Цифров термометър - използва слънчева клетка за захранване

Статиите обясняват проект за схема на цифров термометър, който работи без батерия. Вместо батерия веригата използва малка слънчева клетка и работи чрез извличане на енергия от околната светлина, налична от околните източници на светлина.

Това позволява веригата да бъде изключително компактна, лека, гъвкава и безпроблемна, докато измерва температури от даден източник.

The термометър може да се използва за измерване на температура на a човешкото тяло , температура на стаята, система за охлаждане , за анализ на времето или друго подходящо приложение, което изисква измерване на критична температура между 0 градуса и 100 градуса по Целзий.

Основна работна концепция

Позовавайки се на електрическата схема по-долу, IC1 работи като устройство с температурен сензор. Този IC е популярен LM35 чип които произвеждат линейно нарастващ DC изход в отговор на пропорционално нарастваща околна температура около него. За да бъдем точни, той генерира постоянен постоянен ток със скорост от 10 mV на градус по Целзий, повишен в неговата температура.

LM35 има вградена калибрирана схема, която позволява да произвежда 0 V при 0 ° C.

Освен този IC, другият основен елемент на този термометър е интегралната схема ICL7136 (ICI), която вътрешно се състои от цифров волтметър, десетичен превключвател и LCD изходен интерфейс, който работи с 3 и 1/2 цифра LCD панел за отчитане на температурата.

ICL7136 волтметър

Този IC също има вътрешен генератор, който работи с минимална тактова честота, което гарантира, че целият модул може да функционира с минимална мощност, но без трептене на дисплея.

Калибрирането на отчитането на температурата на веригата се извършва чрез подходящо регулиране на предварително зададената P1.

Как работи веригата

Диод D1 и резистор R11 гарантират, че LM35 превръща отрицателно напрежение в отговор на околната среда по-ниска от 0 ° C.

Светодиодите D1 и D2 тук не функционират като нормални индикаторни светодиоди, а по-скоро като генератори на еталонно напрежение за получаване на сравнително точна референтна стойност от 1,6 V, които изискват само толкова ниски усилватели за тази функционалност. Въпреки че стандартните ценерови диоди са по-точни със своя референтен потенциал, ценеровите диоди изискват много по-висок ток напред в сравнение със светодиодите и поради това зенерите са избягвани за това приложение.

IC3 заедно с тези свързани компоненти работят като етап за наблюдение на напрежението за захранването на слънчевите клетки.

Операционният усилвател изключва основната степенна схема на термометъра през транзистора Т2, когато изходното напрежение на слънчевата клетка падне под 0,7 V.

Тази функция гарантира, че етапите IC1, IC2 не се повредят по време на такова ниско напрежение и водят до отчитане на температурата с грешки.

За да работи коректно LM35 изисква минимално захранващо напрежение от 5,5 V, докато за IC2 минималният референтен потенциал е 7 V за нормалното му функциониране.

Работа с ниска околна светлина

Op amp IC3 е монтиран като тригер на Schmitt, така че работи с ниво на хистерезис 1V. Това означава, че IC изходът ще се включи, когато напрежението на слънчевата клетка е 8 V, и ще се изключи, когато падне под 7 V.

Прагът на 7 V превключвател се настройва прецизно с помощта на предварително зададената P2.

Веригата, съдържаща IC1, IC2, може да работи нормално в рамките на ток от 10 до 200 микро ампера. Когато източникът на светлина върху слънчевата клетка е недостатъчен и токът й падне, IC3 изключва захранването на IC1 / IC2, което премахва натоварването на слънчевата клетка и напрежението му се повишава до 8 V. Тези 8 V се съхраняват в кондензатора C6. IC3 открива това и включва захранването на веригата, така че термометърът сега работи, използвайки тази съхранена енергия. Когато C6 се разреди под прага от 7 V, IC3 отново прекъсва захранването на веригата чрез T2.

Горното функциониране на IC3 всъщност е много полезно в ситуации, когато околната светлина е слаба или спада до ниво, при което слънчева клетка не е в състояние да генерира достатъчна мощност за термометъра за нормалното му функциониране. При такива условия IC3 превключва захранването от слънчевата клетка ON / OFF така, че потребителят да е в състояние проверете температурата в включен / изключен режим, но определено без грешка. Това позволява на термометъра да продължи да работи перфектно дори при условия на слаба околна светлина, вместо да се изключи напълно.

Нивото на хистерезис (1 V) може да се променя според предпочитанията на потребителя чрез промяна на стойността на резистора R7

Стойността на кондензатора C6 определя колко бързо се включва ВКЛ. / ИЗКЛ. За IC3 / T2 при условия на слаба светлина. Намаляването на стойността на C6 ще доведе до по-бързо включване / изключване на дисплея и обратно.

Изграждане и настройка

Дизайнът на PB за термометъра със светлина може да бъде визуализиран на следващото изображение.

Сглобяване на ПХБ е лесно, но с LCD модула трябва да се работи с предпазни мерки, докато се поставя в печатната платка, тъй като устройството е доста деликатно и уязвимо за счупване.

Уверете се, че не забравяте няколко кабелни връзки на печатната платка. Не поставяйте първоначално IC2 LM35 на печатната платка, за да позволите въвеждането на +1 000 V през клемите Vout и GND на LM35. Преди това не забравяйте да настроите P1, така че дисплеят да отчита 100 ° C. След като направите това, премахнете слънчевата клетка или външното захранване, ако има такива, и сега фиксирайте IC2 на печатната платка.

Слънчева клетка

Слънчевата клетка може да бъде всяка мини или микро соларна клетка, комбинирана, за да произведе 9 V при 10 mA.

Ако не искате да използвате слънчева клетка или светлинна енергия, а по-скоро нормална батерия, можете да замените източника на енергия с обикновена 9 V PP3 батерия, която вероятно би издържала векове поради изключително ниската консумация на дизайна.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Предложеният дигитален термометър с лека мощност не трябва да се използва като клиничен термометър, освен ако веригата не е проверена и потвърдена от оторизирана лаборатория.