Как изготовить барометр в домашних условиях

Самодельный барометр

Барометр купить не всегда удается, поэтому хочу предложить конструкцию домашнего барометра, который с некоторой точностью будет показывать атмосферное давление.
Барометр (см. рисунок) состоит из бутылки с прозрачным стеклом, стеклянной трубки и пробки. Бутылка на одну треть заполняется водой, лучше брать дистилированую воду, поскольку обычная через год зацветает. Воду можно слегка подкрасить. В пробке делается отверстие, в которое вставляется стеклянная трубка. Место соединения замазывается пластилином. Теперь остаётся заткнуть бутылку пробкой. Барометр готов. Когда атмосферное давление начнет изменяться, то изменится уровень воды в трубке. Если из трубки начнут выходить пузырьки воздуха, значит давление очень высокое, а это к ясной устойчивой погоде, в такое время бывает хороший клев. Если вода начнет выливаться через верх трубки, давление низкое, можно ждать бурю, а на рыбалку идти не стоит.

Такой барометр можно сделать из маленькой жестяной масленки с параллельными боковыми сторонами.

Подберите пробку, которая бы плотно закрывала единственное отверстие будущего барометра. До того как вы поставите пробку на место, в ней необходимо проделать отверстие такого диаметра, чтобы пропустить сквозь него прозрачную трубку-соломинку для коктейлей. Впрочем, лучше применить стеклянную трубочку с внутренним диаметром отверстия 1,5 — 2,0 мм.

Ёмкость на 2/3 заполняется подкрашенной водой, в отверстие вставляется трубка с пробкой, в трубке при этом

должно содержаться немного той же подкрашенной воды. При повышении атмосферного давления уровень жидкости в трубке будет подниматься, и наоборот.

Такой барометр закрепите на подставке с вертикальной линейкой. От градуировать его можно, снимая показания с настоящего барометра.

Вместо металлической емкости можно применить любую маленькую стеклянную бутылочку. После заполнения подкрашенной водой и установки пробки с трубкой, долейте в трубку немного воды. Так как корпус барометра жесткий, при повышении давления уровень воды будет понижаться, при понижении — повышаться.

Барометр из перегоревшей лампочки

Возьмите перегоревшую электрическую лампочку и там, где начинается цоколь с резьбовой частью, аккуратно просверлите небольшое отверстие диаметром 2-3 мм. Делать это следует очень осторожно, иначе баллон может треснуть или разбиться.
Вот самый простой способ сверления стекла. На точку, где вы наметили отверстие, нанесите каплю машинного или подсолнечного масла. Возьмите абразивный порошок от среднезернистой наждачной бумаги и подсыпьте его к масляной капле, чтобы получилась вязкая паста, чуть жиже зубной. Затем зажмите в патроне дрели медную проволоку. Диаметр ее должен соответствовать размеру отверстия, которое вы хотите просверлить. Цоколь лампы аккуратно зажмите в тисках. А стеклянную колбу оберните полотенцем или тряпкой. Сверлить нужно очень осторожно, прикладывая минимальное усилие.

Когда отверстие будет просверлено, залейте в него водопроводную воду, заполнив стеклянную колбу до половины. Затем добавьте в нее две-три капли чернил или кусочек грифеля химического карандаша и перемешайте. Барометр готов.

Остается подождать, пока внутренняя стенка колбы просохнет, и подвесить барометр между оконными рамами. Лучше всего с северной стороны, где на него не будут попадать прямые солнечные лучи. Если же окна выходят на юг, установите в верхней части окна. Через несколько часов можно снимать показания. Наш барометр может предсказывать погоду за сутки достаточно полно. Сплошная или переменная облачность ожидает нас, или пойдет дождь мелкий затяжной кратковременный, может, грозовой.
Правда надо знать некоторые особенности, чтобы расшифровать показания:

Если внутренние стенки лампочки покрылись мелкими каплями сконденсировавшейся воды — завтра будет сплошная облачность, но без осадков.

Как сделать барометр своими руками

Барометр отслеживает изменения атмосферного давления, сопровождающие наступление осадков, пасмурной или солнечной погоды. Предназначен для прогнозирования климатических условий в краткосрочной перспективе. Барометр всегда используют при подготовке к астрономическим наблюдениям, а рыбаки по его показателям определяют, когда будет лучший клев, так как рыба реагирует на перепады давления. Устройство всегда практичное в быту: подскажет пользователю как одеться, брать ли зонт, отменить или запланировать мероприятия. Метеочувствительные люди смогут подготовиться к изменениям климата. Рассмотрим способы, как сделать барометр самостоятельно и разновидности кустарных изделий.

