Исследовательский проект » как предсказать погоду?барометр»

Барометр, как бы, предсказывающий погоду HHI-19907

Всем привет! Решил рассказать про ещё один интересный гаджет, купленный мной недавно. Речь в этом обзоре пойдет о барометре, предсказывающем погоду.

Всех, наверное, интересует, в первую очередь, как же такую хрупкую штуку не разбомбила почта России

Внутри коробки был вот такой вот «брикет» из пенопласта.

А внутри находились все комплектующие

А это:

1) Сама колба 2) Шприц 3) Тонкая трубка для шприца 4) Пакетик с красителем 5) Инструкция (она лежала поверх «брикета»)

Вот, кстати, фото самой коробки. Спереди

и сзади

Для любознательных инструкция на китайском. Здесь, собственно, все итак ясно по картинкам.

Колба в полный рост. Она оказалось не очень большой, всего-то 16 см. в высоту.

Отдельно пакетик с красителем

Он оказался очень ядреным… руки после него проблематично отмыть, так что наполняйте колбу только в перчатках!

Ну, и, собственно, шприц с тонкой трубкой

Итак, как же заставить это все работать? 1) Открываем мешочек с красителем и высыпаем его содержимое в какую-нибудь посуду 2) Наливаем в неё воды. Примерно 100 мл., перемешиваем 3) Набираем этой воды в шприц и одеваем на него трубку 4) Теперь переворачиваем колбу (так чтобы подставка была вверху) и просовываем по длинному каналу нашу трубку, так чтобы её кончик был направлен в большой резервуар (круг). 5) Потихоньку наливаем жидкость. 6) Выполняем пункты 3-5, пока в колбе не будет достаточно жидкости.

Смысл этого прибора в том, что если жидкость в трубке поднялась выше жидкости в колбе, то, значит, скоро будут осадки. Если же, наоборот, уровень жидкости в трубке меньше, чем в колбе, то должна стоять «сухая» погода без осадков.

Несколько фоток барометра в действии:

Барометр в ясную не дождливую и с «сухим» воздухом погоду.

Барометр в дождливую погоду.

Через 2-3 минуты.

Ещё через 2 минуты.

Где-то ещё спустя 2 минутки.

Дождь уже закончился полчаса назад, а барометр завис

Вывод:

Вроде бы барометр показывает все правильно, но… его пару раз переглючило и когда не было осадков, он показывал целый день, что будет дождь. Все потому, что эта штука не предсказывает погоду, а показывает каким будет воздух, влажным или сухим. Обычно если воздух влажный, то как раз таки и идет дождь, но бывает и так что влажность воздуха зашкаливает, а осадков то и нет. Так что об полезности этой штукенции стоит задумать и стоит подумать, стоит ли отдавать 300 с лишним рублей за неточную в своих показаниях игрушку.

Правильная настройка барометра. Влияние этажа квартиры на показания атмосферного давления

Нам часто пишут и спрашивают, почему барометр в квартире показывает не те данные, что передают по ТВ или Интернет. Не все знают, что атмосферное давление довольно значительно меняется даже с небольшим изменением высоты. Данные о давлении в масс-медиа берутся у поверхности земли. А уж посмотрев в каких высотках мы теперь подчас живем, стоит учитывать этажность квартиры для правильной регулировки вашего барометра.

При подъеме на 10,5 метров атмосферное давление снижается на 1 миллиметр ртутного столба (mm Hg). Высота одного этажа колеблется от 2,5 до 2,8 метра. Не трудно посчитать что если Вы живете на 10 этаже (25 метров), значение атмосферного давления у Вас дома будет ниже более чем на 2 мм. рт. ст. чем официальные данные.

