Три изобретателя
Сказать сегодня, кто же именно создал термометр — довольно сложно. Изобретение термометра приписывают сразу многим учёным — Галилею, Санторио, лорду Бэкону, Роберту Фладду, Скарпи, Корнелию Дреббелю, Порте и Саломону де Каус. Это обусловлено тем, что многие учёные одновременно работали над созданием аппарата, который бы помог измерить температуру воздуха, почвы, воды, человека.
В собственных сочинениях Галилея нет описания этого прибора, но его ученики засвидетельствовали, что в 1597 году он создал термоскоп — аппарат для поднятия воды при помощи нагревания. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой. Разница между термоскопом и современным термометром в том, что в изобретении Галилея вместо ртути расширялся воздух. Также по нему можно было судить только об относительной степени нагрева или охлаждения тела, так как шкалы у него ещё не было.
Парниковый термометр, 1798 год. Фото: www.globallookpress.com
Санторио из Падуанского университета создал своё устройство, при помощи которого можно было измерять температуру человеческого тела, но прибор являлся столь громоздким, что его устанавливали во дворе дома. Изобретение Санторио имело форму шара и продолговатую извилистую трубку, на которой были нарисованы деления, свободный конец трубки заполняли подкрашенной жидкостью. Его изобретение датировано 1626 годом.
В 1657 году флорентийские учёные усовершенствовали термоскоп Галилео, в частности снабдив прибор шкалой из бусин.
Позже учёные пытались усовершенствовать прибор, но все термометры были воздушные, и их показания зависели не только от изменения температуры тела, но и от атмосферного давления.
Первые термометры с жидкостью были описаны в 1667 году, но они лопались, если вода замерзала, поэтому для их создания начали использовать винный спирт. Изобретение термометра, данные которого не обусловливались бы перепадами атмосферного давления, произошло благодаря экспериментам физика Эванджелиста Торричелли, ученика Галилея. В результате термометр наполнили ртутью, перевернули, добавили в шар подкрашенный спирт и запаяли верхний конец трубки.
Принцип работы
Прибор Галилея был очень простым. Он состоял из стеклянной трубки, к концу которой был припаян стеклянный шарик. Немного подогрев шарик, свободный конец трубки Галилей опускал в сосуд с водой. Когда воздух в шарике остывал, давление воздуха в нём становился меньше, и вода под воздействием атмосферного давления поднималась вверх по трубке. И в зависимости от того, на какую высоту поднималась вода, можно было определить температуру. Этот прибор назвали термоскопом. Конечно, он тоже показывал весьма приблизительные значения температуры. Кроме того, его показания зависели от величины атмосферного давления.
Единая шкала и ртуть
Долгое время учёные не могли найти исходные точки, расстояние между которыми можно было бы разделить равномерно.
Как исходные данные для шкалы предлагались точки оттаивания льда и растопленного сливочного масла, температура кипения воды и некие абстрактные понятия вроде «значительная степень холода».
Термометр современной формы, наиболее пригодной для бытового применения, с точной шкалой измерения создал немецкий физик Габриэль Фаренгейт. Он описал свой способ создания термометра в 1723 году. Изначально Фаренгейт создал два спиртовых термометра, но потом физик принял решение применить в термометре ртуть. Шкала Фаренгейта базировалась на трёх установленных точках:
- первая точка равнялась нулю градусов — это температура состава воды, льда и нашатыря;
- вторая, обозначенная как 32 градуса, — это температура смеси воды и льда;
- третья — температура кипения воды, равнялась 212 градусам.
Позже шкала была названа в честь своего создателя.
Но окончательно установил обе постоянные точки — тающего льда и кипящей воды — шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий в 1742 году. Он поделил расстояние между точками на 100 интервалов, цифрой 100 была отмечена точка таяния льда, а 0 — точка кипения воды.