Что такое барометр

Барометр — это измеритель атмосферного давления (дальше по тексту — атм. давл.), это основное устройство, прогнозирующее климатические изменения. По прибору можно определить приближение периода осадков, циклонов, пасмурной, влажной погоды, туманов.

Первый изобретенный барометр — это трубка с ртутью, запаянная с одного конца, а другим, открытым, погруженная в емкость с нею же. В такой конструкции вещество внутри колбы при увеличении атмосферного давления имеет свойство подниматься, при понижении — опускаться. На данное явление несколько веков назад обратил внимание ученый Торричелли.

Барометр основывается на свойстве веществ, материалов сжиматься/расширяться при изменениях атм. давл. Чувствительные элементы прибора: химические вещества (ртуть), мембраны из особых материалов. В электронных вариантах используют термокомпенсированные, тензометрические датчики, отображающие деформации с преобразованием показателей в электросигнал. Жидкостные и мембранные устройства значения показывают столбцом вещества внутри прозрачной трубки или стрелкой. Электронные приборы могут иметь стрелку, но чаще ЖК-табло.

Назначение

Приборы измерения атмосферного давления используются повсеместно в быту, на кораблях, при астрономических наблюдениях, на метеостанциях, в общем, везде, где потребуется ради интереса или в связи с рабочей или иной необходимостью предвидеть погоду, но только на ближайший период (8–12 ч., или на следующий день).

Барометром можно определить высоту возвышенностей (поэтому заводские изделия часто совмещают высотомер), так как давление меняется с высотой. Часто прибор измеряет и относительную влажность (гигрометр).

Особенности барометра, как читать показатели

За точку отсчета на шкале барометра обычно принимают усредненный показатель нормального атм. давл. для ясной обычной погоды — 750 мм. рт. ст., то есть от этой отметки отсчитывают движение вниз или вверх. Отметка может быть другой, она зависит от условий местности, от среднестатистического показателя для конкретной территории, например, такая линия будет иной в горных районах.

Недостаток барометра — невозможно на 100% предвидеть осадки, погоду, время появления, продолжительность. Слишком много факторов влияет на точность, например, температура, влажность, высота местности, рельеф, ветреность. Чем резче и сильнее выше/ниже движется стрелка, тем большая вероятность прогноза и скорость наступления явлений.

На метеостанциях показания барометров уточняются данными со спутников, статистикой, измерителями перечисленных факторов. Другой относительный недостаток: радиус действия барометра ограниченный (приблизительно до 30 км, при циклонах, ураганах может быть больше).

Итак, чем выше подвинется столбик жидкости или стрелка заползет на отметки в сторону увеличения, тем значительные осадки ожидаются: от пасмурной погоды до дождя, шторма, бури. Чем интенсивнее движение, тем быстрее погодные явления. Но это общее правило, ниже мы уточним нюансы.

На шкале заводских изделий есть не только цифры, но и соответствующие надписи (солнечно, туман, дождь, гроза и так далее), их можно скопировать (фото есть в интернете) для самоделок.

Для рыбаков обычно трактовка такая:

• столбик поднимается постепенно — ясная устойчивая погода, но надо учесть, что каждая рыба имеет свои нюансы поведения. А в общем, это к хорошему клеву. Но если показатель уже высокий или чрезмерно быстро увеличивается, рыбалка может не быть успешной;
• при низкой величине (пасмурно, дождь) активны хищные рыбы, при повышенной — мирные виды плывут к берегу и активно питаются.

Важные нюансы трактовки показаний барометра

Общий принцип понимания показаний правильный лишь отчасти, есть значительные нюансы, опишем их.

Читать показатели барометра не так просто, как это иногда отображают в некоторых источниках, укажем правильную трактовку с нюансами:

• давление в процессе роста — дождь, гроза; но когда вырастет, станет стабильным — начнет устанавливаться хорошая погода;
• в процессе понижения — самая хорошая погода; когда установится стабильно низким — начнутся осадки, но кратковременные, не сильные, а интенсивные появятся — см. предыдущий пункт.

Все дело в том, что области низкого атм. давл. — это циклоны. Вначале у них есть теплый сегмент с небольшой облачностью (обычно в верхнем ярусе, облака перистые, перисто-слоистые), осадки отсутствуют. Когда идет теплый фронт — есть вероятность маленьких осадков. Но во время холодного, а он идет следом, — осадки сильные, усиливается ветер. Давление растет, осадки после фронта могут стать затяжными (вплоть до дней без перерыва). После прохождения циклона устанавливается повышенное атм. давл., антициклон, поначалу там пасмурно, холодно с осадками (шлейф от минувшего циклона), которые исчезают через день-два. Облачность начинает понижаться, среда прогревается, и в теплом сегменте антициклона становится солнечно. Давление понемногу падает, соответственно, после антициклона — ожидайте очередного циклона, цикл повторяется.

