ترمومتر الأشعة تحت الحمراء هو جهاز للأشخاص الأذكياء. الجزء الأول

درجة الحرارة هي أهم كمية فيزيائية لقياس تم ابتكار طرق عديدة لها. توضح هذه المقالة طريقة عدم الاتصال لقياس درجة الحرارة باستخدام ترمومتر الأشعة تحت الحمراء MT4004.
من ناحية ، الجهاز سهل التشغيل للغاية: وجه مقياس الحرارة إلى الشيء ، واضغط على الزر - ستحصل على النتيجة ، وسيصبح حلمك حقيقة! لذا غنت مجموعة "التكنولوجيا".
ولكن لماذا أنت لست سعيدا؟



هذا لأن مالك مقياس الحرارة يجب أن يكون لديه بعض المعرفة من أجل تحديد درجة الحرارة بشكل صحيح (ولكن من الأفضل مقارنة ذلك) واستخدام الجهاز بمهارة. سيساعد مقياس الحرارة على تقليل تكاليفه وحتى إنقاذ الحياة.
يتم وصف هذه المعرفة والتطبيق العملي والدقائق في العمل مع مقياس حرارة الأشعة تحت الحمراء في المقالة. لن تستغني عن تحليل مثير للجهاز مع دراسة الدواخل الخاصة به.

هل يمكنني التحقق من تشغيل جهاز التحكم عن بعد باستخدام ميزان حرارة؟
يعتقد أن النحل والفراشات تجد زهرة بالرائحة أو اللون. وماذا عن النسخة "الحرارية"؟
كيف سيساعد مقياس الحرارة على تقليل استهلاك وقود السيارة؟
تفجير أم لا لتبريد الشاي أو الحساء (تطبيق ممتاز)؟
لماذا عند إطعام الطفل تأخذ العصيدة من حافة الطبق؟
كيف تقيس متوسط ​​درجة الحرارة في المستشفى؟
هل البيرومتر يقيس درجة حرارة الهواء؟
كيفية العثور على أنبوب (كابل) الأرضية الدافئة؟
لماذا نتجمد في مهب الريح؟

الثعابين والأزرار والمفارقة في الغلاية

إذا كنت لا تأخذ في الاعتبار أنواع الإنتاج المختلفة بما يتوافق مع الأنظمة التكنولوجية ، فإن الغالبية العظمى من الناس يعرفون بالتأكيد عددًا قليلاً من درجات الحرارة: ذوبان الجليد ، وجسم الشخص السليم ، والمياه المغلية.
ولكن حتى هذه الأرقام المألوفة 0 و 36.6 و 100 لها انحرافات. تختلف درجة حرارة الجسم في أماكن مختلفة ، وتعتمد درجة غليان الماء على الضغط الجوي ، وما إلى ذلك.
درجة حرارة كل شيء آخر تثيرنا عند مستوى "البرد الحار" والأهم من ذلك ، بحيث لا تتجاوز الإطار المعتاد.

يمكن للشخص تحديد درجة الحرارة على مسافة غير مباشرة من خلال أجهزة السمع (الهسهسة) ، والرائحة (المحترقة) والرؤية (الفرار).
لكن القناة الرئيسية هي 16000 مستقبل حراري منتشرة في جميع أنحاء الجسم ، وبفضلها تشعر بإشعاع حراري من الشمس ونار نار وبطارية تسخين. تحتوي
أفعى الجرذان على مستقبلين لهما حساسية أعلى من الأشعة تحت الحمراء من البشر ، مما يسمح لهما بالصيد في الظلام الدامس.

لتوسيع قدرته على قياس درجة الحرارة عن بعد ، اخترع رجل مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء ، أحدها هو نموذج MT4004 ، والذي يسمح بقياس سريع لدرجة حرارة السطح.



