Digital termometerkrets - använder en solcell för kraft

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





Artiklarna förklarar ett digitalt termometerkretsprojekt som fungerar utan batteri. Istället för ett batteri använder kretsen en liten solcell och fungerar genom att hämta ström från det omgivande ljuset som finns tillgängligt från de omgivande ljuskällorna.

Detta gör att kretsen kan vara extremt kompakt, lätt, mångsidig och problemfri vid mätning av temperaturer från en given källa.



De termometer kan användas för att mäta temperaturen på a människokropp , rumstemperatur, kylfläns , för väderanalys eller någon annan lämplig applikation som kräver kritiska temperaturmätningar mellan 0 grader och 100 grader Celsius.

Grundläggande arbetskoncept

Med hänvisning till kretsschemat nedan fungerar IC1 som en temperatursensorenhet. Denna IC är en populär LM35-chip som producerar en linjärt ökande DC-utgång som svar på en proportionellt ökande omgivningstemperatur runt den. För att vara exakt genererar den en utgångsström med en hastighet av 10 mV per grad Celsius ökning i sin falltemperatur.



LM35 har en inbyggd kalibrerad krets som möjliggör att producera 0 V vid 0 ° C.

Bortsett från denna IC är det andra huvudelementet i denna ljusdrivna termometer den integrerade kretsen ICL7136 (ICI) som internt består av ett digitalt voltmetersteg, en decimalväxlare och ett LCD-utgångsgränssnitt som styr en 3 och 1/2 siffra LCD-panel för temperaturavläsning.

ICL7136 voltmeter

Denna IC har också en intern oscillator som fungerar med en minimal klockfrekvens vilket säkerställer att hela modulen kan fungera med minimal effekt, men ändå utan någon flimmer på skärmen.

Temperaturavläsningskalibreringen av kretsen utförs genom att justera förinställningen P1 på lämpligt sätt.

Hur kretsen fungerar

Dioden D1 och motståndet R11 säkerställer att LM35 vrider negativ spänning som svar på en omgivning som är lägre än 0 ° C.

Lysdioderna D1 och D2 här fungerar inte som normala indikatorlampor snarare som en referensspänningsgenerator för att få en ganska exakt 1,6 V konstant referens, som bara kräver så lite som några uAmps för denna funktionalitet. Även om standard zenerdioder är mer exakta med sin referenspotential, kräver zenerdioder mycket högre framström jämfört med lysdioder och därför har zenrar undvikits för denna applikation.

IC3 tillsammans med tillhörande komponenter fungerar som ett spänningsövervakningssteg för solcellsförsörjningen.

Op-förstärkaren stänger av huvudtermometerns kretssteg genom transistorn T2 när solcellsutgångsspänningen sjunker under 0,7 V.

Denna funktion ser till att IC1, IC2-stegen inte fungerar under så låg spänning och ger temperaturavläsningar med fel.

För att fungera korrekt kräver LM35 en minsta matningsspänning på 5,5 V, medan för IC2 är den minsta referenspotential som krävs 7 V för sin normala funktion.

Arbeta med lågt omgivande ljus

Op amp IC3 är riggad som en Schmitt-trigger så att den fungerar med en hysteresnivå på 1V. Det betyder att IC-utgången slås PÅ när solcellsspänningen är 8 V och stängs AV när den sjunker under 7 V.

7 V-omkopplarens PÅ-tröskel justeras exakt med förinställningen P2.

Kretsen innefattande IC1, IC2 kan fungera normalt inom ett strömintervall av 10 till 200 mikroförstärkare. När ljuskällan på solcellen är otillräcklig och dess ström sjunker, stänger IC3 av strömmen till IC1 / IC2, vilket tar bort belastningen på solcellen och dess spänningsökning till 8 V. Denna 8 V lagras i kondensatorn C6. IC3 upptäcker detta och slår på strömmen till kretsen så att termometern nu fungerar med den lagrade energin. När C6 urladdas under 7 V-tröskeln bryter IC3 återigen strömmen till kretsen genom T2.

Ovanstående funktion av IC3 är faktiskt mycket användbar i situationer när det omgivande ljuset är lågt eller sjunker till en nivå där solcell kan inte generera tillräcklig effekt för termometern för att den ska fungera normalt. Under sådana förhållanden växlar IC3 strömmen från solcellen PÅ / AV så att användaren kan kontrollera temperaturen i ett PÅ / AV-läge, men definitivt utan ett fel. Detta gör att termometern kan fortsätta fungera perfekt även i svagt ljus, istället för att stängas av helt.

Hysteresnivån (1 V) kan ändras enligt användarens preferenser genom att ändra värdet på motståndet R7

Kondensatorns C6-värde bestämmer hur snabbt ON / OFF händer för IC3 / T2 i svagt ljus. Minskande C6-värde orsakar snabbare PÅ / AV-skärm och tvärtom.

Konstruktion och installation

PB-designen för den ljusdrivna termometern kan visualiseras i följande bild.

Montering av PCB är enkelt, men LCD-modulen måste hanteras med försiktighetsåtgärder när den sätts in i kretskortet, eftersom enheten är ganska känslig och sårbar för att gå sönder.

Se till att du inte glömmer några par anslutningar på kretskortet. Montera inte IC2 LM35 initialt på kretskortet för att tillåta införandet av +1.000 V över Vout- och GND-terminalerna på LM35. Innan detta, se till att justera P1 så att displayen visar 100 ° C. När detta är gjort, ta bort solcellen eller den externa strömförsörjningen, om någon används, och fixa nu IC2 på kretskortet.

Solcell

Solcellen kan vara vilken mini- eller mikro-solcell som helst som kombineras för att producera 9 V, vid 10 mA.

Om du inte vill använda en solcell eller ljusström, snarare ett normalt batteri, kan du byta ut strömkällan med ett vanligt 9 V PP3-batteri som antagligen skulle hålla i evigheter på grund av extremt låg förbrukning av designen.

VARNING: Den föreslagna ljuddrivna digitala termometern ska inte användas som en klinisk termometer, såvida inte kretsen är verifierad och bekräftad från ett auktoriserat laboratorium.




Tidigare: Arduino 2-stegs programmerbar timerkrets Nästa: Justerbar strömförsörjningskrets - 50 V, 2,5 A