Единицы измерений

Международная единица измерения — 1 Па (1 Н/м²). Но также используют бары (1 бар = 100 000 Па или 0.1 мПа). Шкалы бытовых барометров часто в миллибарах. Таким образом, 100 000 Па = 100 кПа — 1 бар = 1 000 мбар = 1 000 гПа.

Виды барометров

Барометры с жидкостью, химическими составами в роли чувствительного вещества. Ртутную разновидность не будем рассматривать, так как вещество чрезвычайно опасное, к тому же труднодоступное. В самоделках применяют подкрашенную простую или дистиллированную воду. Устройства основываются на «принципе Э. Торичелли»: жидкость опускается/понижается в трубке, вставленной открытым концом в емкость с таким же веществом, реагируя на изменения атмосферного давления.

Механические, они же анероиды. Из гибкой (часто гофрированной) тонкостенной коробочки, сильфона — анероидной капсулы из медно-берилловых и подобных сплавов. Данный узел помещают внутрь герметичного корпуса, где создается разряжение, и он настолько чувствительный, что колебания давления за его пределами расширяют или сжимают его, двигая толкатель со стрелкой на шкале.

Электронный (цифровой). В основе — термокомпенсированные, тензометрические сенсоры. Подобные детекторы ставят в электровесы. Работа элементов базируется на пъезорезистивных свойствах микроскопической полоски из кремния, функционирующей как тензометр, то есть она способная реагировать на малейшие колебания, напряженности, усилия поверхности.

Контроллер (микросхема) обеспечивает возможность разных настроек, анализирует сигнал сенсора и выводит его цифрами на дисплей. Обычно такой заводской прибор оснащен комплексом датчиков и функций, измеряет не только давление, но и температуру, влажность, показывает время, дату. Цифровые барометры очень распространенные в последнее время для быта, по форм-фактору напоминают собой электронные часы. Это самые точные измерители, покажут величину до 0.2 мВ/кПа и лучше.

Для самодельных электронных измерителей потребуется откалиброванный заводской тензодатчик.

Способы изготовления своими руками барометров

Жидкостный барометр в домашних условиях своими руками собрать можно чрезвычайно простыми методами, большинство из них сводятся к такой общей конструкции: запаянная сверху трубочка, открытым концом вставленная в емкость с жидкостью. Соломинка тоже наполняется некоторым количеством воды. Есть более элементарные способы, например, из лампочки, где прогноз показывает конденсат на стенках.

Совсем простой метод для создания подобия анероида: пустая банка с крышкой из резиновой мембраны от обычного шарика. Для экстремальных условий применяют ветки хвойного дерева, они имеют свойства подниматься/опускаться при разном атм. давл.

Для более сложных вариантов — электронных — потребуются навыки пайки, работы с радиодеталями, опыт создания печатных плат и запчасти в виде тензодатчиков, диодов, микроконтроллеров (Arduino, LM 3914), других радиодеталей.

Ниже постараемся отобразить все самые известные самоделки.

Анероид из дешевого манометра

Анероид можно сделать, если взять запчасти от иных измерительных приборов, у которых есть часть со спецсплава, реагирующая на давление, например, из манометра. Подойдет только механическая модель с нижней, обычно круглой (небольшой цилиндр), частью-блоком, именно там расположена чувствительная мембрана.

Входной штуцер устройства припаян к круглой нижней части манометра с гофрированной коробкой (сильфоном), реагирующей на атм. давл. сжиманием/расширением, двигая стрелку на шкале через толкатель.

1. Прогреваем штуцер паяльником, герметично запаиваем.
2. Ждем, пока коробочка охладится до комнатной температуры, произойдет ее сжимание – давление сравнится с атмосферным.
3. После указанной манипуляции при падении давления сильфон будет сокращаться, при росте – расширяться.
4. Шкалу переписывают — 160 мм — на 760, 200 — 700, 120 — 800, — поскольку теперь при повышении измеряемой величины указатель будет подвигаться против ч. с. Старые значения заклеивают бумагой, зарисовывают корректором. Новые надписи пишем вручную или сканируем фото заводского изделия, изменяем фотошопом и распечатываем.
5. Ослабляем стопорный винт, фиксирующий штуцер. Проворачиваем последний по ч. с. Пока стрелка не покажет деление, соответствующее нормальному атм. давл. в местности (стандартно 750, данные есть на сайтах метеослужб).
6. Штуцер в нужном положении фиксируем стопорным винтом, положение указателя может измениться — шкала не будет абсолютно точной, но нам главное фиксировать интенсивность изменений давления, поэтому данный минус малозначим.