لأخذ القياس ، اضغط على زر الطاقة "ON" الموجود بجوار المؤشر.
بضغطة قصيرة ، سيأخذ مقياس الحرارة قياسًا ويسجل النتيجة لمدة 15 ثانية - حتى يتم إيقاف تشغيل الجهاز ، وهو مناسب لتحديد درجة الحرارة في الأماكن التي يصعب الوصول إليها. قبل الإيقاف ، يظهر المؤشر نقش "oFF".
إذا استمر الضغط على زر "ON" ، يتحول مقياس الحرارة إلى وضع القياس المستمر بتردد مرتين في الثانية. السرعة المختارة تجعل من السهل قراءة القراءات المحدثة.
بشكل عام ، يحتوي الجهاز على زرين. والثاني هو "C / F" ، الموجود على ظهر العلبة ومخفي في أحشاء الجهاز. يتم الوصول إليه من خلال ثقب في الجسم باستخدام مسواك أو مباراة مدببة قليلاً. يتيح لك الزر عرض درجة الحرارة بالدرجات المئوية أو فهرنهايت. لتبديل وضع العرض ، قم بتشغيل مقياس الحرارة بالضغط لفترة وجيزة على الزر "ON" ، ثم اضغط على الزر "C / F". في بلدنا ، لا يتم استخدام درجات فهرنهايت عمليا.
نطاق التشغيل لمقياس الحرارة هو -27.4 ... +428 درجة فهرنهايت (-33 ... +220 درجة مئوية) ، لذلك لا يمكن تصوير فيلم " 451 درجة فهرنهايت ". بالنسبة لآلات حرق الورق ، يكتب الجهاز "Hi" ، مما يعني أنه تم تجاوز الحد الأقصى للقياس.
في القطب الجنوبي ، سيكتب الجهاز "Lo".
في اختبارين ، تم العثور على نقش "Er2" - عندما قطع مقياس الحرارة تيارًا من الهواء بدرجة حرارة 650 درجة مئوية وعندما اقترب كثيرًا من مصباح الراحة الغازي. ربما كان جهاز استشعار ارتفاع درجة الحرارة. من المنطقي أن نقش "Er1" يجب أن يكون موجودًا ، ولكن لم يبدو لي (ربما للأفضل؟).

إبريق الشاي ليس فقط سمة من اختصاصي مبتدئ. تشير هذه الكلمة أيضًا إلى حاوية لتسخين المياه.
قياس درجة حرارة غلاية الغليان. لسوء الحظ ، لا يتم ملاحظة نفاثة البخار الصافرة في الصورة ، لكنها (مثل الغوفر غير مرئية). من قراءات الصك والتبعياتدرجة حرارة الغليان من الارتفاع قد يعتقد المرء أن القياسات تؤخذ على ارتفاع 22.5 كم. ولكن في الواقع ، كل شيء يحدث أقل بكثير ، لأن عامل التشغيل مرئي بدون بدلة فضائية.



إذا تم استخدام الغلاية نفسها في رحلات التخييم ، فاعتمادًا على درجة سخامتها ، عندما يغلي الماء ، سترتفع درجة حرارة العلبة إلى 95 ... 98 درجة.
ما الذي تغير باستثناء السناج الذي يظهر على جدران الوعاء؟
هذه الظاهرة ، المتناقضة للوهلة الأولى ، يتم شرحها ببساطة. في نفس درجة الحرارة ، تنبعث الأسطح المختلفة بشكل مختلف: بعضها أقوى ، والبعض الآخر أضعف.

دراسة الأشعة تحت الحمراء وتعقيد قياسها

الإشعاع هو إشعاع يمكن تأينه ، ثم يتم استخدام مقاييس الجرعات لقياسه ، والذي سيتم مناقشته لاحقًا. في قصة اليوم، يشير إلى الإشعاع الحراري (الأشعة تحت الحمراء) الإشعاع، والتي تقاس عن طريق الإشعاع البيرومتر .

على الرغم من أن البشرية استخدمت الإشعاع الحراري في وقت أبكر بكثير من اكتشافها في عام 1800 ، فقد بدأت دراسة مكثفة لنطاق الأشعة تحت الحمراء للموجات الكهرومغناطيسية منذ تلك اللحظة بفضل عالم الفلك الإنجليزي ويليام هيرشل.

