Самодельный измеритель мощности. Изготовление, вопросы.

Можно попробовать черное хромирование - дешево и сердито.
А можно на керамику накапать раствор нитрата серебра, затем, когда подсохнет опустить в раствор хлорида(бромида, йодида) натрия и выдержать в нем.
Затем засветить на солнце и проявить.

 

Копчение, как метод чернения, применяется по неотожжённой мягкой керамике и совмещается с процессом отжига в печи. В процессе копчения углерод и смолы проникают в пористую поверхность керамики, спекаются вместе с ней и образуют красивый чёрный слой с синеватым отливом.
Понятно, что готовый генераторный модуль этого не выдержит. Его нельзя мочить, нагревать и подвергать воздействию агрессивных веществ. Даже соляной туман убьёт его довольно быстро.

 

mrBlade хотел сделать измеритель средней мощности на базе генераторного модуля. А толстый и рыхлый слой копоти на его поверхности будет обладать гораздо меньшей теплопроводностью, чем тонкий и прочный отожжённый слой. Не говоря уже о низкой прочности этого рыхлого слоя.

 

а зачем толстый и дли... рыхлый? копоть втереть в поверхность,
или может карандашом закрасить
для оценки в попугаях имхо хватит, а для большой точности много чего мешать будет

 

Приветствую всех участников форума. Собрал себе измеритель мощности, но не с термопарой а просто с использованием термистора. Главное достоинство очень простой и дешевый, никаких дефицитов. И собрал всего за один вечер. Конечно для калибровки использовал резистор 36 ом, и построил калибровочную кривую мощности подавая напряжение от 0В до 5В через 0,1 В. Получлась очень воспроизводимая кривая. Можно мерить мощность лазерного луча практически от 1 мВт до 650мВт. Перемерил кучу своих лазерных головок и диодов. Практичеси все сходится. Но мой прибор пожалуй слегка занижает показания, но я думаю чтоне более чем на 5%. Уменя приемный конус в медном корпусе покрыт черным слоем окиси меди матовым, а все равно
какая то часть излучения отражается. В общем мой измеритель меня йцеликом устроил. Только сечас буду делать более мощный чтобы измерять мощности до 3 ватт.
Если кого нибудь заинтересует конструкция, то могу описать полностью всю технологию. Да единственное неудобство, что нужно для измерения пользоваться мультиметром на килоомном пределе и по графику кривой определять мощность. Но воспроизводимость результатов очень высокая - разбос не превышает 3%. Что удивительно, так это то что даже надежно измеряет мощность китайской указки-брелока с 1мВт диодом.
Со своим измерителем выяснил, что меня надули китацы, пару лет назад купил зеленую указку смощностью 100мВт, а оказалось что она только 50мВт, мо измеритель показал 47мВт на свежем аккумулторе.

 

Укажите, пожалуйста, тип термистора, знак и величину ТКС. По какой схеме включён термистор?

О воспроизводимости можно говорить только для одного и того же термистора, поскольку даже у однотипных приборов характеристики отличаются, особенно у термисторов с положительным ТКС.

Т.е. луч лазера попадает на медный конус, к которому прикреплён термистор, и Вы фактически измеряете его температуру. Как Вы учитываете спектральную зависимость измеряемой мощности? Проводилось ли сравнение измеренной Вашим прибором мощности с показаниями аттестованного измерителя средней мощности? Если нет, то откуда у Вас такая уверенность в достоверности измерений?

