Circuitul digital al termometrului - folosește o celulă solară pentru energie

Articolele explică un proiect al circuitului de termometru digital care funcționează fără baterie. În loc de o baterie, circuitul folosește o mică celulă solară și funcționează derivând energie din lumina ambientală disponibilă din sursele de lumină din jur.

Acest lucru permite circuitului să fie extrem de compact, ușor, versatil și fără probleme în timp ce măsoară temperaturile dintr-o anumită sursă.

termometru poate fi folosit pentru măsurarea temperaturii a corpul uman , temperatura unei camere, radiator , pentru analiza vremii sau orice altă aplicație adecvată care necesită măsurători critice ale temperaturii între 0 grade și 100 grade Celsius.

Concept de bază de lucru

Referindu-ne la schema de circuit de mai jos, IC1 funcționează ca un dispozitiv senzor de temperatură. Acest CI este popular Cip LM35 care produc o ieșire DC în creștere liniară ca răspuns la o temperatură ambiantă în creștere proporțională în jurul său. Pentru a fi precis, generează o curent continuu de ieșire la o rată de creștere de 10 mV pe grad Celsius în temperatura carcasei sale.

LM35 are un circuit calibrat încorporat, care permite să producă 0 V la 0 ° C.

În afară de acest IC, celălalt element principal al acestui termometru alimentat cu lumină este circuitul integrat ICL7136 (ICI) care intern este format dintr-o etapă de voltmetru digital, un schimbător zecimal și o interfață de ieșire LCD care operează 3 și 1/2 cifre Panou LCD pentru citirea temperaturii.

ICL7136 voltmetru

Acest IC are, de asemenea, un oscilator intern care funcționează cu o frecvență de ceas minimă, care asigură faptul că întregul modul este capabil să funcționeze folosind o putere minimă, dar fără niciun pâlpâire pe afișaj.

Calibrarea citirii temperaturii circuitului este efectuată prin reglarea corespunzătoare a presetării P1.

Cum funcționează circuitul

Dioda D1 și rezistorul R11 asigură faptul că LM35 transformă tensiunea negativă ca răspuns la un mediu mai mic de 0 ° C.

LED-urile D1 și D2 de aici nu funcționează ca LED-uri indicatoare normale mai degrabă ca generatoare de tensiune de referință pentru obținerea unei referințe constante de 1,6 V în mod rezonabil precise, care necesită doar câteva uAmp pentru această funcționalitate. Deși diodele zener standard sunt mai precise cu potențialul lor de referință, diodele zener necesită curent înainte mult mai mare în comparație cu LED-urile și, prin urmare, zenerii au fost evitați pentru această aplicație.

IC3 împreună cu aceste componente asociate funcționează ca o etapă de monitorizare a tensiunii pentru alimentarea cu celule solare.

Amplificatorul op oprește etapa circuitului termometrului principal prin tranzistorul T2 ori de câte ori tensiunea de ieșire a celulei solare scade sub 0,7 V.

Această caracteristică asigură faptul că etapele IC1, IC2 nu funcționează defectuos în timpul unei tensiuni atât de scăzute și produc citiri de temperatură cu erori.

Pentru a funcționa corect, LM35 necesită o tensiune de alimentare minimă de 5,5 V, în timp ce pentru IC2 potențialul de referință minim necesar este de 7 V pentru funcționarea sa normală.

Lucrul cu lumină ambientală scăzută

Amplificatorul opțional IC3 este echipat cu un dispozitiv Schmitt, astfel încât să funcționeze cu un nivel de histerezis de 1V. Adică, ieșirea IC se va porni când tensiunea celulei solare este de 8 V și se va opri când scade sub 7 V.

Pragul comutatorului de 7 V este reglat cu precizie folosind presetarea P2.

Circuitul care cuprinde IC1, IC2 este capabil să funcționeze normal într-un interval de curent de la 10 la 200 microamperi. Când sursa de lumină a celulei solare este insuficientă și curentul său scade, IC3 oprește alimentarea la IC1 / IC2, care elimină încărcarea pe celula solară și crește tensiunea la 8 V. Acest 8 V este stocat în condensatorul C6. IC3 detectează acest lucru și pornește circuitul astfel încât termometrul să funcționeze acum folosind această energie stocată. Când C6 se descarcă sub pragul de 7 V, IC3 întrerupe din nou alimentarea circuitului prin T2.

Funcționarea de mai sus a IC3 este de fapt foarte utilă în situațiile în care lumina ambientală este scăzută sau scade la un nivel în care celula solara nu poate genera suficientă putere pentru termometru pentru funcționarea sa normală. În astfel de condiții, IC3 comută puterea de la celula solară ON / OFF astfel încât utilizatorul să poată verifica temperatura într-un mod PORNIT / OPRIT comutat, dar cu siguranță fără o eroare. Acest lucru permite termometrului să funcționeze perfect chiar și în condiții de lumină ambientală scăzută, în loc să se închidă complet.

Nivelul de histerezis (1 V) poate fi modificat în funcție de preferințele utilizatorului prin schimbarea valorii rezistorului R7

Valoarea condensatorului C6 determină cât de repede se întâmplă ON / OFF pentru IC3 / T2 în condiții de lumină slabă. Scăderea valorii C6 va duce la pornirea / oprirea mai rapidă a afișajului și invers.

Construcție și amenajare

Designul PB pentru termometrul cu lumină poate fi vizualizat în următoarea imagine.

Asamblarea PCB este ușor, dar modulul LCD trebuie manipulat cu precauții în timp ce se introduce în PCB, deoarece dispozitivul este destul de delicat și vulnerabil la rupere.

Asigurați-vă că nu uitați Câteva conexiuni de sârmă de pe PCB. Nu montați inițial IC2 LM35 pe PCB pentru a permite introducerea a +1.000 V pe terminalele Vout și GND ale LM35. Înainte de aceasta, asigurați-vă că reglați P1 astfel încât afișajul să citească 100 ° C. Odată ce ați făcut acest lucru, scoateți celula solară sau sursa de alimentare externă, dacă este utilizată, și fixați acum IC2 pe PCB.

Celula solara

Celula solară poate fi orice mini sau micro celulă solară combinată pentru a produce 9 V, la 10 mA.

Dacă nu doriți să utilizați o celulă solară sau o energie luminoasă, mai degrabă o baterie normală, puteți înlocui sursa de alimentare cu o baterie obișnuită PP3 de 9 V, care ar dura probabil veacuri din cauza consumului extrem de redus al designului.

AVERTISMENT: Termometrul digital propus cu lumină nu trebuie utilizat ca termometru clinic, cu excepția cazului în care circuitul este verificat și confirmat de la un laborator autorizat.