Сегодня шкала Цельсия используется в перевёрнутом виде, то есть за 0° стали принимать температуру плавления льда, а за 100° — кипения воды.
По одной из версий, шкалу «перевернули» современники и соотечественники, ботаник Карл Линней и астроном Мортен Штремер, уже после смерти Цельсия, но по другой — Цельсий сам перевернул свою шкалу по совету Штремера.
В 1848 году английский физик Вильям Томсон (лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы температур, где точкой отсчёта служит значение абсолютного нуля: -273,15 °С — при этой температуре уже невозможно дальнейшее охлаждение тел.
Уже в середине XVIII века термометры стали предметом торговли, и изготавливались они ремесленниками, но в медицину термометры пришли гораздо позже, в середине XIX века.
Простой цифровой термометр своими руками / Habr
Наткнулся недавно в интернете на интересный материал, идея заинтересовала, но после сборки отказалась корректно работать, погуглив дальше наткнулся на другой вариант, который и представляю.
Простой цифровой термометр с подключением через COM-порт.
Рабочий вариант схемы был найден здесь. Для сборки данного девайса понадобятся следующие компоненты: 1) Термодатчик DALLAS DS1820 — самая главная часть всей схемы, датчиков можно прицепить несколько параллельно. По описанию каждый сенсор имеет собственный 64 битный ID, что позволяет использовать одновременно 100 сенсоров на шине, длиной 300 м, проверить не довелось, но два датчика на шине длиной 5 метров успешно работают. 2) Стабилитроны на 3.9V, 6.2V, 5.6V, самой минимальной мощности — они компактнее. 3) Диод Шоттки, использовал 1N5818 в количестве 2шт. 4) Диод 1N4148 — 1шт. 5) Резистор 1,5кОм, 0,25Вт — 1шт. 6) Конденсатор 10мкФ, 16V — 1шт. 7) 9-контактный разъем COM-порта, тип — мама. 
Корпус для разъема. 9) Паяльник, припой, и прямые руки =)
Компоненты необходимо собрать по следующей схеме:
Для людей не подкованных в электронике стоит отметить что на всех диодах/стабилитронах полоска на корпусе обозначает катод. Из следующей картинки можно понять как необходимо монтировать детали. На корпусе конденсатора есть пометка полярности — не ошибетесь, резистор полярности не имеет, паяем как хотим. Выводы датчика расположены следующим образом:
Монтаж можно вести прямо на разъеме, при некоторой сноровке, достаточно плотный монтаж можно уместить в корпусе разъема, что несомненно удобно и практично.
Посмотреть на Яндекс.Фотках
Посмотреть на Яндекс.Фотках
Подключать несколько датчиков нужно параллельно, в итоге получается примерно вот такая штуковина Посмотреть на Яндекс.Фотках Датчик на конце можно залить эпоксидкой и ему не будут страшны условия за окном.
Термометр готов, и что особенно приятно, все работает без какой либо калибровки сенсоров. Для считывания показаний термометра потребуется программа digitemp, она есть в репозитариях популярных дистрибутивов Linux, установить сложности не составит. Также у нее есть официальный сайт. Для пользователей Gentoo стоит отметить что для данной схемы необходимо собрать пакет с опцией USE=»ds9097″ emerge digitemp
Далее запускаем инициализацию программы командой digitemp_DS9097 -i -s /dev/ttyS0 На выводе видим следующее: DigiTemp v3.5.0 Copyright 1996-2007 by Brian C. Lane GNU Public License v2.0 — www.digitemp.com Turning off all DS2409 Couplers .. Searching the 1-Wire LAN 10E89CA3000800B2 : DS1820/DS18S20/DS1920 Temperature Sensor 10C162A300080096 : DS1820/DS18S20/DS1920 Temperature Sensor ROM #0 : 10E89CA3000800B2 ROM #1 : 10C162A300080096 Wrote .digitemprc Программа нашла два датчика, значит устройство работает верно.