 

Постараюсь в ближайшее время подготовить информацию с фотографиями и эскизными рисунками и с калибровочным графиком (который еще не сделал), но таблица значений есть, по ней определял мощность.
Для ЗМЕЙ-ГОРЫНИЧА. Согласен с вашими замечаниями. И то что я говорил о воспроизводимости то я и имел ввиду, что это действительно только для каждого конкретного экземпляра датчика. И алибровочная кривая для каждого будет своя.
Спектральную чувствительность я не учитываю, поскольку применется термический метод, то абсолютно неважно какого цвета излучение создает теплово эффект, лишбы оно поглощалось поверхностью. Этот датчик будет одинаково оценивать мощность излучения во всем видимом диапазоне. Как раз то что мне было нужно, измерять мощность и красных и синих и зеленых лазерные пучов.
Чтокасается термистора, взял то что было под рукой – не могу найти теперь что это за термистор. Маленькая 2 мм шаровая прозрачная капля с двумя волосовидными выводами. ТКС отрицательный. Около 12 ком при комнатной температуре. При 100 градусах падает до 1,5 ком. Но чувствительность такова, что при колебаниях комнатной температуры от 18 до 25 градусов сопротивлние изменяется от примерно 10ком до 13 ком. Поэтому результаты измерений будут очень зависеть от комнатной температуры. В принципе для каждой комнатной температуры будет уже своя зависимость. И вот тут то и пригодилось бы устройство на микроконтроллере чтобы компенсировать влияние температуры окружения.
А вообще-то у меня такая идея, чтобы вопервых не зависеть от окружающих температурных усорвий, а во вторых чтобы значительно увеличить скорость замеров – однозначно совместить датчик с микроконтроллером и мощность вычислять по скорости спада сапротивления. Я заметил для разных мощностей – чем больше мощность падающая на мишень, тем быстрее спадают значения сопротивления. Но конечно по экспоненциальному закону – т.е. чем ближе к действительному значения тем медленнее.
Пока высылаю схематичный рисунок того что я сделал.

 

Сообщение для АРТЕМКИ. А вы умеете программировать микроконтроллеры. Может быть если вам интересно то пообщаемся на эту тему. Я не умею програмировать, но представляю что нужно было бы учесть. Это устройство не претендует конечно на испольование в целях метрологии, но чисто для любительских целей, чтобы оценить мощность лазерного излучения с погрешностью примерно 5%, я думаю годитс вполне. Тем более что затраты копеечные.
Кстати сегодня я сделал уже в натуре датчик для измерения мощностей до 3 ватт. Как раз то что мне и нужно для 2 ваттных синих лазерных диодов.

 

Нет, не сравнивал. Потому что уменя нет доступа к такому прибору. Я работаю совсем в другой области.
Но в показаниях снимаемых с мего датчика, я абсолютно уверен, естественно с точностью 5%, ну может быть и 10%, но не более. Но если и врет, то только в сторону заничения, а меня это устраивает. У меня не метрологическая лаборатория, и большая точность мне ни к чему.
А вот то что я уверен, то это проистекает из следующего. Если предположим я подаю на сопротивление при калибровке напряжение допустим 1,4В. При через сопротивдение 36 ом протекает ток 0,0389А. При этом мощность =U*I=0,054 Вт или 54мВт. Поскольку сопротивление активное, то практически вся эта мощность преобразуется в тепло и рабочее тело датчика нагревается до какой-то температуры, до тех пор пока не установиться баланс между приходом тепла от резистора и потерями в окружающую среду. Сама температура нас не интересует а интересует только сопротивление термистора. В моем случае это – 7,69 ома.
Теперь если я отключаю питание на нагрев сопротивления и нацеливаю на мишень лазерный луч. Снова идет процесс нагрева рабочего тела, на этот раз за счет поглощения лазерного излучения. Для количества выделяемой теплоты безразлично какой ее источник – электрический ток, или излучение одинаковая мощность выдлит одинаковую теплоту. И теперь снова после установления равновесия между теплотой приходящей и потерями в окружающую среду, это будет видно когда показания прибора стабилизируются, производим отсчет значения сопротивления термистора. Предположим что снова показывается знаяение 7,69 ома. Вывод однозначный что лазерный луч передает рабочему телу мощность 54 мВт. Допускаю ошибку 5% в связи со всякими погрешностями. Но однозначно что измернная устройством мощность является немного заниженной, покольку в теплообразовании в рабочем теле не участвовало излучние которое было отражено от поверхности тела. Учитывая технологию чернения допускаю, что потери на отражение не превызают 5%. А может быть и меньше.
Следоваельно фактическая мощность в луче будет еще на процентов 5 больше

