байт
  while(!Wire.available()); // ожидание
  v = Wire.receive();
  return v;
}

Следующими шагами будет определение нескольких глобальных переменных для считывания калибровочных данных из EEPROM датчика:

// взято с даташита BMP085
int ac1; 
int ac2; 
int ac3; 
unsigned int ac4; 
unsigned int ac5; 
unsigned int ac6; 
int b1; 
int b2; 
int mb; 
int mc; 
int md;

Функция bmp085_get_cal_data() позволит осуществить считывание всех значений из EEPROM, что гораздо эффективнее, чем записывать и считывать данные из каждого регистра каждый раз. Это позволит значительно сэкономить время.
Сырые данные температуры (ut) и давления (up) могут быть считаны в формате 16 и 24 бита:

unsigned int bmp085_read_ut() {
  write_register(0xf4, 0x2e);
  delay(5); // больше чем 4.5 мс
  return read_int_register(0xf6);
}

long bmp085_read_up() {
  write_register(0xf4, 0x34 + (oversampling_setting << 6));
  delay(pressure_waittime * oversampling_setting);
  unsigned char msb, lsb, xlsb;
  Wire.beginTransmission(I2C_ADDRESS);
  Wire.send(0xf6);
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(I2C_ADDRESS, 3);
  while(!Wire.available()); // ожидание
  msb = Wire.receive();
  while(!Wire.available()); // ожидание
  lsb = Wire.receive();
  while(!Wire.available()); // ожидание
  xlsb = Wire.receive();
  return (((long)msb << 16) | ((long)lsb << 8) | ((long)xlsb)) >> (8 - oversampling_setting);
}

Алгоритм преобразования температуры и давления из сырьевых данных датчика в реальные значения температуры (в градусах Цельсия) и давления (в Паскалях) заимствован из даташита (включая некоторые дополнения от Jeenodes):

void bmp085_read_temperature_and_pressure(int* temperature, long* pressure) {
  int ut = bmp085_read_ut();
  long up = bmp085_read_up();
  long x1, x2, x3, b3, b5, b6, p;
  unsigned long b4, b7;
  
  // расчет температуры
  x1 = ((long)ut - ac6) * ac5 >> 15;
  x2 = ((long)mc << 11) / (x1 + md);
  b5 = x1 + x2;
  // расчет давления
  b6 = b5 - 4000;
  x1 = (b2 * (b6 * b6 >> 12)) >> 11;
  x2 = ac2 * b6 >> 11;
  x3 = x1 + x2;
  b3 = (((int32_t)ac1 * 4 + x3) << oversampling_setting) >> 2;
  x1 = ac3 * b6 >> 13;
  x2 = (b1 * (b6 * b6 >> 12)) >> 16;
  x3 = ((x1 + x2) + 2) >> 2;
  b4 = (ac4 * (uint32_t)(x3 + 32768)) >> 15;
  b7 = ((uint32_t)up - b3) * (50000 >> oversampling_setting);
  p = b7 < 0x80000000 ? (b7 * 2) / b4 : (b7 / b4) * 2;
  
  x1 = (p >> 8) * (p >> 8);
  x1 = (x1 * 3038) >> 16;
  x2 = (-7357 * p) >> 16;
  *pressure = p + ((x1 + x2 + 3791) >> 4);
}

Данные температуры и давления рассчитываются одновременно (значения температуры используются для расчета давления). Оригинал статьи