Теперь можно считать информацию со всех датчиков командой digitemp_DS9097 -a -s /dev/ttyS0 Получаем следующие данные: DigiTemp v3.5.0 Copyright 1996-2007 by Brian C. Lane GNU Public License v2.0 — www.digitemp.com Mar 28 18:29:00 Sensor 0 C: 6.38 F: 43.47 Mar 28 18:29:01 Sensor 1 C: 26.50 F: 79.70
Для удобства интеграции в систему мониторинга можно использовать следующий вариант: /usr/bin/digitemp_DS9097 -c /root/.digitemprc -t 0 -s /dev/ttyS0 -q -o «%.2C» Считывает показания нулевого сенсора и без лишней мишуры выводит сухие цифры, для считывания других датчиков можно менять параметр -t.
Устройство было подключено к серверу, где уже давно его ждала система мониторинга cacti, теперь можно наблюдать такие интересные графики:
Видно когда в комнате было открыто окно и как медленно под вечер опускается температура на улице. =)
Устройство делалось исключительно ради интереса, но оно может принести и практическую пользу, у меня в комнате появился термометр и теперь одеваясь с утра на работу не нужно идти на кухню для того, чтобы посмотреть сколько градусов за окном.
В планах написать апплет для панельки gnome, который будет брать информацию с сервера и выводить на панель текущую температуру.
habr.com
Современные термометры
Если в XVIII веке был «бум» открытий в области систем измерения температуры, то сегодня всё активнее ведутся работы по созданию способов измерения температуры.
Статья по теме
Чем померить температуру? Выбираем градусник Область применения термометров крайне широка и имеет особое значение для современной жизни человека. Термометр за окном сообщает о температуре на улице, термометр в холодильнике помогает контролировать качество хранения продуктов, термометр в духовке позволяет поддерживать температуру при выпекании, а градусник — измеряет температуру тела и помогает оценить причины плохого самочувствия.
Градусник — самый распространённый вид термометра, и именно его можно найти в каждом доме. Однако ртутные градусники, бывшие когда-то ярким открытием учёных, сегодня постепенно уходят в прошлое как небезопасные. Ртутные градусники содержат 2 грамма ртути и обладают самой высокой точностью определения температуры, но нужно не только правильно с ними обращаться, но и знать, что делать, если градусник вдруг разобьётся. Читайте подробнее о том, как правильно утилизировать ртуть из градусника >>
На замену ртутным градусникам приходят электронные или цифровые термометры, которые работают на основе встроенного металлического датчика. Также есть специальные термополоски и инфракрасные градусники. Читайте подробнее о плюсах и минусах разных градусников >>
Сделай сам: электронный термометр своими руками
Сегодня мы расскажем, как своими руками сделать электронный термометр из трех деталей.
Очень простой и достаточно точный термометр можно сделать, если у вас случайно завалялся старый стрелочный амперметр со шкалой 100 мкА. Для этого потребуется батарейка и всего две детали.
Температура измеряется датчиком LM 35. Этот интегральный кремниевый датчик включает в себя термочувствительный элемент — первичный преобразователь температуры и схему обработки сигнала, выполненные на одном кристалле и заключенные в пластмассовый корпус, такой, как, например, у КТ 502 (ТО- 92). У датчика LM 35 есть конструктивная разновидность с теми же параметрами, но иной цокалевкой и теплоотводом, что очень удобно для контактных измерений температуры. Выходное напряжение датчика LM 35 пропорционально шкале Цельсия (10мВ/ С). При температуре 25 градусов этот датчик имеет на выходе напряжение 250 мВ, а при 100 градусов на выходе 1,0 В. Обозначение датчика несколько необычно. Цоколевка приведена на рисунке.
