VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

В практике научных исследований возникает необходимость изучения распределения температур и динамики изменения температуры во времени и пространстве в грунтах, льду и снежном покрове. В связи с этим возникает необходимость в создании прибора для дистанционного измерения температур временной динамики изменения температур и пространственного распределения температур. Промышленность в настоящее время такие приборы не выпускает. В данной статье предлагается устройство для измерения пространственного распределения температур во льдах, в грунтах и снежном покрове, совмещенное с персональным компьютером. Для данного устройства возможна организация дистанционных измерений с использование спутниковой связи. Подобное устройство возможно к использованию при организации долговременных наблюдений при исследованиях в арктической и приарктической зонах.

Установка для измерения температуры мерзлых пород состоит из: 20 термодатчиков DS18S20, Arduino UNO, ПК. Термодатчики расположены на расстоянии 10 см друг от друга по всей длине линейки из оргстекла. Для преобразования сигнала с датчиков применяется Arduino UNO, который в дальнейшем передает сигнал на ПК. Термодатчики соединены с Arduino при помощи трех проводов: общий, данные и положительного полюса питания. Для работы с датчиком в программу Arduino IDE были добавлены библиотеки: OneWire и DallasTemperature.

Рис 1. Блок-схема установки

Для измерения данных несколькими датчиками одновременно, необходимо подключить их параллельно.

Апробирование этого устройства происходило на площадке расположенной в 10 метрах от здания, сигнал входил в здание и регистрировался на ПК. Устройство позволяло снимать показания на удалении, через интернет.

Рис 2.

На графике Рис 2. представлены данные изменения температурной зависимости за 36 часов. Данные графики показывают, как градиент температур становится линейным с течением времени. Нелинейность изначально обусловлена перемешиванием грунтов разных слоев, при закапывании датчиков.

Рис 3. Пример временной динамики температуры в грунте на разных глубинах.

Рис 5. Пример временной динамики температуры в снежном слое

На графиках Рис. 4 и Рис. 5 показана зависимость температуры от времени измерения, начиная со времени установки измерительных датчиков, с 15 часов 17 декабря, и оканчивается в 02 часа 18 декабря, снятие данных происходило ежечасно.

Библиографический список

1. DALLAS Semiconductor MAXIM DS18S20 High-Precision 1-Wire Digital Thermometer [Электронный ресурс]//Datasheet -Maxim Integrated, 2010 – Режим доступа: http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18S20.pdf (Дата обращения: 10.12.2014)

2. Подключение датчика температуры DS18B20 к Arduino. [Электронный ресурс] – Режим доступа:http://arduino-project.net/podklyuchenie-ds18b20-arduino/ (Дата обращения: 10.12.2014)