У процесі створення аматорських конструкцій можуть знадобитися прилади і обладнання, придбати які найчастіше непросто. У таких випадках на допомогу приходить кмітливість, і умільці роблять все необхідне своїми руками. Ми розповімо про те, як можна зробити справжній самописець-терморегистратор з старого електрокардіографа типу ЭК1Т-03М (рис. 1).
Цей прилад може знадобитися для вимірювання і реєстрації температури конкретної області (деталі) протягом деякого часу. Пояснимо на прикладі. Збираючи потужний комп'ютер своїми руками, ви можете зіткнутися з проблемою перегріву процесора. Для його охолодження потрібно система охолодження, яка завідомо виключить ризик виходу з ладу "комп'ютерного мозку". Добре, якщо ви володієте відповідною методикою розрахунків. А якщо ні? Можна, звичайно, відразу включити комп'ютер і подивитися - "згорить" процесор чи ні?
Навряд пі вас задовольнить сумний результат такого експерименту... Набагато краще перевірити працездатність системи охолодження в модельних умовах, вимірюючи зростання температури радіатора, з яким згодом буде контактувати процесор. Використовуючи при цьому модельний джерело тепла і терморегистратор, ви легко зможете підібрати параметри конструкції, при яких процесор буде гарантований від перегріву.
Рис. 1. Зовнішній вигляд приладу: 1 - кнопка включення мережі; 2 - індикатор включення мережі; 3 - регулятор напруги пера; 4 - вилка для підключення кабелю відведень; 5 - перемикач відведень; 6 - регулятор зміщення пера; 7 - кнопка калібрування; 8 - кнопка перемикання швидкості; 9 - кнопка заспокоєння; 10 - кнопка запису; 11 - перемикач чутливості
Корисно згадати про принцип дії саморобного терморегистратора. В техніці добре відомі способи вимірювання температур за допомогою термоелектричних термометрів (термопар). Термопара являє собою два провідники з різного матеріалу, що становлять загальну електричну ланцюг (див. рис. 3). Якщо температури місць з'єднань (спаїв) термопари неоднакові, то виникає термо-ЕРС - і по ланцюгу протікає струм. Термо-ЕРС тим більше, чим більше різниця температур спаїв. Поєднавши термопару з самописцем, отримаємо пристрій, дозволяє фіксувати зміни температур з плином часу.
Одноканальний електрокардіограф ЭК1Т-03М непогано підходить для цілей реєстрації термо-ЕРС термопар. Дійсно, електрокардіограф призначений для вимірювання напруги в діапазоні від 0,03 до 4 мілівольт (мВ). Чутливість приладу встановлюється перемикачем і може складати 5, 10 і 20 мм/мВ. При швидкості руху стрічки самописця в 25 мм/с рулону термобумаги 50-метрової довжини (рис. 2) вистачає приблизно на півгодини безперервної роботи, що для аматорських цілей ніж достатньо.
Рис. 2. Рулон термобумаги довжиною 50 метрів забезпечує 30 хвилин безперервної записи показань приладу
Використання електрокардіографа як реєстратора температури, по суті, не вимагає ніяких переробок. Необхідно тільки мати додатково одну або кілька термопар і знати, як виконати всі необхідні підключення. Незважаючи на те, що до електрокардіографу зазвичай додається інструкція, зупинимося на деяких основних моментах, важливих з точки зору вимірювання температур.
Насамперед, необхідно підключити до приладу мережевий кабель і так званий "кабель відведень", зазвичай складається з п'яти проводів різного кольору. Згідно інструкції, при вимірюванні кардіограм дроти кабелю відведень приєднуються до електродів: R червоний - на правій руці; L жовтий - на лівій руці; F зелений - на лівій нозі; N чорний - на правій нозі; З білий - на грудній клітці. Для вимірювання температур будемо використовувати пари проводів, відповідні трьом стандартним відведенням: 1. R червоний - L жовтий (рука - рука); 2. R червоний - F зелений (права рука - ліва нога); 3. L жовтий - F зелений (ліва рука - ліва нога).
