Termometer inframerah adalah perangkat untuk orang pintar. Bagian 1

Suhu adalah kuantitas fisik paling penting untuk pengukuran yang banyak metode telah dirancang. Artikel ini menjelaskan metode non-kontak untuk mengukur suhu menggunakan termometer inframerah MT4004.
Di satu sisi, perangkat ini sangat mudah dioperasikan: arahkan termometer ke objek, tekan tombol - Anda akan mendapatkan hasilnya, dan impian Anda akan menjadi kenyataan! Jadi menyanyikan grup "Teknologi".
Tapi kenapa kamu tidak bahagia?



Ini karena pemilik termometer harus memiliki pengetahuan untuk menentukan dengan benar (tetapi bahkan lebih baik - membandingkan) suhu dan menggunakan perangkat dengan terampil. Termometer akan membantu mengurangi biayanya dan bahkan menyelamatkan nyawa.
Pengetahuan ini, aplikasi praktis dan kehalusan dalam bekerja dengan termometer inframerah dijelaskan dalam artikel ini. Ini tidak akan dilakukan tanpa analisis perangkat yang menarik dengan mempelajari bagian dalamnya.

Dapatkah saya memeriksa pengoperasian remote control menggunakan termometer?
Dipercayai bahwa lebah dan kupu-kupu menemukan bunga dengan bau atau warna. Dan bagaimana dengan versi "termal"?
Bagaimana termometer membantu mengurangi konsumsi bahan bakar kendaraan?
Untuk meniup atau tidak mendinginkan teh atau sup (aplikasi premium)?
Mengapa saat memberi makan seorang anak mengambil bubur dari tepi piring?
Bagaimana mengukur suhu rata-rata di rumah sakit?
Apakah pyrometer mengukur suhu udara?
Bagaimana menemukan tabung (kabel) dari lantai yang hangat?
Mengapa kita membeku karena angin?

Ular, kancing dan paradoks ketel.

Jika Anda tidak mempertimbangkan berbagai jenis produksi sesuai dengan rezim teknologi, maka sebagian besar orang tahu pasti hanya beberapa nilai suhu: es yang mencair, tubuh orang yang sehat, air mendidih.
Tetapi bahkan angka-angka yang akrab ini 0, 36.6 dan 100 memiliki penyimpangan. Suhu tubuh di tempat yang berbeda berbeda, titik didih air tergantung pada tekanan atmosfer, dll
. Suhu segala sesuatu yang lain menggairahkan kita pada tingkat "panas-dingin" dan yang paling penting, sehingga tidak melampaui kerangka yang biasa.

Seseorang dapat menentukan suhu pada jarak tidak langsung melalui organ pendengaran (mendesis), bau (terbakar) dan penglihatan (melarikan diri).
Namun saluran utamanya adalah 16.000 reseptor panas yang tersebar di seluruh tubuh, berkat itu terasa radiasi termal dari Matahari, api unggun, dan baterai pemanas.
Ular memiliki dua reseptor yang memiliki sensitivitas inframerah lebih tinggi daripada manusia, yang memungkinkan mereka untuk berburu dalam kegelapan total.

Untuk memperluas kemampuannya mengukur suhu dari jarak jauh, seorang pria menemukan termometer inframerah, salah satunya adalah model MT4004, yang memungkinkan pengukuran cepat suhu permukaan.



Untuk melakukan pengukuran, tekan tombol daya "ON" yang terletak di sebelah indikator.
Dengan menekan sebentar, termometer akan melakukan pengukuran dan mencatat hasilnya selama 15 detik - hingga perangkat dimatikan, yang sesuai untuk menentukan suhu di tempat yang sulit dijangkau. Sebelum mematikan, indikator menunjukkan tulisan "oFF".
Jika tombol "ON" ditekan terus, termometer beralih ke mode pengukuran kontinu pada frekuensi dua kali per detik. Kecepatan yang dipilih memudahkan untuk membaca bacaan yang diperbarui.
Secara umum, perangkat memiliki dua tombol. Yang kedua adalah "C / F", yang terletak di bagian belakang kasing dan disembunyikan di perut perangkat. Akses ke sana adalah melalui lubang di tubuh dengan tusuk gigi atau korek api yang runcing. Tombol ini memungkinkan Anda untuk menampilkan suhu dalam derajat Celcius atau Fahrenheit. Untuk mengganti mode tampilan, hidupkan termometer dengan menekan sebentar tombol "ON", lalu tekan tombol "C / F". Di negara kita, derajat Fahrenheit praktis tidak digunakan.
Kisaran pengoperasian termometer adalah -27,4 ... +428 derajat Fahrenheit (-33 ... +220 Celsius), sehingga film " 451 derajat Fahrenheit " tidak dapat direkam. Untuk pembakar kertas, instrumen menulis "Hai", yang berarti bahwa batas pengukuran atas terlampaui.
Di kutub selatan, perangkat akan menulis "Lo".
Dalam dua tes, tulisan "Er2" ditemukan - ketika termometer memotong aliran udara dengan suhu 650 derajat Celcius dan ketika terlalu dekat dengan lampu kenyamanan gas. Mungkin itu sensor yang terlalu panas. Adalah logis bahwa tulisan "Er1" harus ada, tetapi tampaknya tidak bagi saya (mungkin itu menjadi lebih baik?).