На схеме датчик изображают прямоугольником с обозначением типа прибора и нумерацией выводов. Схема термометра приведена на рисунке и столь проста, что не требует пояснений. Собранный термометр должен быть откалиброван. Включите схему. Датчик LM 35 плотно прижмите к резервуару ртутного градусника, например с помощью изоленты, укутайте место соединения или просто положите все под подушку. Так как любые тепловые процессы инерционны, придется подождать с полчаса или больше, чтобы температуры датчика и градусника выровнялись, затем потенциометром установите стрелку микроамперметра на цифру, соответствующую температуре градусника. Вот и все. Термометром можно пользоваться.
В авторском варианте для тарировки был использован градусник от 0 до 50 градусов Цельсия с ценой деления 0,1 градус, поэтому термометр получился достаточно точным. К сожалению, найти такой градусник проблематично. Для грубой тарировки можно просто положить датчик рядом с термометром, измеряющем скажем температуру в помещении, подождать часа два и выставить нужную температуру на шкале микроамперметра. Если точный градусник все же найдется, то в качестве индикатора вместо стрелочного прибора можно использовать цифровой мультиметр, например китайский ВТ-308В, тогда показания температуры можно будет считывать до десятых долей градуса. Для тех, кто хочет ознакомиться с интегральными датчиками подробно- простите сайт kit-e.ru или rcl-radio.ru (искать LM 35).
Автор статьи “Сделай сам: электронный термометр своими руками” Георгий Меньшиков
Смотрите так же:
samodelka.info
Механический (аналоговый) тип
Недорогие механические термометры просты в уходе и эксплуатации. Они входят в заводскую комплектацию многих моделей электрических и газовых плит.
Для отображения градусов используется шкала или циферблат. Такие приборы могут давать показания с достаточно большой погрешностью. Аналоговые градусники встраиваются в конструкцию духовки, подвешиваются на специальные крепления или устанавливаются на решётку печки.
Преимущества механических термометров:
- невысокая стоимость;
- простота конструкции;
- лёгкая очистка;
- не требуют периодического обслуживания.
Недостатки:
- низкий класс точности;
- короткий срок службы;
- температуру можно определить только после полного прогрева духовки.
Основная причина недостатков аналоговых градусников заключается в их конструкции. В результате постоянной деформации металла при изменении температуры, лежащей в основе принципа работы таких приборов, точность показаний постепенно снижается, а со временем прибор окончательно выходит из строя.
ПРОСТОЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ТЕРМОМЕТР
Конструкция простого электронного термометра описана в журнале «Юный техник» №3 за 1985 г. в статье Ю. Пахомова «Электронный термометр» (с. 68 — 71). Тем, кто не имеет пока возможности осилить измерители температуры на микроконтроллерах, рекомендуем собрать такую схемку. Термометр выполнен по мостовой схеме, где термочувствительным элементом являются, включенные последовательно, диоды VD1 и VD2. Когда мост уравновешен напряжение между точками А и Б равно нулю, следовательно микроамперметр PA1 покажет ноль. При повышении температуры, падение напряжения на диодах VD1 и VD2 уменьшается, баланс нарушается, а микроамперметр покажет наличие тока в цепи.
Принципиальная схема простейшего термометра
В качестве датчика температуры можно применять различные диоды, использованы Д220, но в статье указывается, что подойдут КД102-104, Д226. Постоянные резисторы R1, R2, R5, R6 типа МЛТ-0.25 или МЛТ-0,125. В качестве подстроечных резисторов R3 и R4 использованы СП3-39А, это недостаток конструкции, т. к. термометр требует периодической калибровки, для чего приходится разбирать всю конструкцию. Лучшим вариантом было бы использование полноразмерных переменных резисторов с выводом их ручек на переднюю панель прибора. Микроамперметр PA1 любой, с током полного отклонения 50-200 мкА. Выключатель питания SA1 любого типа. Светодиод VD3 служит для индикации включения термометра, он также может быть любым, например мигающим. Желательно, чтобы светодиод был маломощным и не расходовал заряд батареи в пустую.
