Digitális hőmérő áramkör - napelemet használ az áramellátáshoz

A cikkek egy digitális hőmérő áramkör projektet ismertetnek, amely akkumulátor nélkül működik. Akkumulátor helyett az áramkör egy kis napelemet használ, és úgy működik, hogy energiát nyer a környező fényforrásokból rendelkezésre álló környezeti fényből.

Ez lehetővé teszi, hogy az áramkör rendkívül kompakt, könnyű, sokoldalú és problémamentes legyen, miközben az adott forrásból méri a hőmérsékleteket.

A hőmérő a hőmérséklet mérésére használható emberi test , a szoba hőmérséklete, hűtőborda , időjárás-analízishez, vagy bármilyen más megfelelő alkalmazáshoz, amely 0 és 100 Celsius fok közötti kritikus hőmérsékleti méréseket igényel.

Alapvető munka fogalma

Az alábbi kapcsolási rajzra hivatkozva az IC1 úgy működik, mint egy hőmérséklet-érzékelő eszköz. Ez az IC népszerű LM35 chip amelyek lineárisan növekvő egyenáramú kimenetet produkálnak a körülötte lévő, arányosan növekvő környezeti hőmérsékletre reagálva. Pontosabban: kimeneti egyenáramot generál 10 mV / Celsius-fok emelkedéssel az eset hőmérsékletén.

Az LM35 beépített kalibrált áramkörrel rendelkezik, amely 0 ° C hőmérsékleten 0 V-ot képes előállítani.

Ezen az IC-n kívül ennek a könnyű meghajtású hőmérőnek a másik fő eleme az ICL7136 (ICI) integrált áramkör, amely belül digitális feszültségmérő fokozatból, tizedes váltóból és LCD kimeneti interfészből áll, amely 3 és 1/2 számjegyű LCD panel a hőmérséklet leolvasásához.

ICL7136 voltmérő

Ennek az IC-nek van egy belső oszcillátora is, amely minimális órajel-frekvenciával működik, amely biztosítja, hogy az egész modul képes legyen minimális teljesítmény felhasználásával működni, anélkül, hogy villogna a kijelző.

Az áramkör hőmérséklet-leolvasásának kalibrálása a P1 előre beállított érték megfelelő beállításával történik.

Hogyan működik az áramkör

A D1 dióda és az R11 ellenállás biztosítja, hogy az LM35 negatív feszültséget fordítson 0 ° C-nál alacsonyabb környezeti hőmérsékletre reagálva.

A D1 és D2 LED-ek itt nem normál jelzőlámpákként működnek, hanem referenciafeszültség-generátorként, ésszerű pontosságú, 1,6 V-os állandó referencia eléréséhez, amelyek ehhez a funkcióhoz csak néhány uAp-ot igényelnek. Bár a standard zener diódák pontosabbak referenciapotenciáljukkal, a zener diódák sokkal nagyobb előremenő áramot igényelnek, mint a LED-ek, ezért a zenerek elkerülhetők voltak ebben az alkalmazásban.

Az IC3 és a hozzá tartozó alkatrészek úgy működnek, mint egy feszültségmonitor-fokozat a napelemellátáshoz.

Az op erősítő kikapcsolja a fő hőmérő áramkör fokozatát a T2 tranzisztoron keresztül, amikor a napelem kimeneti feszültsége 0,7 V alá csökken.

Ez a szolgáltatás biztosítja, hogy az IC1, IC2 fokozatok ne működjenek megfelelően ilyen alacsony feszültség alatt, és hibás hőmérséklet-leolvasást eredményezzenek.

A helyes működéshez az LM35-nek minimum 5,5 V tápfeszültségre van szüksége, míg az IC2 esetében a normál működéséhez a minimálisan szükséges referenciapotenciál 7 V.

Munka alacsony környezeti fény mellett

Az IC erősítőt Schmitt-triggerként kapcsolják be, így 1 V hiszterézis szinttel működik. Vagyis az IC kimenet bekapcsol, ha a napelem feszültsége 8 V, és kikapcsol, ha 7 V alá esik.

A 7 V-os bekapcsolási küszöböt pontosan beállítja az előre beállított P2 segítségével.

Az IC1-t, IC2-t tartalmazó áramkör 10–200 mikro amper tartományban képes normálisan működni. Ha a napelem cellájának fényforrása elégtelen, és áramát csökken, az IC3 kikapcsolja az áramot IC1 / IC2-re, ami megszünteti a napelem cellájának terhelését és annak feszültségét 8 V-ra. Ez a 8 V a C6 kondenzátorban tárolódik. Az IC3 ezt észleli és bekapcsolja az áramkört az áramkörbe, így a hőmérő mostantól ezt a tárolt energiát használja. Amikor a C6 kisül a 7 V küszöbérték alatt, az IC3 ismét megszakítja az áramellátást a T2-n keresztül.

Az IC3 fenti működése valójában nagyon hasznos olyan helyzetekben, amikor a környezeti fény alacsony, vagy olyan szintre csökken, ahol a napelem nem képes elegendő energiát előállítani a hőmérő normál működéséhez. Ilyen körülmények között az IC3 úgy kapcsolja be / ki a napelem celláját, hogy a felhasználó képes legyen rá ellenőrizze a hőmérsékletet bekapcsolt ON / OFF módban, de határozottan hiba nélkül. Ez lehetővé teszi, hogy a hőmérő tökéletesen működjön alacsony környezeti fényviszonyok mellett is, ahelyett, hogy teljesen leállna.

A hiszterézis szint (1 V) a felhasználó preferenciája szerint változtatható az R7 ellenállás értékének megváltoztatásával

A C6 kondenzátor értéke határozza meg, hogy az IC3 / T2 esetében milyen gyenge megvilágítás mellett milyen gyorsan történik az ON / OFF bekapcsolás. A C6 érték csökkenése a kijelző gyorsabb be- és kikapcsolását eredményezi, és fordítva.

Építés és felállítás

A könnyű meghajtású hőmérő PB kialakítása a következő képen látható.

A PCB könnyű, de az LCD-modult óvatosan kell kezelni a NYÁK-ba történő behelyezés közben, mivel az eszköz meglehetősen kényes és sérülékeny.

Ügyeljen arra, hogy ne felejtse el a pár vezetékes csatlakozást a NYÁK-on. Kezdetben ne illessze az IC2 LM35-et a NYÁK-ra, hogy +1.000 V-ot vezessen be az LM35 Vout és GND termináljain. Ezt megelőzően ellenőrizze a P1 beállítást úgy, hogy a kijelző 100 ° C-os értéket mutasson. Miután ez megtörtént, távolítsa el a napelemet vagy a külső tápegységet, ha van ilyen, és rögzítse az IC2-t a NYÁK-ra.

Napelem

A napelem lehet bármilyen mini vagy mikro napelem, kombinálva 9 V feszültség előállítására, 10 mA feszültség mellett.

Ha nem napelemet vagy könnyű energiát szeretne használni, inkább normál akkumulátort, akkor az áramforrást lecserélheti egy közönséges 9 V-os PP3 akkumulátorra, amely valószínűleg a kialakítás rendkívül alacsony fogyasztása miatt életkorig eltarthat.

FIGYELMEZTETÉS: A javasolt könnyű meghajtású digitális hőmérőt csak klinikai hőmérőként szabad használni, hacsak az áramkört egy engedélyezett laboratórium nem igazolja és nem erősíti meg.