В механических барометрах RST предусмотрены калибровочные винты на задней части корпусов. Достаточно покрутить тонкой отверткой в ту или иную сторону, чтобы выставить объявленное официально атмосферное давление один раз и в дальнейшем наблюдать на дисплее показания, совпадающие с метеослужбами. Кроме того механические барометры в виду их тонкого и чувствительного строения механизмов могут «залипать», для чего в ходе их эксплуатации надо легонько постукивать по защитному стеклу пальцем, чтобы «стряхнуть» стрелку.

Более уникальны в плане настройки и точности электромеханические барометры . Это — уникальная разработка RST. Цифровой датчик атмосферного давления измеряет и отображает на электронном дисплее данные с разрешением 0,1 мм рт. ст. Одновременно с этим на привычном классическом циферблате стрелка, приводимая в движение микродвигателем показывает данные на круговой шкале с разрешением 0,2 мм рт .ст.

Электромеханические барометры калибруются нажатием нескольких кнопок в отсеке для батареек. Таким образом Вы можете выставить любое атмосферное давление, которое считаете правильным, и дальнейшие показания будут отталкиваться от этого значения.

Источник



Использование барометра

Пользоваться анероидным барометром несложно. Нужно посмотреть, на какое значение указывает стрелка прибора. На шкале барометра имеются зоны, которые обозначены как «сушь», «ясно», «переменно», «дождь», «шторм», а также деления с указанием абсолютных значений. Если давление снижается – ожидаются осадки, если повышается – будет ясно. Как правило, барометр имеет две стрелки – одну подвижную, она связана с анероидной коробочкой, а вторую можно поворачивать. Если ее совместить со стрелкой, показывающей величину атмосферного давления, через некоторое время можно наблюдать, в какую сторону отклонится подвижная стрелка.

Нормальным считается атмосферное давление 760 мм рт. ст. при температуре воздуха 15оС на так называемом уровне моря. Домашние барометры могут измерять его величину в диапазоне 700-800 мм рт. ст. на высоте не больше 300 м над уровнем моря. Падение давления означает ухудшение погодных условий, приближение дождей или снегопадов. Зоны с низким давлением называются циклонами. Антициклоны – это зоны с повышенным давление, их приближение означает наступление хорошей погоды. Барометр настраивают, если его показания отличаются от показаний местной метеостанции больше, чем на 8 мм рт. ст. Для этих целей предусмотрен регулировочный винт, находящийся в задней части корпуса. При настройке нужно повернуть его на угол не более 45 градусов.

Давно замечено, что изменение погодных условий имеет большое влияние на организм человека. Кто-то это явно чувствует и даже заболевает, а кто-то менее чувствителен, но тем не менее испытывает необъяснимое недомогание. В связи с этим человек интересуется прогнозом погоды, чтобы как-то к нему подготовиться: взять зонтик или спрятаться в укрытии от жары. Некоторым требуется выпить таблетку от давления.

Ученый Эванджелиста Торричелли в 17-м веке создал измеритель атмосферного давления. Его модернизировали в наши дни. Теперь прибор также активно применяют, прогнозируя погоду на ближайшее время. В этой статье мы рассмотрим данный прибор и разберемся, как пользоваться барометром самостоятельно.

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:

Схема:

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:

Для чего нужен?

Измерение давления воздуха – основной критерий, предсказывающий, быть ли запланированному походу или путешествию

Погода меняется порой внезапно, но предупредить последствия нежелательных событий можно, если вовремя обратить внимание на то, как изменилось давление. Бывает, что за час до шквального урагана давление сильно понижается

Если речь идёт о морском судне, использующем в основном парусную тягу, то увидев, что давление снизилось на 2-3 десятка миллиметров ртутного столба, капитан даст матросам команду срочно убрать часть парусов (или все сразу), чтобы их не сорвало шквальным ветром. Похожих действий можно ожидать, к примеру, и от дачников: обнаружив снижение давления, необходимо срочно собрать урожай, пока ягоды и плоды не сбило ветром.