Подобным образом можно соорудить анероид из сильфонов из бериллиевой бронзы из высоковакуумных затворов вакуумных установок как на фото ниже. Но такие запчасти доступные не всем. На изображении 12-ступенчатая конструкция, что обеспечивает показания с точностью до 0.05%.

Из бутылки, колбы

Барометры из бутылок часто применяют рыбаки, чтобы определить, будет ли клев, атмосферное давление влияет на поведение рыб, провоцирует на жор или на уменьшение активности.

Но также такие кустарные устройства используют для любой ситуации, когда требуется спрогнозировать погоду.

• колба, бутылка из стекла или пластика (объем может быть разным обычно от 0.5 л);
• трубочка для коктейлей, соломинка как можно длиннее;
• дистиллированная вода. На емкость 0.5 л хватит 150–200 гр., если объем больший/меньший, то в подобной пропорции;
• краситель (пищевой, чернила, марганцовка и прочее), чтобы столбец был заметным.

Можно изловчиться и собрать прибор, имея только какой-либо острый предмет, чтобы пробить отверстие в крышечке сосуда. Но комфортнее работа будет с ножом, термоклеем (хорошо, если есть пистолет для него), стойкий к смыванию маркер, шприц (игла не потребуется).

1. Делаем отверстие в крышечке сосуда, под соломинку.
2. Наполняем емкость дистиллированной водой, окрашиваем.
3. Маркером на трубке делаем шкалу.
4. Помещаем соломинку в сосуд так, чтобы конец торчал на 3–4 см., от дна — 1–2 см.
5. Уплотняем соединение термоклеем. Для герметизации можно применить любые другие материалы, а также использовать пробку от бутылки с вином.
6. Закачиваем шприцом немного воздуха внутрь.

Для самодельных измерителей атм. давл. применяют любые колбы, пластиковые бутылки. Во всех случаях они, как и соломинка, должны быть прозрачными. Алгоритм создания такой, как мы описали выше.

Можно взять не дистиллированную, а обычную кипяченую воду, но ее периодически надо менять из-за протухания.

Из масленки

Потребуется жестяная масленка, любая, но лучше приплюснутая по вертикали, с вытянутыми боковыми торцами. Подбирают пробку под отверстие, закрывают его, но сначала проделывают в заглушке отверстие под тонкую соломинку для коктейлей. Подойдет также стеклянная трубка (1.5–2 мм), от посуды для химической, медицинской отрасли. Впрочем, можно взять и более толстую: попробовать насадить ее (а не вставить) на носик масленки, но потребуется хорошо уплотнить такое соединение, например, эпоксидкой, холодной сваркой, резиновой прокладкой.

Сосуд наполняется на 2/3 подкрашенной водой. Трубка с пробкой вставляется, к прозрачной части приделывается шкала (бумага, пластик, обычная линейка). Градуировку можно скопировать с заводского изделия. Соломинка при этом должна быть немного заполненная жидкостью. Принцип традиционный: давление растет — столбец идет вверх, и наоборот.

Из лампочки, с принципом росы

Подойдет любая лампочка. Около самой кромки цоколя сверлят маленькое отверстие 2–3 мм. Его можно сделать шуропевертом или специальными мини-дрелями с тонким сверлом, ручными бурчиками.

Эффективный способ с проволокой. На точку сверления наносят каплю машинного, подсолнечного масла или солидола с абразивом от среднезернистой наждачки. Должна получиться вязкая густая паста. Зажимают в патроне дрели медный провод, диаметром равным отверстию. Цоколь лампы фиксируют в маленьких ручных тисках, место зажима и колбу заворачивают перед этим ветошью, тряпкой. Сверлят, прикладывая минимальный натиск.

Через отверстие заливают воду до половины колбы, добавляют туда любой краситель (чернила, марганцовка). Отверстие заделывают пайкой (стекло легко плавится зажигалкой «печкой») или акриловым клеем, эпоксидкой, изолентой. Барометр собран.

Далее, ждут, пока подсохнут стенки изнутри. Подвешивают барометр в удобном месте поближе к улице, например, между оконными рамами.

Лучшая сторона — северная, где на баллон не будут падать прямые солнечные лучи. Если окна сморят на юг, то подвешивают в верхней их части. Период, на который барометр покажет погоду — около суток.

