Digital termometerkrets - bruker en solcelle for kraft

Artiklene forklarer et digitalt termometerkretsprosjekt som fungerer uten batteri. I stedet for et batteri bruker kretsen en liten solcelle og fungerer ved å hente strøm fra det omgivende lyset som er tilgjengelig fra de omkringliggende lyskildene.

Dette gjør at kretsen kan være ekstremt kompakt, lett, allsidig og problemfri når du måler temperaturer fra en gitt kilde.

De termometer kan brukes til å måle temperaturen på en Menneskekroppen , temperatur i et rom, kjøleribbe , for væranalyse, eller en hvilken som helst annen egnet applikasjon som krever kritiske temperaturmålinger mellom 0 grader og 100 grader Celsius.

Grunnleggende arbeidskonsept

Med henvisning til kretsskjemaet nedenfor fungerer IC1 som en temperatursensorenhet. Denne IC er en populær LM35-brikke som produserer en lineært økende DC-utgang som respons på en proporsjonalt økende omgivelsestemperatur rundt den. For å være presis genererer den en utgangsstrøm med en hastighet på 10 mV per grad Celsius stiger i sin temperatur.

LM35 har en innebygd kalibrert krets, som gjør det mulig å produsere 0 V ved 0 ° C.

Bortsett fra denne IC, er det andre hovedelementet i dette lysdrevne termometeret den integrerte kretsen ICL7136 (ICI) som internt består av et digitalt voltmeter-trinn, en desimalskifter og et LCD-utgangsgrensesnitt som driver et 3 og 1/2 siffer LCD-panel for temperaturavlesning.

ICL7136 voltmeter

Denne ICen har også en intern oscillator som fungerer med en minimal klokkefrekvens som sørger for at hele modulen er i stand til å fungere med minimal effekt, men uten flimmer på skjermen.

Temperaturavlesningskalibreringen av kretsen gjennomføres ved å justere forhåndsinnstillingen P1 riktig.

Hvordan kretsen fungerer

Diode D1 og motstand R11 sørger for at LM35 snur negativ spenning som respons på en omgivelse lavere enn 0 ° C.

Lysdiodene D1 og D2 her fungerer ikke som normale indikatorlysdioder, snarere som en referansespenningsgenerator for å få en rimelig nøyaktig 1,6 V konstant referanse, som bare krever så lave som noen få uAps for denne funksjonaliteten. Selv om standard zener-dioder er mer nøyaktige med referansepotensialet, krever zener-dioder mye høyere fremoverstrøm sammenlignet med lysdioder, og derfor er zenere unngått for denne applikasjonen.

IC3 sammen med disse tilknyttede komponentene fungerer som et spenningsovervåkingstrinn for solcelleforsyningen.

Op-ampen slår AV hovedtermometerets kretstrinn gjennom transistoren T2 når solcelleutgangsspenningen faller under 0,7 V.

Denne funksjonen sørger for at IC1-, IC2-trinnene ikke fungerer feil under så lav spenning og gir temperaturavlesninger med feil.

For å fungere riktig krever LM35 en minimum forsyningsspenning på 5,5 V, mens for IC2 er det minste referansepotensialet som kreves 7 V for normal funksjon.

Arbeide med lite omgivende lys

Op amp IC3 er rigget som en Schmitt-trigger slik at den fungerer med et hysteresenivå på 1V. Betydning, IC-utgangen slås PÅ når solcellens spenning er 8 V, og slås AV når den faller under 7 V.

7 V-bryterens PÅ-terskel justeres nøyaktig ved hjelp av den forhåndsinnstilte P2.

Kretsen som består av IC1, IC2 er i stand til å fungere normalt innenfor et strømområde på 10 til 200 mikro ampere. Når lyskilden på solcellen er utilstrekkelig, og strømmen synker, slår IC3 AV strømmen til IC1 / IC2, som fjerner belastningen på solcellen og spenningen stiger til 8 V. Denne 8 V lagres i kondensatoren C6. IC3 oppdager dette og slår PÅ strømmen til kretsen slik at termometeret nå fungerer med denne lagrede energien. Når C6 tømmes under 7 V-terskelen, kutter IC3 nok en gang strømmen til kretsen gjennom T2.

Ovennevnte funksjon av IC3 er faktisk veldig nyttig i situasjoner når det omgivende lyset er lavt eller synker til et nivå der solcelle klarer ikke å generere tilstrekkelig kraft til termometeret for at den skal fungere normalt. Under slike forhold slår IC3 strømmen fra solcellen PÅ / AV slik at brukeren er i stand til det sjekk temperaturen i en slått PÅ / AV-modus, men absolutt uten feil. Dette gjør at termometeret kan fortsette å fungere perfekt selv under dårlige lysforhold, i stedet for å slå seg helt av.

Hysteresenivået (1 V) kan endres i henhold til brukerens preferanse ved å endre verdien på motstanden R7

Kondensatorens C6-verdi bestemmer hvor raskt ON / OFF skjer for IC3 / T2 i dårlige lysforhold. Å redusere C6-verdien vil føre til raskere PÅ / AV av skjermen og omvendt.

Konstruksjon og oppsett

PB-designet for det lysdrevne termometeret kan visualiseres i det følgende bildet.

Montering av PCB er enkelt, men LCD-modulen må håndteres med forholdsregler når den settes inn i PCB, siden enheten er ganske delikat og sårbar for brudd.

Forsikre deg om at du ikke glemmer et par ledningstilkoblinger på PCB. Ikke monter IC2 LM35 på PCB for å tillate innføring av +1.000 V over Vout- og GND-terminaler på LM35. Før dette må du sørge for å justere P1 slik at displayet viser 100 ° C. Når dette er gjort, fjern solcellen eller den eksterne forsyningen hvis den brukes, og fest nå IC2 på PCB.

Solcelle

Solcellen kan være hvilken som helst mini- eller mikrosolcelle kombinert for å produsere 9 V, ved 10 mA.

Hvis du ikke ønsker å bruke en solcelle eller lysstrøm, snarere et normalt batteri, kan du erstatte strømkilden med et vanlig 9 V PP3-batteri som sannsynligvis vil vare i evigheter på grunn av ekstremt lavt forbruk av designet.

ADVARSEL: Det foreslåtte lysdrevne digitale termometeret skal ikke brukes som et klinisk termometer, med mindre kretsen er bekreftet og bekreftet fra et autorisert laboratorium.