في نطاق درجة الحرارة من الصفر المطلق (غير شامل) إلى Planck one ، تصدر جميع الأجسام إشعاعًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء للموجات الكهرومغناطيسية.
وفقا لقانون ستيفان - بولتزمان، تتناسب الكثافة الإجمالية الإجمالية لإشعاع التوازن والانبعاثية الإجمالية للجسم الأسود مع درجة الحرارة الرابعة.
لذلك ، من خلال قياس قوة الإشعاع ، يمكنك تحديد درجة حرارة السطح.
ولكن إلى جانب حقيقة أن العنصر الحساس لمقياس الحرارة الإشعاعي لا يعمل في نطاق الإشعاع بأكمله ، هناك عدد من العوامل الأخرى ولكن ...
1. قانون ستيفان بولتزمان يعني إجمالي كمية الطاقة المشعة. تم وصف توزيع الطاقة عبر طيف الإشعاع في صيغة بلانك المصاغة عام 1900. حتى في نفس درجة الحرارة ، يتكون الإشعاع من العديد من الانبعاثات ذات أطوال موجية مختلفة ، ولكن هناك حد أقصى واحد في الطيف.
2. يعتمد موضع الحد الأقصى في الطيف على درجة حرارة الجسم ويحدده قانون إزاحة فيينا . مثال: في النطاق المرئي ، عندما يتم تسخين المعدن ، يتحول إلى اللون الأحمر ، ومع زيادة درجة الحرارة ، تختفي منطقة الإشعاع إلى المنطقة عالية التردد ، وتغير اللون إلى اللون الأزرق ، والذي يستخدمه الحدادون والمتخصصون في عملهم.
تعني عبارة "جلب إلى الحرارة البيضاء" - الاحماء إلى حد كبير. ومن غير المستحسن القيام بذلك مع الناس.
من المهم بالنسبة لنا أنه مع تغير درجة حرارة الجسم ، تتغير قوة الإشعاع الحراري عند تردد تشغيل المستشعر (المستقبل) لمقياس الحرارة ، ويجب أخذ ذلك في الاعتبار عند القياس ، خاصة للأجهزة ذات نطاق قياس واسع.
3. وفقا لقانون الإشعاع Kirchhoff، فإن نسبة انبعاث أي جسم إلى قدرته على الامتصاص هي نفسها لجميع الأجسام عند درجة حرارة معينة لتردد معين ولا تعتمد على شكلها وطبيعتها الكيميائية.
انتبه إلى الكلمات "عند درجة حرارة معينة". بالنسبة لدرجات الحرارة المختلفة ، يختلف هذا المعامل - حتى بالنسبة لجسم واحد.
يمتص الجسم الأسود كل حادثة الإشعاع عليه ، وبالتالي فإن انبعاثه يساوي الوحدة أيضًا.
من وجهة نظر الديناميكا الحرارية ، فإن جميع الأجسام الحقيقية الأخرى ليست سوداء ، ولكنها رمادية (حتى لو كانت تبدو لنا سوداء أو غير مرئية) - لديها القدرة على امتصاص أقل من الوحدة ، وبالتالي فإن انبعاثها أقل أيضًا من الوحدة.
في دراسة أولية للإشعاع الحراري للمواد المختلفة ، تم إثبات هذه الحقيقة في عام 1804 بمساعدة مكعب ليزلي أجوف مملوء بالماء الساخن ، حيث يتم تغطية الجدران العمودية بطبقة من مواد مختلفة: الذهب والفضة والنحاس والسخام. يتميز جانب السناج (بالقرب من الجسم الأسود) بقدرة إشعاعية أكبر بكثير من الثلاثة الأخرى.
في إبريق الشاي ، الذي تم عرضه أعلاه ، لا يوجد ذهب وفضة ، ولكن جوهر العمليات مشابه.

اخترع بيتر فان موشنبروك (مؤلف أول مكثف يدعى "Leiden Bank") عام 1731 مقياس بيرومتر ضوئي يتم فيه تحديد درجة حرارة الجسم حسب اللون والسطوع.

تتناول هذه المراجعة مقياس حرارة إشعاعيًا ، يقيس قوة (شدة) الإشعاع الحراري في نطاق واحد من طيف الإشعاع ، تُحسب على أساسه قيمة درجة الحرارة.
هناك أيضًا مقاييس بيرومترية ذات نسبة طيفية (ملونة) مع العديد من المستقبلات التي تعمل في أجزاء مختلفة من الطيف. يعتمد مبدأ تشغيلها على اعتماد سطوع الطاقة على درجة الحرارة في عدة مناطق من الطيف في وقت واحد.

