Digitaalinen lämpömittaripiiri - käyttää aurinkokennoa virtaan

Artikkeleissa selitetään digitaalinen lämpömittaripiiriprojekti, joka toimii ilman akkua. Akun sijaan piiri käyttää pientä aurinkokennoa ja toimii ottamalla virtaa ympäröivistä valonlähteistä saatavasta ympäröivästä valosta.

Tämä sallii piirin olla erittäin pienikokoinen, kevyt, monipuolinen ja vaivaton mittaamalla lämpötiloja tietystä lähteestä.

lämpömittari voidaan käyttää lämpötilan mittaamiseen a ihmiskehon , huoneen lämpötila, jäähdytyselementti , sääanalyysiä varten tai mihin tahansa muuhun sopivaan sovellukseen, joka vaatii kriittisen lämpötilan mittaamisen välillä 0–100 astetta.

Peruskäsite

Viitaten alla olevaan kytkentäkaavioon, IC1 toimii kuin lämpötila-anturilaite. Tämä IC on suosittu LM35-siru jotka tuottavat lineaarisesti kasvavan tasavirtalähdön vastauksena suhteellisesti ympäröivään ympäristön lämpötilaan. Tarkemmin sanottuna se tuottaa ulostulovirran nopeudella 10 mV / celsiusaste celsiusasteen lämpötilassa.

LM35: ssä on sisäänrakennettu kalibroitu piiri, joka mahdollistaa 0 V: n tuottamisen 0 ° C: ssa.

Tämän IC: n lisäksi tämän kevyellä lämpömittarilla on toinen pääelementti integroitu piiri ICL7136 (ICI), joka koostuu sisäisesti digitaalisesta voltimittarista, desimaalivahvistimesta ja LCD-lähtöliitännästä, joka käyttää 3 ja 1/2 numeroa LCD-paneeli lämpötilan lukemista varten.

ICL7136 voltmetri

Tässä mikropiirissä on myös sisäinen oskillaattori, joka toimii pienellä kellotaajuudella, mikä varmistaa, että koko moduuli pystyy toimimaan minimiteholla, mutta ilman välkkymistä näytössä.

Piirin lämpötilalukeman kalibrointi tapahtuu säätämällä esiasetusta P1 asianmukaisesti.

Kuinka piiri toimii

Diodi D1 ja vastus R11 varmistavat, että LM35 kääntää negatiivisen jännitteen vasteena alle 0 ° C: n ympäristöön.

LED-valot D1 ja D2 eivät tässä toimi normaalina indikaattori-LEDinä pikemminkin vertailujännitegeneraattoreina, jotta saadaan kohtuullisen tarkka 1,6 V: n vakioviite, joka vaatii tälle toiminnalle vain niin vähän kuin muutama uApps. Vaikka tavalliset zener-diodit ovat tarkempia vertailupotentiaalinsa suhteen, zener-diodit vaativat paljon suurempaa eteenpäin suuntautuvaa virtaa kuin LED-valot, ja siksi zeners on vältetty tässä sovelluksessa.

IC3 yhdessä näiden komponenttien kanssa toimii kuin jännitteenvalvontavaihe aurinkokennojen syöttöön.

Op-vahvistin kytkee päälämpömittaripiirin pois päältä transistorin T2 kautta aina, kun aurinkokennon lähtöjännite laskee alle 0,7 V.

Tämä ominaisuus varmistaa, että IC1-, IC2-vaiheet eivät toimi toimintahäiriöissä niin pienen jännitteen aikana ja tuottavat lämpötilalukemia virheillä.

Oikein toimiakseen LM35 vaatii vähintään 5,5 V: n syöttöjännitteen, kun taas IC2: lle vaaditaan vähintään 7 V: n normaali toiminta.

Työskentely heikossa valaistuksessa

Op-vahvistin IC3 on kytketty Schmitt-liipaisimeksi siten, että se toimii 1V: n hystereesitasolla. Merkitys, IC-lähtö kytkeytyy päälle, kun aurinkokennojännite on 8 V, ja sammuu, kun se putoaa alle 7 V.

7 V: n virtakytkin on säädetty tarkasti esiasetetulla P2: lla.

Piiri, joka käsittää IC1: n, IC2: n, kykenee toimimaan normaalisti 10 - 200 mikro ampeerin virtavälillä. Kun aurinkokennon valonlähde on riittämätön ja sen virta putoaa, IC3 kytkee virran pois päältä IC1 / IC2: een, mikä poistaa aurinkokennon kuormituksen ja sen jännitteen nousun 8 V: een. Tämä 8 V varastoidaan kondensaattoriin C6. IC3 havaitsee tämän ja kytkee virran virtapiiriin siten, että lämpömittari toimii nyt käyttämällä tätä varastoitua energiaa. Kun C6 purkautuu alle 7 V: n kynnyksen, IC3 katkaisee jälleen virran piirille T2: n kautta.

Edellä mainittu IC3: n toiminta on todella hyödyllistä tilanteissa, joissa ympäristön valo on heikkoa tai putoaa tasolle, jolla aurinkokenno ei pysty tuottamaan riittävästi tehoa lämpömittarille normaalia toimintaansa varten. Tällaisissa olosuhteissa IC3 kytkee aurinkokennon virran päälle / pois päältä niin, että käyttäjä voi tarkista lämpötila kytkettynä ON / OFF-tilassa, mutta varmasti ilman virheitä. Tämän ansiosta lämpömittari toimii täydellisesti myös heikossa valaistuksessa sen sijaan, että se sammuisi kokonaan.

Hystereesitasoa (1 V) voidaan muuttaa käyttäjän mieltymysten mukaan muuttamalla vastuksen R7 arvoa

Kondensaattorin C6 arvo määrittää, kuinka nopeasti ON / OFF tapahtuu IC3 / T2: lle hämärässä. C6-arvon pieneneminen aiheuttaa nopeamman näytön ON / OFF-toiminnon ja päinvastoin.

Rakentaminen ja asentaminen

Kevytlämpömittarin PB-muoto voidaan visualisoida seuraavassa kuvassa.

Kokoonpano PCB on helppoa, mutta LCD-moduulia on käsiteltävä varotoimilla asetettaessa piirilevyyn, koska laite on melko herkkä ja herkkä rikkoutumiselle.

Varmista, että et unohda pari johdinliitäntää piirilevyssä. Älä alun perin sovita IC2 LM35: ää piirilevyyn, jotta +1000 V: n syöttö LM35: n Vout- ja GND-liittimiin olisi mahdollista. Muista ennen tätä säätää P1 niin, että näytön lukema on 100 ° C. Kun tämä on tehty, poista aurinkokenno tai mahdollinen ulkoinen syöttö ja kiinnitä nyt IC2 piirilevyyn.

Aurinkokenno

Aurinkokenno voi olla mikä tahansa mini- tai mikro-aurinkokenno yhdistettynä tuottamaan 9 V 10 mA: n jännitteellä.

Jos et halua käyttää aurinkokennoa tai valotehoa, pikemminkin kuin normaalia akkua, voit vaihtaa virtalähteen tavalliseen 9 V: n PP3-paristoon, joka todennäköisesti kestää ikuisia aikoja suunnittelun äärimmäisen alhaisen kulutuksen vuoksi.

VAROITUS: Ehdotettua kevytkäyttöistä digitaalista lämpömittaria ei tule käyttää kliinisenä lämpömittarina, ellei piiri ole vahvistettu ja vahvistettu valtuutetussa laboratoriossa.