Давление воздуха – единственный параметр, по которому с большой точностью можно предсказать, какой станет погода в ближайшие несколько часов и на сколько дней она останется такой. Подчас барометр предпочтительнее, чем какие бы то ни было прогнозы с метеостанций, отсылающих данные в интернет: они могут меняться несколько раз в день. В горах и малонаселённых районах разных стран, где на десятки километров может так и не повстречаться ни одного человека, населённых пунктов нет, а сотовая связь (а с ней – и мобильный интернет) недоступна, здесь-то и выручит реальный барометр.

Знает ли рыба, что такое барометры и для чего они нужны?

Рыба вряд ли знает, а вот у хорошего рыбака барометр есть всегда. Некоторые предпочитают самодельные экземпляры.

Несколько полезных советов, которые помогут любой выход на водоем сделать «рыбным днем».

●Если в течение трех дней показания прибора находятся примерно на одной отметке (±2 мм), будет хороший клев. Вот для чего нужен барометр
!

●Давление поднялось или опустилось за сутки на 7-8 делений? Сматывайте удочки. Рыбе сейчас не до вас ̶ она хандрит. На несколько дней оставьте мысли о рыбалке, дайте будущему улову приспособиться к новым погодным условиям;

●Если скачок давления произошел, пока вы мирно сидели с удочкой, придется менять точку дислокации. Попробуйте перейти с мелководья на более глубокие места. Замечено, что при повышении давления рыба поднимается ближе к поверхности воды, выходит на перекаты. При понижении давления рыба уходит «в подполье».

Домашний гидрометцентр

Самодельный гидрометцентр можно сделать с помощью двух термометров. Один из них обматывается влажной ватой или тканью и опускается в банку с водой. Необходимо следить, чтобы он постоянно был влажным. По приведенной ниже таблице сравнивают показания обоих термометров и определяют погоду.

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.

Простейший барометр своими руками

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

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.

Если стенки лампочки покрылись каплями средней величины, а между ними образовались вертикальные сухие полосы — переменная облачность.

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.

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.

Назначение

Чаще всего барометры используют как раз для того, чтобы определить погоду. В этом качестве подобная техника служит:

• в профессиональных метеорологических центрах;
• дома, на даче, на рыбалке или охоте;
• в экспедиционных и походных условиях;
• как судовой индикатор метеоусловий посреди морской глади (иногда выпускают даже стилизованные версии в виде штурвала).

Но давление даже в одном месте и при одной погоде может сильно различаться на разных высотах. Это свойство позволяет использовать барометры для полетного контроллера летательных аппаратов, более известного в недавнем прошлом, как альтиметр. Современные версии альтиметров имеют очень малую погрешность и даже не зависят от метеоусловий. В некоторых случаях барометры применяют в лабораторных условиях — если прохождение опыта и интерпретация его результатов прямо зависят от окружающего давления. Наконец, барометрами часто пользуются и в школьных классах для учебных занятий и демонстрации измерения давления.

Немного истории

Барометр – это измеритель давления воздуха в атмосфере. Опыт ученого, придумавшего барометр, состоял в том, чтобы определить, как атмосфера давит на поверхность земного шара. Для этого он взял полую трубку из стекла. На ней было отверстие с одной стороны. Ученый наполнил ее ртутью. Затем, закрыв конец, он перевернул колбу, поместил ее в чашку с той же жидкостью и освободил отверстие. Часть наполнителя вылилась, а некоторое количество осталось в трубке, остановившись на показателе 760 мм. В трубке над жидкостью образовался вакуум.

Ученый понял принцип работы барометра. Объясняется он тем, что атмосфера оказывает давление на поверхность жидкости, находящейся в чаше, заставляя ртуть в столбике повышаться или понижаться. Колебания жидкости зависят от силы давления атмосферы. Также было замечено, что на атмосферное давление влияют различные погодные условия. Если же к прибору ученого присоединить измерительную шкалу, то мы получим простейший барометр.