ظهر أول بيرومتر محمول عام 1967. ومنذ ذلك الحين ، حدث تحسن في خصائص الوزن والحجم ودقة القياس وقدراته.

الجهاز وتحليله

40 جرامًا - هذا ناتج عن وزن ميزان حرارة ، حيث تبلغ الأبعاد الكلية 86.5 × 19.4 × 14.8 ملم مقارنة بإصبع البنصر وتتجاوز حجم بطارية AA قليلاً.



من ناحية ، بالنسبة لمثل هذا الطفل ، تكون الكتلة كبيرة جدًا ، لكن العلبة المعدنية ، بالإضافة إلى الجمال والمتانة والقوة ، لها وظيفة مهمة أخرى - فهي تسمح للجهاز بضبط درجة الحرارة المحيطة بسرعة ، مما يحسن دقة القياس.
يسمح الحجم المصغر للحالة بالقياسات في الأماكن التي يصعب أو يستحيل فيها الوصول إلى البيرومترات الأخرى.

في البشر ، يتم تحديد الكتلة الكبيرة من خلال التغذية الجيدة. وماذا يغذي ترمومتر الأشعة تحت الحمراء؟
تتكون بطارية الطاقة من خليتين قلويتين (منغنيز - زنك) من النوع LR44 ، النظير: L1154 ، A76 ، G13 ، (حجم الإطار 357) بجهد 1.5 فولت وسعة 150 مللي أمبير.
مع عناصر الفضة والزنك من النوع V357 ، SR44 ، بجهد تشغيل 1.55 فولت وسعة تصل إلى 200 مللي أمبير في الساعة ، لم يتم اختبار تشغيل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء.
على سبيل التجربة ، تم اختبار بطاريات ZA675 (PR44) الهوائية - الزنك بجهد 1.4 فولت وسعة 650 مللي أمبير! عند فحص الجهد ، وجد أن العنصر الذي تم شراؤه للتو ، صالح حتى يوليو 2017 ، ينتج فقط 1.01 فولت. كان الفكر الأول هو إعادتهم إلى البائع ، لكن الثانية جاءت ، مما ساعد في العثور على فيلم مثير للاهتمام. لا يقال بشكل صريح عن الجهد المنخفض ، ولكن بعد تقشير الفيلم الواقي الذي يمنع الهواء من التدفق ، بدأ الجهد في الزيادة وبعد بضع دقائق ارتفع إلى 1.4 فولت ، وهو المعيار لهذا النوع من البطاريات - حقيقة مثيرة للاهتمام ، لا يعرفها عامة الناس .

يتم تثبيت العناصر في المقصورة ، والتي يتم فتح الوصول إليها بعد فك غطاء الكروم.
تظهر ملصقات البطارية والتثبيت الصحيح في الصورة داخل المقصورة.



يوجد داخل الغلاف الرقم التسلسلي للمنتج. لا يتم لصق لوحة الترخيص بالجزء الرئيسي من الجهاز ، ولكن وجودها يمنح المنتج صلابة.



يوجد على جسم الجهاز علامة "CE" ، تؤكد أن المنتجات تمتثل لمعايير السلامة الأوروبية للبشر والممتلكات والبيئة.

تؤدي دراسة الأجزاء الداخلية للحالة إلى فكرة أنه لا يمكن إزالة لوحة الجهاز إلا من خلال حجرة البطارية.
فشلت محاولة ربط الغلاف البلاستيكي المحيط بالبطارية بسلك على شكل حرف L. والسبب هو أن الزجاج الواقي الذي يغطي مؤشر LCD للجهاز تم تركيبه مع العلبة المعدنية ويمنع بدء الحركة.