Через пару часов можно смотреть показания:

• внутренние стенки покрылись мелкой росой — сплошная облачность, пасмурно, но без осадков;
• средний конденсат с сухими полосками между каплями — переменная облачность;
• крупные капли — кратковременные осадки;
• крупный сплошной конденсат сверху донизу, капли укрупняются, стекают вниз — гроза;
• роса только у поверхности жидкости, горловина сухая — дождь пойдет стороной, в 30–50 км от локации замеров;
• если идет дождь, а стенки сухие — завтра ясная, солнечная погода;
• конденсат только на северной стороне — завтра после обеда осадки.

Пользоваться барометрами с замерзающей жидкостью, конечно же, можно лишь при температуре воздуха выше нуля.

Из хвойной ветки, шишки

Ветки хвойных пород деревьев имеют свойство опускаться/подниматься при изменении атмосферного давления. Не имеет значения живая или мертвая такая стрелка.

Ветку желательно взять с сегментом ствола, так она будет стабильнее и с большим диапазоном движений. Указатель закрепляют любым удобным способом. Около конца стрелки ставят линейку, размеченную полоску, можно использовать стену, откос. Стрелка не должна прикасаться ни к чему. Наблюдают за погодой и сопоставляют ее изменения с положением ветки, соответственно полученным данным подписывают сегменты градуировки.

Сосновые, еловые шишки имеют свойство раскрываться в ясную погоду и закрываться при пасмурном климате. Желательно взять крупные плоды.

Из шприцов, капельниц

• шприцы — 2 шт. по 10 мл;
• трубка от капельницы;
• настенный термометр, желательно с крупной шкалой наподобие линейки;
• дощечка 16×25 см;
• бумага миллиметровая;
• для фиксации элементов: скотч, силиконовый клей, кнопки, гвозди.

Процесс создания виден на ниже представленных схемах. Место установки для сделанных самоделок должно быть без переменчивых условий в доме: подальше от форточки, солнечных лучей, нагревателей, влажности. Наполняют систему кипяченой водой при комнатной t° (+18…+25° C). Поршень верхнего шприца ставят на отметку в 7 мл, второй без толкателя заполняют полностью. После процедуры первым устанавливают уровень в трубке на отметке (на шкале она посередине), равной стандартному атмосферному давлению в местности. Обычно таковое составляет 750 мм. рт. ст., поэтому маркируют указанную линию этими цифрами.

Больший объем воздуха — 98%, находится в шприце сверху, остальное в трубке. Давление повышается, происходит сжатие, что поднимает уровень воды в капилляре, и наоборот. Шаг шкалы в 1 мм в наших примерах сделан равным 1 мм. рт. ст., второй шприц располагают на одном уровне с ней.

Вместо воды можно использовать подсолнечное масло:

Первое время, наблюдая соответствие положений столбца и погодных условий, записывают их, таким способом подписывают градуировку. Снимать показания рекомендовано при t° воздуха +18° C.

Из банки и шарика

Пустую банку накрывают резиной из обычного шарика, на нее скотчем крепят соломинку, деревянную шпажку.

Принцип четко показан на изображении:

Разница давлений внутри и снаружи приподнимает/опускает сплошную накрывку-мембрану, соответственно, двигается указатель, около конца которого ставят шкалу.

Материалы и пример реальной сборки:

Электронные (цифровые) барометры своими руками

Откалиброванный на заводе тензодатчик и дискриминатор — основа цифрового прибора. Эти и другие компоненты можно приобрести на Aliexpress, в радиомагазинах, в интернете.

Электронный барометр своими руками собирается на базе микродатчиков, микросхем (контроллеров). Нам потребуется тензосенсор MPX 2200 AP. При нормальном давлении 1 000 гПа напряжение на его выходе равно 100×0.2 мВ = 20 мВ. Можно также к схеме приспособить вольтметр, но для нашей ситуации в этом нет необходимости, так как в большинстве случаев достаточно наблюдать изменения в сторону повышения/понижения. Индикатор сделаем в форме шкалы из нескольких светодиодных элементов.

Потребуются, кроме указанных, такие элементы:

Питания на сенсор подается от «кроны» 9 В (выводы 1 и 3). Для экономии заряда цепь содержит выключатель обычный или микро. Импульс с детектора поступает дифференциальному усилителю из 2 операционных усилителей DA2.1 и DA2.2 в корпусе, это микросхема LM324. Данный элемент предназначен для усиления амплитуды импульса тензосенсора в 50 раз.

R4 — «переменник» для точной регулировки, стоящий между резисторами с R1 и R2 (номиналы одинаковые). Учитывая коэф. усиления при 1 000 Па (100 кПа), на выходе дифусилителя будет 0.2×100×50 = 1000 мВ = 1 В.

