Digital termometer kredsløb - bruger en solcelle til strøm

Digital termometer kredsløb - bruger en solcelle til strøm

Artiklerne forklarer et digitalt termometer kredsløbsprojekt, der fungerer uden batteri. I stedet for et batteri bruger kredsløbet en lille solcelle og fungerer ved at udlede strøm fra det omgivende lys, der er tilgængeligt fra de omgivende lyskilder.



Dette gør det muligt for kredsløbet at være ekstremt kompakt, let, alsidig og problemfri under måling af temperaturer fra en given kilde.

Det termometer kan bruges til måling af temperaturen på en menneskelige legeme , temperatur i et rum, kølelegeme til vejranalyse eller enhver anden egnet anvendelse, der kræver kritiske temperaturmålinger mellem 0 og 100 grader Celsius.





Grundlæggende arbejdskoncept

Med henvisning til kredsløbsdiagrammet nedenfor fungerer IC1 som en temperatursensorenhed. Denne IC er en populær LM35-chip som producerer et lineært stigende DC-output som reaktion på en forholdsvis stigende omgivelsestemperatur omkring det. For at være præcis genererer den en udgangsstrøm med en hastighed på 10 mV pr. Grad Celsius stigning i sin sags temperatur.

LM35 har et indbygget kalibreret kredsløb, som gør det muligt at producere 0 V ved 0 ° C.



Bortset fra denne IC er det andet hovedelement i dette lysdrevne termometer det integrerede kredsløb ICL7136 (ICI), som internt består af et digitalt voltmeter-trin, en decimalskifter og et LCD-outputinterface, der betjener et 3 og 1/2 ciffer LCD-panel til temperaturaflæsning.

ICL7136 voltmeter

Denne IC har også en intern oscillator, der fungerer med en minimal urfrekvens, der sikrer, at hele modulet er i stand til at fungere ved hjælp af minimumseffekt, dog uden nogen flimmer på skærmen.

Kalibreringen af ​​temperaturaflæsningen af ​​kredsløbet foretages ved at justere den forudindstillede P1 korrekt.

Sådan fungerer kredsløbet

Diode D1 og modstand R11 sikrer, at LM35 drejer negativ spænding som reaktion på en omgivelse, der er lavere end 0 ° C.

Lysdioderne D1 og D2 fungerer her ikke som normale indikatorlysdioder snarere som en referencespændingsgenerator for at få en rimelig nøjagtig 1,6 V konstant reference, som kun kræver så lave som et par uAmps for denne funktionalitet. Selvom standard zenerdioder er mere nøjagtige med deres referencepotentiale, kræver zenerdioder meget højere fremadgående strøm sammenlignet med lysdioder, og derfor er zenere undgået til denne anvendelse.

IC3 sammen med disse tilknyttede komponenter fungerer som et spændingsmonitorstrin til solcelleforsyningen.

Op-forstærkeren slukker hovedtermometerets kredsløbstrin gennem transistoren T2, når solcelleudgangsspændingen falder til under 0,7 V.

Denne funktion sørger for, at IC1-, IC2-trin ikke fungerer under sådan lav spænding og producerer temperaturaflæsninger med fejl.

For at fungere korrekt kræver LM35 en minimumsforsyningsspænding på 5,5 V, mens for IC2 er det krævede mindste referencepotentiale 7 V for dens normale funktion.

Arbejde med lavt omgivende lys

Op amp IC3 er rigget som en Schmitt-udløser, så den fungerer med et hystereseniveau på 1V. Det betyder, at IC-udgangen tænder, når solcellens spænding er 8 V, og slukker, når den falder til under 7 V.

7 V switch ON-tærsklen justeres nøjagtigt ved hjælp af den forudindstillede P2.

Kredsløbet omfattende IC1, IC2 er i stand til at arbejde normalt inden for et strøminterval på 10 til 200 mikro ampere. Når lyskilden på solcellen er utilstrækkelig, og dens strøm falder, slukker IC3 for strømmen til IC1 / IC2, hvilket fjerner belastningen på solcellen og dens spændingsstigning til 8 V. Denne 8 V lagres i kondensatoren C6. IC3 registrerer dette og tænder for strømmen til kredsløbet, så termometeret nu fungerer ved hjælp af denne lagrede energi. Når C6 aflades under 7 V-tærsklen, afbryder IC3 endnu en gang strøm til kredsløbet gennem T2.

Ovenstående funktion af IC3 er faktisk meget nyttig i situationer, hvor det omgivende lys er lavt eller falder til et niveau, hvor solcelle er ude af stand til at generere tilstrækkelig effekt til termometeret til dets normale funktion. Under sådanne forhold skifter IC3 strømmen fra solcellen TIL / FRA, således at brugeren er i stand til det Kontroller temperaturen i en tændt / slukket tilstand, men bestemt uden en fejl. Dette gør det muligt for termometeret at fortsætte med at arbejde perfekt selv under dårlige lysforhold i stedet for helt at lukke ned.

Hystereseniveauet (1 V) kan ændres efter brugerens præference ved at ændre værdien af ​​modstanden R7

Kondensatorens C6-værdi bestemmer, hvor hurtigt ON / OFF sker for IC3 / T2 under dårlige lysforhold. En faldende C6-værdi medfører hurtigere ON / OFF på displayet og omvendt.

Konstruktion og opsætning

PB-designet til det lysdrevne termometer kan visualiseres i det følgende billede.

Montering af PCB er let, men LCD-modulet skal håndteres med forsigtighed, når det indsættes i printkortet, da enheden er ret delikat og sårbar over for brud.

Sørg for, at du ikke glemmer et par ledningsforbindelser på printkortet. Anbring ikke IC2 LM35 oprindeligt på printkortet for at tillade introduktion af +1.000 V på tværs af Vout- og GND-terminaler på LM35. Før dette skal du sørge for at justere P1, så displayet læser 100 ° C. Når dette er gjort, skal du fjerne solcellen eller den eksterne forsyning, hvis den er brugt, og rette nu IC2 på printkortet.

Solcelle

Solcellen kan være en hvilken som helst mini- eller mikrosolcelle kombineret til at producere 9 V ved 10 mA.

Hvis du ikke ønsker at bruge en solcelle eller lysstrøm, snarere et normalt batteri, kan du udskifte strømkilden med et almindeligt 9 V PP3-batteri, som sandsynligvis vil vare i evigheder på grund af ekstremt lavt forbrug af designet.

ADVARSEL: Det foreslåede lysdrevne digitale termometer bør ikke bruges som et klinisk termometer, medmindre kredsløbet er verificeret og bekræftet fra et autoriseret laboratorium.




Forrige: Arduino 2-trins programmerbar timer-kredsløb Næste: Justerbar strømforsyningskreds - 50 V, 2,5 ampere