Teko tidak hanya merupakan karakteristik spesialis pemula. Kata ini juga mengacu pada wadah untuk memanaskan air.
Ukur suhu ketel mendidih. Sayangnya, semburan uap bersiul tidak terlihat dalam foto, tetapi (seperti gopher yang tidak terlihat). Dari bacaan instrumen dan dependensisuhu mendidih dari ketinggian satu akan berpikir bahwa pengukuran dilakukan pada ketinggian 22,5 km. Tetapi pada kenyataannya, semuanya terjadi jauh lebih rendah, karena operator terlihat tanpa pakaian antariksa.



Jika ketel yang sama digunakan dalam perjalanan berkemah, maka tergantung pada tingkat kekotorannya, ketika air mendidih, suhu kasing akan meningkat menjadi 95 ... 98 derajat.
Apa yang berubah kecuali jelaga yang muncul di dinding kapal?
Fenomena, paradoks pada pandangan pertama, dijelaskan secara sederhana. Pada suhu yang sama, permukaan yang berbeda memancarkan berbeda: beberapa lebih kuat, yang lain lebih lemah.

Studi tentang radiasi inframerah dan kompleksitas pengukurannya

Radiasi adalah radiasi yang dapat diionisasi, kemudian dosimeter digunakan untuk mengukurnya, yang akan dibahas nanti. Dalam cerita hari ini, radiasi mengacu pada radiasi termal (inframerah), yang diukur dengan radiasi pirometer .

Meskipun umat manusia menggunakan radiasi termal jauh lebih awal daripada penemuannya pada tahun 1800, sebuah studi intensif tentang rentang inframerah gelombang elektromagnetik dimulai sejak saat itu berkat astronom Inggris William Herschel.

Dalam kisaran suhu dari nol absolut (tidak inklusif) ke Planck , semua benda memancarkan radiasi dalam rentang inframerah gelombang elektromagnetik.
Menurut hukum Stefan - Boltzmann, densitas curah total dari radiasi kesetimbangan dan emisivitas total dari benda hitam sebanding dengan tingkat suhu keempat.
Jadi, dengan mengukur daya radiasi, Anda dapat menentukan suhu permukaan.
Tetapi di samping fakta bahwa elemen sensitif dari termometer radiasi tidak bekerja di seluruh rentang radiasi, ada sejumlah yang lain tetapi ...
1. Hukum Stefan-Boltzmann berarti jumlah total energi yang dipancarkan. Distribusi energi pada spektrum radiasi dijelaskan dalam formula Planck yang diformulasikan pada tahun 1900. Bahkan pada suhu yang sama, radiasi terdiri dari banyak emisi yang memiliki panjang gelombang berbeda, tetapi ada maksimum tunggal dalam spektrum.
2. Posisi maksimum dalam spektrum tergantung pada suhu objek dan ditentukan oleh hukum perpindahan Wien . Contoh: dalam kisaran yang terlihat, ketika logam dipanaskan, berubah menjadi merah, dan dengan meningkatnya suhu, wilayah radiasi "hilang" ke wilayah frekuensi tinggi, berubah warna menjadi biru, yang digunakan pandai besi dan termis dalam pekerjaan mereka.
Ungkapan "membawa panas putih" berarti - sangat hangat. Dan tidak diinginkan untuk melakukan ini dengan orang-orang.
Penting bagi kita bahwa dengan perubahan suhu objek, kekuatan radiasi termal pada frekuensi operasi sensor (penerima) perubahan termometer, dan ini harus diperhitungkan ketika mengukur, terutama untuk instrumen dengan rentang pengukuran yang luas.
3. Menurut hukum radiasi Kirchhoff, rasio emisivitas setiap benda terhadap kapasitas penyerapannya adalah sama untuk semua benda pada suhu tertentu untuk frekuensi tertentu dan tidak tergantung pada bentuk dan sifat kimianya.
Perhatikan kata-kata "pada suhu tertentu". Untuk temperatur yang berbeda, koefisien ini berbeda - bahkan untuk satu tubuh.
Tubuh hitam menyerap semua insiden radiasi di atasnya, oleh karena itu, emisivitasnya juga sama dengan persatuan.
Dari sudut pandang termodinamika, semua benda nyata lainnya bukan hitam, tetapi abu-abu (bahkan jika bagi kita mereka tampak hitam atau tidak terlihat) - mereka memiliki kemampuan untuk menyerap kurang dari satu, dan karenanya emisivitas mereka juga kurang dari satu.
Dalam studi awal radiasi termal berbagai bahan, fakta ini ditunjukkan pada 1804 dengan bantuan kubus Leslie berongga yang diisi dengan air panas , di mana dinding vertikal ditutupi dengan lapisan berbagai bahan: emas, perak, tembaga dan jelaga. Sisi jelaga (dekat dengan tubuh hitam) memiliki kekuatan radiasi yang jauh lebih besar daripada tiga lainnya.
Dalam teko, yang ditunjukkan di atas, tidak ada emas dan perak, tetapi esensi prosesnya serupa.