С чувствительным вольтметром (цифровым) с шириной градуировки 2 В становится доступным пересчет измеренного напряжения, снимаемого между выходами 7 и 14 LM324, в значения атм. давл. Для визуализации контроля используется дискриминатор LM3914 с 10 компараторами, каждый подсоединенный одним входом к выводу (5), другие контакты идут на резистивный делитель (на промежуточные его точки).

Потенциал на четвертом выводе обозначает нижний порог измерения давления, а верхний выставляется посредством изменения потенциала «переменником» R5 на объединенных выходах 6 и 7. Им надо задать напряжение приблизительно 1.1 В относительно выхода 8, таким образом, верхняя граница индикации атм. давл. составит 1060 мбар, что подходит нам.

Как работать с индикатором

Индикация имеет такой порядок: вращая селектор «переменника» R6, устанавливаем на вводе 5 контроллера LM3914 потенциал, при котором диоды HL5 и 6 включаются. Если замеряемая величина растет, то элементы от HL7 до HL10 поочередно начинают светиться, и наоборот, уменьшение давления, обозначающее скорые осадки, сопровождается понижением напряжения на пятом выходе микросхемы. Начнут поочередно вниз включаться HL4…HL1.

Схема платы, рекомендации

Ниже схема-шаблон платы для монтажа платы:

Желательно брать индикаторные световые элементы с разным цветом, чтобы они несли функциональную нагрузку: внизу белые, вверху — красные, в середине — исходная точка, желтые. Схема LM для нашего прибора работает как DOT точка — при деактивированном выводе 9, питание идет только на период индикации давления при нажатии клавиши «Измерение». Точная калибровка для наших целей не так уж и важна, достаточно сделать наибольшую чувствительность, чтобы микросхема реагировала на малейшие колебания давления.

Цифровые модули и сборки на Arduino

Сборку можно осуществить из цифровых барометрических модулей-сенсоров. Делают такие приборы на основе микроконтроллера Arduino, также надо докупить дисплей к такой сборке и все необходимые сопутствующие детали. Все нужное есть на Aliexpress, подобных площадках.

Продаются уже готовые цифровые барометрические модули с обвязкой, например, 32-х разрядные, стоимость около 30 долл.

Рассмотрим только основы таких устройств, так как вариантов их много и им посвящены отдельные статьи.

Схема подключения контактов (есть разные варианты поэтому уточняем в сети, читаем инструкции изделий, смотрим схемы для конкретных моделей микроконтроллеров и модулей):

Самодельный цифровой барометр в сборе на монтажной пластине-основе:

Варианты схем-чертежов для сборки метеостанции с барометром на Arduino:

Обычно сборки на Arduino и на подобных микросхемах являются не просто барометрами, а мини-метеостанциями, измеряющими давление, высоту, температуру, влажность, показывающие часы, дату:

Как сделать барометр своими руками?

Сделать барометр своими руками под силу каждому. Самодельные модели из еловых веток, лампочки или электронные устройства могут с достаточной точностью фиксировать изменения атмосферного давления. А для их сборки не нужны специальные инструменты и особые знания.

Меры предосторожности

Главное при изготовлении такого прибора – соблюдать технику безопасности. Работать нужно в хорошо проветриваемом помещении с постоянной температурой. Желательно использовать защитные очки и перчатки.

И главное – не бойтесь фантазировать. Тогда барометр, который вы сделаете своими руками, будет не только функциональным, но и стильным.

Конечно, точность самодельного прибора будет ниже, чем у промышленных образцов. Но ее будет достаточно для предсказывания погоды на ближайшее время.

Да и не всегда перемена давления провоцирует смену погоды, это тоже нужно учитывать.

Способы изготовления

Приборы для определения изменения давления можно собрать из самых простых материалов, которые можно найти в любом доме. Они могут пригодиться в домашних или полевых условиях, на даче или для рыбалки. Например, если давление медленно возрастает, клев будет хорошим, а если оно уже высокое или быстро растет – рыбалка не увенчается успехом.

Простейшие модели барометров можно собрать из нескольких подручных предметов.

Из лампочки накаливания

Для изготовления барометра в лампе необходимо просверлить отверстие диаметром 2-3 мм, обязательно в колбе возле стыка с ней металлического цоколя. Для того чтобы это сделать, нужно нанести каплю машинного масла на место будущего отверстия и затем развести его абразивным порошком до вязкого состояния.

Его можно взять от наждачной бумаги. Затем, прилагая минимальные усилия, сверлить стекло медной проволокой нужного диаметра.

Для сверления желательно обмотать цоколь мягким материалом, например, несколькими слоями ткани или бумаги, и аккуратно закрепить в тисках. Желательно добиться полной неподвижности, иначе при сверлении может возникнуть вибрация (особенно если патрон на дрели не очень точно центрирует сверло), и тонкое стекло может треснуть.