تظهر المشابك الجانبية على هذا "الزجاج" البلاستيكي ، لذلك نشأت الفكرة أنه من أجل تفكيكها كان من الضروري سحبها لأعلى. تم تنفيذ المحاولة باستخدام شفرة كتابية رقيقة ، ثم (عند ظهور شق) سكين عادي ، وفي النهاية تم استخدام مفك رقيق.
نتيجة العملية: تلف نصلين لسكين كتابي (إنه ليس مؤسفًا) ، وكسر مزلاج واحد على الزجاج (إنه مؤسف) ، وظهرت خدوش على الزجاج (الكثير من الشفقة) ، وفقد الترمومتر مظهره قليلاً (للأسف). هذا هو السبب في أن تحليل الجهاز أمر مرغوب فيه في نهاية جميع تجارب التصوير.
بعد أن اخترق المفك بين الزجاج الواقي والمؤشر ، "سقط" الجدار المقابل للزجاج الواقي داخل العلبة المعدنية ... أصبح من الواضح أن مصمم هذا المنتج استخدم حلاً يجعله معجبًا (المصمم).
التفكيك ليس سهلاً ، ولكنه بسيط للغاية! لا حاجة إلى التكيف ، ويرجع التثبيت إلى الخصائص النابضة للغطاء البلاستيكي والمجمع الحالي ، مما يرفع الزجاج الواقي إلى فتحة نافذة العرض.

لتفكيك ميزان الحرارة MT4004 ، يجب عليك:
1. إزالة البطاريات.
2. خفض قضيب الضغط المطاطي للزر الموجود أسفل الغلاف لتسهيل الطرد اللاحق ؛
3. اضغط بإصبع على الزجاج الواقي للمؤشر بحيث يقع أسفل الجسم ويدفع داخل الجهاز من خلال حجرة البطارية.

بعد إزالة الغلاف البلاستيكي ، لدينا الصورة التالية ، والتي توضح أيضًا بطاريات الزنك الهوائية مع فتحات لاستيعاب الهواء ، بالإضافة إلى زجاج به عين مكسورة.



الجانب الخلفي من الأكمام.
وحدة التحكم مصنوعة في تصميم خالي من الرصاص ومليئة بمركب.
اللوحة مصقولة ، ووسم الورق على وحدة التحكم ، بالإضافة إلى علامة على اللوحة.
بالإضافة إلى الأشياء الصغيرة ، من تفاصيل تحديد الهوية هناك:
93C46V1 - شريحة EEPROM تسلسلية مع تنظيم 64 سجلًا من 16 بتًا أو 128 تسجيلًا من 8 بتات ، السعة الإجمالية 1.024 بت. جهد التغذية من 1.8 إلى 5.5 فولت. لا يمكن أن يتناسب البرنامج مع مثل هذا الحجم. على الأرجح ، يحتوي على ثوابت لمعايرة جهاز استشعار معين.
مكثف مستطيل بحجم كبير نسبيًا مع التسمية 104J63 ، والتي تمثل 0.1 μfFh63V.
زر التشغيل "ON".
هناك برغي واحد مفقود ، حيث لا توجد مساحة للتثبيت في المشبك.



استنادًا إلى المظهر ، يتم استخدام مستشعر تناظري مشابه لـ TPS333 ، يعمل في النطاق من 5 إلى 14 ميكرومتر (ميكرومتر) ، كعنصر حساس في مقياس الحرارة .



على الجانب الآخر من اللوحة توجد: مؤشر LCD ، 32768 هرتز كوارتز وزر "C / F" (جسمه أعلى من زر "ON").



لا توجد شكاوى حول جودة اللحام والتجميع والتركيب ، ويتم كل شيء على مستوى عال.

في الجزء الثاني ، من المتوقع إجراء تجارب مثيرة للاهتمام باستخدام مقياس الحرارة هذا.
ألبوم صور " ترمومتر الأشعة تحت الحمراء " مع العديد من الصور الفوتوغرافية ، بما في ذلك الصور غير المدرجة في مراجعة ترمومتر الأشعة تحت الحمراء.
رابط إلى الصفحة حيث يمكنك التعرف على المواصفات الفنية وطرق التطبيق المختلفة وشراء ترمومتر الأشعة تحت الحمراء MT4004.

تابع المقال: "أن تنفخ أو لا تنفخ ، وتجارب أخرى مع ترمومتر الأشعة تحت الحمراء ."

Source: https://habr.com/ru/post/ar380591/