На верхній панелі приладу є перемикач, який встановлює режим вимірювання за певним номером відведення.
Встановлюємо перемикач в положення 1-го відведення і приєднуємо до червоного і жовтому проводах висновки термопари. Місця з'єднання проводів і термопар опускаємо у термос з льодом (нижче ми пояснимо, для чого це робиться). Аналогічно приєднуються термопари для двох інших відведень - до них є відповідні положення перемикача. Терморегистратор майже готовий до роботи.
Де взяти термопару? Виготовити її можна і самостійно за технологією, багаторазово описаної в технічній літературі, і зупинятися на цьому докладно навряд чи має сенс. Але якщо у вас є мультиметр, то подивитеся всередину його фірмової упаковки. Багатьом і невтямки, що додається до приладу подвійний тонкий дріт у білій оплітці з крихітним кулькою на кінці якраз і є термопарою.
Перед тим як робити запис показань термопар за допомогою терморегистратора, слід оцінити діапазон можливих вимірів температури. Згадаймо - електрокардіограф ЭК1Т-03М призначений для вимірювання напруги в діапазоні від 0,03 до 4 мілівольт (мВ). При цьому термо-ЕРС хромель-копелевых термопар в діапазоні температур від 0 до 100°С змінюється від 0 до 6,9 мВ. Тобто такими термопарами, в даному випадку, логічно вимірювати температури в кілька десятків градусів. Термо-ЕРС хромель-алюмелевых термопар в діапазоні температур від 0 до 100°С змінюється від 0 до 4,09 мВ. Отже, з'являється можливість реєструвати за допомогою електрокардіографа температури до 100°с. Якщо ж використовувати спеціальні платинородиевые термопари, то верхня межа визначається температури наблизиться до 500°С.
При вимірах за допомогою термопар необхідно пам'ятати про поправку на холодний спай (рис. 3).
Рис. 3. Типи термопар: 1 - гарячий спай; 2 - холодний спай; 3 - холодні спаї (хромель; алюмель; мідь)
Справа в тому, що в процесі вимірювання температури один спай ланцюга термопари, так званий холодний спай, повинен перебувати при 0°С (у термосі з льодом), а інший - гарячий спай - в середовище, температуру якого треба виміряти. Таблиці термо-ЕРС різних термопар складені саме для випадку, коли холодний спай знаходиться при 0°с. Якщо з яких-небудь причин не вдається помістити холодний спай в середовище з температурою 0°С і він перебуває при кімнатній температурі (наприклад, при 20°С), то в цьому випадку виникає термо-ЕРС відповідає різниці температур гарячого і холодного спаїв і при визначенні температури потрібно ввести так звану поправку на холодний спай. Для цього слід виміряну термо-ЕРС скласти з термо-ЕРС, що відповідає температурі холодного спаю (20°С), і по отриманому значенню визначити температуру, використовуючи табличні дані.
Перед включенням приладу необхідно встановити у відсік стрічкопротягувального механізму рулон реєструючої термобумаги. Запис сигналу буде проводитися спеціальним тепловим пером, яке в процесі роботи нагрівається приблизно до 300°С. Електрокардіограф має спеціальну кнопку калібрування "1mV", натискання якої дозволить записати на стрічку спеціальні калібрувальні сигнали, що вказують на чутливість приладу (рис. 4). Кнопкою "М" запускається стрічкопротяжний механізм реєстратора і теплове перо записує на стрічці зміна термо-ЕРС термопари.
Рис. 4. Запис калібрувального сигналу 10 мм/мВ
На рис. 5 наведена запис показань хромель-копелевой термопари при ежесекундном опусканні її в ємність з підігрітою водою. Добре видно зростання і падіння температури гарячого спаю при встановленій чутливості і калібрувальному сигналі 10 мм/мВ. Реєстратор-реєстратор температури на базі старого кардіографа працює.
Рис. 5. Запис коливань температури до 10-15 градусів
Література