Peter van Mushenbruck (penulis kapasitor pertama bernama "Leiden Bank") pada tahun 1731 menciptakan sebuah pirometer optik di mana suhu suatu objek ditentukan oleh warna dan kecerahan.

Tinjauan ini mempertimbangkan termometer radiasi, yang mengukur kekuatan (intensitas) radiasi termal dalam satu pita spektrum radiasi, berdasarkan nilai temperatur yang dihitung.
Ada juga rasio spektral (warna) pirometer dengan beberapa penerima beroperasi di berbagai bagian spektrum. Prinsip operasi mereka didasarkan pada ketergantungan kecerahan energi pada suhu di beberapa wilayah spektrum sekaligus.

Pirometer portabel pertama kali muncul pada tahun 1967. Sejak itu, telah terjadi peningkatan karakteristik berat dan ukuran, akurasi pengukuran, dan kemampuan.

Perangkat dan analisisnya

40 gram - ini adalah hasil dari penimbangan termometer, dimensi keseluruhan yang 86.5x19.4x14.8 mm sebanding dengan jari manis saya dan hanya sedikit melebihi ukuran baterai AA.



Di satu sisi, untuk bayi seperti itu, massanya cukup besar, tetapi casing logam, selain kecantikan, soliditas dan kekuatan, memiliki fungsi penting lainnya - memungkinkan perangkat untuk dengan cepat mengatur suhu sekitar, yang meningkatkan akurasi pengukuran.
Ukuran miniatur kasing memungkinkan pengukuran di tempat-tempat di mana akses ke pirometer lain sulit atau tidak mungkin.

Pada manusia, massa yang besar ditentukan oleh nutrisi yang baik. Dan apa yang diberikan termometer inframerah?
Baterai daya terdiri dari dua sel alkali (mangan-seng) dari tipe LR44, analog: L1154, A76, G13, (ukuran kerangka 357) dengan tegangan 1,5 volt dan kapasitas 150 mAh.
Dengan elemen perak-seng tipe V357, SR44, yang memiliki voltase operasi 1,55 volt dan kapasitas hingga 200 mA · jam, pengoperasian termometer inframerah tidak diuji.
Sebagai percobaan, baterai ZA675 (PR44) ber-seng dengan tegangan 1,4 volt dan kapasitas 650 mAh diuji! Ketika memeriksa voltase, ditemukan bahwa elemen yang baru dibeli, berlaku hingga Juli 2017, hanya menghasilkan 1,01 volt. Pikiran pertama adalah mengembalikan mereka ke penjual, tetapi yang kedua datang, yang membantu menemukan film yang menarik. Tidak disebutkan secara eksplisit tentang tegangan rendah, tetapi setelah melepas lapisan pelindung yang mencegah udara mengalir masuk, tegangan mulai meningkat dan setelah beberapa menit naik menjadi 1,4 volt, yang merupakan norma untuk jenis baterai ini - fakta yang menarik, sedikit diketahui masyarakat umum .

Elemen dipasang di kompartemen, akses yang dibuka setelah membuka tutup krom.
Pelabelan baterai dan pemasangan yang benar ditunjukkan pada gambar di dalam kompartemen.