 

Высылаю для интересующихся график зависимости измерительного сопростивления (термистора) от тепловой мощности. Для мощностей от 10мВт дл 640 мВт. Естественно эта зависимость только для конкретного моего датчика. Для каждого экземпляра она будет отличаться и нужно для каждого экземпляра производдить калибровку.

 

на мой взгляд неудачный термистор, не линейная зависимость, и лучше брать на 100 ом-1 ком, платиновый типа пт100-пт1000, точнее будет и он линейный
он примерно 100руб стоит

 

Да конечно, это я согласен - лучше когда зависимость линнйная. Но рекомендуя пермосопротивлление ПТ100, вы не подумали как такую громоздкую махину вставить в канал диаметром 2мм и глубиной 3 мм.
А во вторых, как измерять изменение сопротивления на уровне милиомов????? Или тоже придется паять специальную мостовую схему с усилителем??
А задача стояла – сделать простой измеритель мощности из подножных материалов. А для измерения использовать обычный тестер, который я уверен у всех есть.
Так что для этих целей пригодны только полупроводниковые термисторы с очень широким диапазоном изменения сопротивления, хоть они и нелинейны, с эти приется смириться.

 

Вы не внимательны, сопротивление пт100 - 100ом(сто ом), а пт1000 - 1ком(один килоом). Насчет размеров, вы его считаете громоздким?Размер его 2х3мм примерно керамическая пластинка, держит температуру до 500гр. По моему корпус даже удобнее так как нижняя поверхность его плоская керамическая, можно очень точно притереть к поглотителю излучения.
вот тут по ссылке оно на торговой площадке ebay

 

Но у Вас же не абсолютно чёрное тело, которое полностью поглощает всё подряд и ничего не отражает. Поэтому для чернёной поверхности вашего фотоприёмника будет характерна спектральная зависимость коэффициентов отражения и поглощения. Уже это уведёт точность ваших измерений далеко за 5%, о которых Вы говорите.
Но наибольшую погрешность внесёт игнорирование спектральной зависимости энергии луча. Вот Вам простой пример. У Вас есть два лазера, длины волн излучения которых отличаются вдвое, но они, при этом, одинаково нагревают Ваш фотопрёмник, работая в непрерыве. Будут ли одинаковы их средние мощности излучения? По-вашему получается, что да. Но ведь энергия кванта обратно пропорциональна длине волны излучения, а мощность прямо пропорциональна энергии. Следовательно коротковолновый лазер будет излучать вдвое меньшую мощность.

При использовании сверхминиатюрных термисторов, например, типа СТ1-19 или СТ3-19 нужно помнить, что измерительный ток омметра не должен их нагревать, чтобы не внести погрешность в измерение их сопротивления. При переходе на более чувствительные пределы измерений мультиметра этот ток возрастает на порядки и на пределе 200 Ом достигает единиц мА.

Чем меньше размеры "тела" термистора, тем выше его быстродействие. Так при коэффициенте температурной чувствительности СТ1-19 равной (3130-7200) K, он за доли секунды "чувствует" приближение руки на расстоянии 30 см.
По поводу калибровки термистора - пару слов. Ваш микроТЭН на базе резистора хорошо бы закрепить так, чтобы обеспечить минимальное тепловое сопротивление между ним и корпусом фотоприёмника. Иначе будет враньё с калибровкой. Что касается фиксации термистора, то при его высоком быстродействии и большом коэффициенте температурной чувствительности нужно, чтобы он не болтался в своём отверстии и не замыкался на корпус.