Или можно сверлить обычным сверлом, полностью погрузив лампу в воду. Тогда нужно крепко держать лампу руками, а работу проводить не одному. В обоих случаях применяется электродрель.

После этого через отверстие вытряхните, насколько получится, нить накаливания, а затем вымойте и высушите лампу. Заполните емкость дистиллированной водой до половины колбы. Можно использовать насыщенную ионами серебра «святую» воду.

Жидкость обязательно должна быть очищенной, иначе она зацветет. Для большей наглядности вы можете добавить в нее немного марганцовки или чернил с авторучки.

Правила пользования таким барометром:

• мелкими каплями покрыты стенки колбы – завтра будет облачно, но без осадков;
• хорошо видны средние капли, между которыми есть сухие вертикальные промежутки – ожидается переменная облачность;
• если капли крупные – будет небольшой дождь;
• капли текут сверху вниз, сливаясь друг с другом – будет гроза;
• капли есть только у поверхности воды, а возле цоколя сухо – осадки будут, но на расстоянии от вас;
• когда стенки полностью сухие, а за окном дождь – завтра будет хорошая погода;
• влажность только на северной стороне колбы – дождь будет после обеда;
• стенки сухие, а дождя нет – погода будет отличной.

Если нужен более удобный прибор со стрелкой – тогда вам подойдут другие конструкции.

Из еловой ветки

Определить изменение давления можно, глядя на ветви ели и других хвойных деревьев. Перед дождем они опускаются, а перед солнечной погодой поднимаются. Такие свойства сохраняются даже у сухой ветки.

Для изготовления барометра понадобится основа в виде буквы «Г». Ее можно сделать из досок или фанеры, размер определяется величиной ветки. На основание желательно прикрепить резиновые ножки.

На стенку нужно приклеить шкалу, нарисованную на картоне или плотной бумаге.

Далее приготовьте ветку длиной около 10 см. Снимите с нее все иголки, за исключением одной. Далее прикрепите ее на основание так, чтобы иголка могла свободно перемещаться вдоль шкалы.

Затем прибор нужно проградуировать. Для этого на шкале при ясной солнечной погоде нанесите метку. Другую метку нужно сделать во время сильного дождя. Ну и разделите расстояние между ними на несколько равных частей и поставьте черточки. Прибор готов.

Из шишки

Не хочется отламывать ветку от дерева? Не беда, для оригинального барометра отлично подойдет крупная еловая или сосновая шишка. Принцип действия основан на том, что она может открываться в ясную погоду и закрываться перед дождем.

Основа ничем не отличается от предыдущей конструкции. Вместо ветки на нижнюю грань крепится шишка, к одной из чешуек которой нужно приклеить картонную или бумажную стрелку. Конструкция основания и способ градуировки аналогичны варианту из ветки.

Из бутылки или стеклянной банки

Когда рядом нет леса, хороший барометр можно сделать из большой стеклянной бутылки или банки. Пластиковая тара не подойдет, так как она не обладает достаточной жесткостью. К выбранной емкости нужно найти деревянную или резиновую пробку, которая плотно ее закрывает.

Для начала сделайте в пробке отверстие и вставьте в нее стеклянную трубку, которая должна доходить почти до дна. Ее диаметр должен быть достаточно большим, чтобы при перепадах давления через нее не выливалась вода.

Подойдет и прозрачная пластиковая соломинка, но результат будет хуже. Крепить ее можно герметиком, пластилином, скотчем или термоклеем. Главная задача – обеспечить герметичность так, чтобы воздух не мог попасть в бутылку через стыки.

Далее следует залить подкрашенную воду на 2/3 бутылки. Затем откорректируйте давление воздуха внутри прибора, если уровень воды не дошел до середины трубки. Делать это надо, когда атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. Для этого нужно вдуть воздух через трубку или, для большей точности, использовать шприц с иголкой.

После этого проградуируйте прибор, сверившись с заводской моделью или по прогнозу погоды. Общее правило – при повышении давления уровень жидкости в трубке падает, и погода будет солнечной.

Иногда вода из соломинки может выливаться. В этом случае давление атмосферы низкое, а внутри прибора – высокое. Значит, нужно выпустить лишний воздух. Когда из нее выделяются пузырьки, то давление воздуха внутри необходимо повысить. А если попеременно наблюдаются оба этих явления, уменьшите количество воды либо найдите более широкую трубку.

Из жестяной масленки

Это более компактный вариант, по принципу действия аналогичный устройству из бутылки. Точность его измерения ниже.