Di bagian dalam penutup adalah nomor seri produk. Pelat nomor tidak terpaku pada bagian utama perangkat, tetapi keberadaannya memberikan soliditas produk.



Pada tubuh perangkat terdapat tanda "CE", yang mengonfirmasi bahwa produk mematuhi standar keselamatan Eropa untuk manusia, properti, dan lingkungan.

Mempelajari bagian dalam kasing mengarah pada gagasan bahwa papan perangkat hanya dapat dilepas melalui kompartemen baterai.
Upaya untuk mengaitkan selongsong plastik yang mengelilingi baterai dengan kawat berbentuk L tidak berhasil. Alasannya adalah kaca pelindung yang menutupi indikator LCD perangkat terpasang rata dengan wadah logam dan mencegah dimulainya gerakan.



Klem samping terlihat pada "kaca" plastik ini, sehingga timbul ide bahwa untuk membongkar itu perlu untuk menariknya ke atas. Upaya itu dilakukan dengan menggunakan pisau klerus yang tipis, kemudian (ketika celah muncul) pisau biasa, dan pada akhirnya digunakan obeng tipis.
Hasil dari operasi: dua bilah pisau klerus rusak (tidak sayang), satu kait pada gelas rusak (itu sangat disayangkan), goresan muncul di kaca (sayang), termometer sedikit kehilangan presentasinya (maaf). Itu sebabnya analisis perangkat diinginkan untuk dilakukan di akhir semua eksperimen dengan memotret.
Setelah obeng menembus antara kaca pelindung dan indikator, dinding berlawanan dari kaca pelindung "jatuh" di dalam kotak logam ... Menjadi jelas bahwa perancang produk ini menggunakan solusi yang membuatnya dikagumi (perancang).
Membongkar itu tidak mudah, tetapi sangat sederhana! Tidak diperlukan adaptasi, fiksasi ini disebabkan oleh sifat springy dari selongsong plastik dan pengumpul saat ini, yang mengangkat kaca pelindung ke dalam potongan jendela tontonan.

Untuk membongkar termometer MT4004, Anda harus:
1. melepas baterai;
2. turunkan karet push rod tombol di bawah perumahan untuk memfasilitasi pengusiran berikutnya;
3. Tekan satu jari pada kaca pelindung indikator sehingga jatuh di bawah tubuh dan dorong bagian dalam perangkat melalui kompartemen baterai.

Setelah melepas selongsong plastik, kami memiliki gambar berikut, yang juga menunjukkan baterai air-zinc dengan bukaan untuk asupan udara, serta kaca dengan mata yang rusak.



Sisi terbalik lengan.
Pengontrol dibuat dalam desain tanpa timbal dan diisi dengan senyawa.
Papan dipernis, kertas ditandai pada pengontrol, serta penanda di papan.
Selain hal-hal kecil, dari detail yang dapat diidentifikasi ada:
93C46V1 - chip EEPROM serial dengan organisasi 64 register 16 bit atau 128 register 8 bit, kapasitas total 1.024 bit. Tegangan suplai dari 1,8 hingga 5,5 volt. Suatu program tidak dapat memuat volume seperti itu. Kemungkinan besar, itu berisi konstanta untuk kalibrasi sensor tertentu.
Kapasitor persegi panjang dengan ukuran relatif besar dengan sebutan 104J63, yang merupakan singkatan dari 0,1 μfFh63V.
Tombol Daya "ON".
Satu sekrup tidak ada, karena tidak ada ruang untuk mengikat klip.



Dilihat dari penampilannya, sensor analog yang mirip dengan TPS333 , yang beroperasi dalam kisaran 5 hingga 14 μm (µm) , digunakan sebagai elemen sensitif dalam termometer .



Di sisi lain papan terletak: indikator LCD, 32 768 Hz kuarsa dan tombol "C / F" (tubuhnya lebih tinggi dari tombol "ON").



Tidak ada keluhan tentang kualitas penyolderan, perakitan dan pemasangan, semuanya dilakukan pada tingkat tinggi.

Pada bagian kedua, eksperimen menarik diharapkan menggunakan termometer ini.
Album foto " Termometer inframerah " dengan banyak foto, termasuk yang tidak termasuk dalam ulasan termometer inframerah.
Tautan ke halaman di mana Anda dapat berkenalan dengan spesifikasi teknis, berbagai metode aplikasi dan membeli termometer inframerah MT4004.

Kelanjutan artikel: "Untuk meniup atau tidak untuk meniup, dan percobaan lain dengan termometer inframerah ."

Source: https://habr.com/ru/post/id380591/