Digitālā termometra ķēde - barošanai izmanto saules bateriju

Rakstos ir izskaidrots digitālā termometra ķēdes projekts, kas darbojas bez akumulatora. Baterijas vietā ķēde izmanto nelielu saules bateriju un darbojas, iegūstot enerģiju no apkārtējās gaismas, kas pieejama no apkārtējiem gaismas avotiem.

Tas ļauj ķēdei būt ārkārtīgi kompaktai, vieglai, daudzpusīgai un bez problēmām, vienlaikus mērot temperatūru no konkrēta avota.

The termometrs var izmantot temperatūras mērīšanai a cilvēka ķermenis , istabas temperatūra, radiators , laika apstākļu analīzei vai jebkuram citam piemērotam pielietojumam, kam nepieciešami kritiskās temperatūras mērījumi no 0 līdz 100 grādiem pēc Celsija.

Darba pamatkoncepcija

Atsaucoties uz zemāk esošo shēmu, IC1 darbojas kā temperatūras sensora ierīce. Šis IC ir populārs LM35 mikroshēma kas rada lineāri pieaugošu līdzstrāvas izeju, reaģējot uz proporcionāli pieaugošu apkārtējās vides temperatūru. Precīzāk sakot, tā rada izejas līdzstrāvu ar ātrumu 10 mV uz Celsija grādu, ja tā temperatūra paaugstinās.

LM35 ir iebūvēta kalibrēta shēma, kas ļauj ražot 0 V 0 ° C temperatūrā.

Izņemot šo IC, otrs šī gaismas darbināmā termometra galvenais elements ir integrētā shēma ICL7136 (ICI), kas iekšēji sastāv no digitālā voltmetra pakāpes, decimālā pārslēga un LCD izejas interfeisa, kas darbojas ar 3 un 1/2 ciparu. LCD panelis temperatūras nolasīšanai.

ICL7136 voltmetrs

Šim IC ir arī iekšējais oscilators, kas darbojas ar minimālu pulksteņa frekvenci, kas nodrošina, ka viss modulis var darboties, izmantojot minimālu jaudu, tomēr bez mirgošanas displejā.

Ķēdes temperatūras nolasīšanas kalibrēšana tiek veikta, atbilstoši pielāgojot iepriekš iestatīto P1.

Kā darbojas ķēde

Diods D1 un rezistors R11 nodrošina, ka LM35 pārvērš negatīvo spriegumu, reaģējot uz apkārtējo vidi, kas ir zemāka par 0 ° C.

Gaismas diodes D1 un D2 šeit nedarbojas kā parastas indikatora gaismas diodes, bet drīzāk kā atskaites sprieguma ģeneratori, lai iegūtu pietiekami precīzu 1,6 V pastāvīgu atskaiti, kam šai funkcionalitātei ir nepieciešami tikai daži uApps. Lai gan standarta zenera diodes ir precīzākas ar to atskaites potenciālu, zeneru diodēm ir vajadzīga daudz lielāka uz priekšu vērstā strāva, salīdzinot ar gaismas diodēm, un tāpēc šai lietošanai ir novērsti zeneri.

IC3 kopā ar šīm saistītajām sastāvdaļām darbojas kā sprieguma monitora posms saules bateriju piegādei.

Op amp izslēdz galveno termometra ķēdes posmu caur tranzistoru T2 ikreiz, kad saules baterijas izejas spriegums nokrītas zem 0,7 V.

Šī funkcija nodrošina, ka IC1, IC2 posmi nedarbojas nepareizi tik zema sprieguma laikā un rada temperatūras rādījumus ar kļūdām.

Lai pareizi darbotos, LM35 ir nepieciešams minimālais barošanas spriegums 5,5 V, savukārt IC2 normālai darbībai minimālais nepieciešamais atskaites potenciāls ir 7 V.

Darbs ar vāju apgaismojumu

Op amp IC3 tiek izmantots kā Schmitt trigeris tā, lai tas darbotos ar 1V histerēzes līmeni. Tas nozīmē, ka IC izeja ieslēdzas, kad saules baterijas spriegums ir 8 V, un izslēdzas, kad tā nokrītas zem 7 V.

7 V ieslēgšanas slieksnis tiek precīzi noregulēts, izmantojot iepriekš iestatīto P2.

Ķēde, kas sastāv no IC1, IC2, spēj normāli darboties strāvas diapazonā no 10 līdz 200 mikro ampēriem. Ja saules avota gaismas avots ir nepietiekams un tā strāva samazinās, IC3 izslēdz strāvu uz IC1 / IC2, kas novērš saules baterijas slodzi un sprieguma pieaugumu līdz 8 V. Šie 8 V tiek uzglabāti kondensatorā C6. IC3 to atklāj un ieslēdz strāvu ķēdē, lai termometrs tagad darbotos, izmantojot šo uzkrāto enerģiju. Kad C6 izlādējas zem 7 V sliekšņa, IC3 atkal izslēdz strāvu ķēdei caur T2.

Iepriekš minētā IC3 darbība faktiski ir ļoti noderīga situācijās, kad apkārtējā gaisma ir zema vai nokrītas līdz līmenim, kurā saules baterija nespēj radīt pietiekamu jaudu termometram tā normālai darbībai. Šādos apstākļos IC3 ieslēdz / izslēdz enerģiju no saules baterijas tā, lai lietotājs to spētu pārbaudiet temperatūru ieslēgtā / izslēgta režīmā, bet noteikti bez kļūdas. Tas ļauj termometram pilnvērtīgi darboties pat vājā apgaismojumā, nevis pilnībā izslēgt.

Histerēzes līmeni (1 V) var mainīt atbilstoši lietotāja vēlmēm, mainot rezistora R7 vērtību

Kondensatora C6 vērtība nosaka, cik ātri ON / OFF notiek IC3 / T2 vāja apgaismojuma apstākļos. C6 vērtības samazināšanās izraisīs ātrāku displeja ieslēgšanu / izslēgšanu un otrādi.

Konstrukcija un uzstādīšana

PB dizainu termometram ar vieglu enerģiju var vizualizēt nākamajā attēlā.

Montāža PCB ir viegli, bet, ievietojot to PCB, ar LCD moduli jārīkojas piesardzīgi, jo ierīce ir diezgan delikāta un neaizsargāta pret salaušanu.

Pārliecinieties, ka neaizmirstat pāris vadu savienojumus PCB. Sākotnēji nelieciet IC2 LM35 uz PCB, lai ļautu ievadīt +1.000 V pāri LM35 Vout un GND spailēm. Pirms tam noteikti noregulējiet P1 tā, lai displejā būtu 100 ° C. Kad tas ir izdarīts, noņemiet saules bateriju vai ārējo padevi, ja tāda tiek izmantota, un tagad nofiksējiet IC2 uz PCB.

Saules šūna

Saules baterija var būt jebkura mini vai mikro saules baterija, kas apvienota, lai ražotu 9 V pie 10 mA.

Ja nevēlaties izmantot saules bateriju vai gaismas strāvu, drīzāk parastu akumulatoru, strāvas avotu varat nomainīt ar parastu 9 V PP3 akumulatoru, kas, iespējams, kalpos ilgi, jo īpaši zems dizaina patēriņš.

BRĪDINĀJUMS: Piedāvāto digitālo digitālo termometru nevajadzētu izmantot kā klīnisko termometru, ja vien ķēde nav pārbaudīta un apstiprināta pilnvarotā laboratorijā.