Прибор состоит из масленки, пробки и стеклянной трубки. Для изготовления проделайте в пробке отверстие и вставьте в него трубку. После этого заполните масленку подкрашенной водой и закройте пробкой. Промажьте все стыки герметиком или термоклеем, для уплотнения можете даже использовать резину с детского надувного шарика.

Вообще, подобную конструкцию можно соорудить и из медицинских шприцев. Но подойдут для этого только стеклянные, которые сложно найти. Точность измерения у таких устройств будет еще ниже.

Можно ли сделать электронный барометр?

Можно, при этом сборка не отличается сложностью, с ней справится даже начинающий радиолюбитель. Компоненты для его изготовления можно купить на любом радиорынке. Такие устройства обладают большей точностью измерения и удобством использования, стильным дизайном и компактными размерами.

Датчиком нашего прибора служит пластина из кремния, которая работает 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 питания 9 V. Для экономии заряда прибор работает только при нажатии кнопки питания и показывает изменение атмосферного давления в большую или меньшую сторону относительно абсолютного значения. Эта величина задается вручную при известном давлении атмосферы.

На рисунке показана принципиальная схема прибора.

Для усиления сигнала тензометра в схеме используется дифференциальный усилитель, состоящий из двух операционных усилителей DA2.1 и DA2.2 в корпусе (LM 324). Для точной их работы предусмотрен переменный резистор R4. Выходное напряжение усилителя составляет около 1 V.

Для удобства список деталей и их характеристики сведены в таблицу.

Самое сложное для изготовления – печатная плата. Она выполнена на одностороннем фольгированном стеклотекстолите. Ее схема представлена ниже.

Самодельную плату можно сделать из кусочка фанеры, не до конца вбив в будущие узловые точки небольшие гвоздики. Дорожки в этом случае прокладываются с помощью изолированной проволоки. Монтаж такой «платы» весьма трудоемкий, и ее надежность будет ниже печатного варианта. Но для бытовых целей такой вариант вполне приемлем.

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

Для настройки прибора при известном атмосферном давлении медленно покрутите движок резистора R6 так, чтобы при нажатой клавише питания светились средние светодиоды HL5 и HL6. Это будет соответствовать средней точке отсчета.

При повышении атмосферного давления загорятся диоды от HL7 до HL10, при этом чем больше разница, тем больше диодов светится. При его снижении начнут светиться диоды с HL4 до HL1.

Для увеличения наглядности блоки диодов HL1 – HL4, HL5 – HL6, и HL7 – HL10 можно сделать разноцветными. Для корпуса можно использовать распределительную коробку, при этом ее необязательно делать герметичной.

Рекомендации

Любой барометр крайне чувствителен к перепадам температуры, поэтому располагать его нужно на северной стороне комнаты, в окне между стеклами. Если окна выходят на юг, тогда его нужно вешать на верхней части рамы.

Приборы, в которых используется вода, будут хорошо работать только в теплое время года. На зиму их лучше переносить в комнату.

Точность таких моделей сильно зависит от размера. Чем он больше – тем больше показания прибора соответствуют действительности, но тем сложнее поместить устройство в окне.

Кроме того, следите за перепадами температуры. При ее резких колебаниях тонкое стекло может треснуть, и прибор безнадежно испортится.

Как изготовить барометр в домашних условиях

Самый простой способ сверления стекла: на точку, где вы наметили отверстие, нанесите каплю машинного или подсолнечного масла; возьмите абразивный порошок от среднезернистой наждачной бумаги и подсыпьте его к масляной капле, чтобы получилась вязкая паста, чуть жиже зубной; зажмите в патроне дрели медную проволоку (диаметр ее должен соответствовать размеру отверстия, которое вы хотите просверлить); цоколь лампы аккуратно зажмите в тисках, а стеклянную колбу оберните полотенцем или тряпкой.

Осторожно просверлите отверстие, прикладывая минимальное усилие. Залейте в него водопроводную воду, заполнив стеклянную колбу до половины, затем добавьте в нее две-три капли чернил или кусочек грифеля химического карандаша и перемешайте – барометр готов.

Когда внутренняя стенка колбы просохнет, можно подвесить барометр между оконными рамами, а лучше всего с северной стороны, где на него не будут попадать прямые солнечные лучи. Если окна выходят на юг, установите в верхней части окна и через несколько часов можно снимать показания. Барометр может предсказывать погоду за сутки достаточно полно. Сплошная или переменная облачность ожидает нас, установится ли жара, или пойдет дождь мелкий затяжной кратковременный, может, грозовой.

Необходимо знать некоторые особенности, чтобы расшифровать показания такого барометра:

1) внутренние стенки лампочки покрылись мелкими каплями сконденсировавшейся воды – завтра будет сплошная облачность, но без осадков.

Посмотреть