Obvod digitálneho teplomeru - na napájanie využíva solárny článok

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Články vysvetľujú projekt obvodu digitálneho teplomera, ktorý funguje bez batérie. Namiesto batérie obvod využíva malý solárny článok a pracuje odvodením energie z okolitého svetla dostupného z okolitých svetelných zdrojov.

To umožňuje, aby bol obvod mimoriadne kompaktný, ľahký, univerzálny a bezproblémový pri meraní teplôt z daného zdroja.



The teplomer možno použiť na meranie teploty a Ľudské telo , teplota miestnosti, chladič , na analýzu počasia alebo na akúkoľvek inú vhodnú aplikáciu, ktorá vyžaduje meranie kritickej teploty od 0 do 100 stupňov Celzia.

Základná pracovná koncepcia

Podľa schémy zapojenia uvedenej nižšie funguje IC1 ako zariadenie teplotného snímača. Tento IC je populárny Čip LM35 ktoré produkujú lineárne sa zvyšujúci jednosmerný výstup v reakcii na proporcionálne sa zvyšujúcu teplotu okolia. Aby sme boli presní, generuje výstupný prúd s rýchlosťou 10 mV na stupeň Celsia pri zvýšení teploty v danom prípade.



LM35 má zabudované kalibrované obvody, ktoré umožňujú vytvárať 0 V pri 0 ° C.

Okrem tohto IC je ďalším hlavným prvkom tohto svetlo poháňaného teplomera integrovaný obvod ICL7136 (ICI), ktorý je interne tvorený stupňom digitálneho voltmetra, desatinnou čiarkou a výstupným rozhraním LCD, ktoré ovláda 3 a 1/2 číslicu. LCD panel pre odčítanie teploty.

ICL7136 voltmeter

Tento IC má tiež interný oscilátor, ktorý pracuje s minimálnou frekvenciou hodín, čo zaisťuje, že celý modul je schopný fungovať s minimálnym výkonom, avšak bez blikania na displeji.

Kalibrácia teplotného odpočtu obvodu sa vykonáva príslušným nastavením predvoľby P1.

Ako funguje obvod

Dióda D1 a odpor R11 zabezpečujú, aby LM35 otáčal záporné napätie v reakcii na okolité prostredie nižšie ako 0 ° C.

LED diódy D1 a D2 tu nefungujú ako normálne indikačné LED diódy, ale skôr ako generátory referenčného napätia na získanie primerane presnej konštantnej referencie 1,6 V, ktorá pre túto funkčnosť vyžaduje len pár uAmps. Aj keď štandardné zenerove diódy majú presnejší referenčný potenciál, zenerové diódy vyžadujú v porovnaní s LED oveľa vyšší priepustný prúd, a preto sa zenere pre túto aplikáciu vyhýbajú.

IC3 spolu s pridruženými komponentmi fungujú ako fáza monitorovania napätia pre napájanie solárnych článkov.

Operačný zosilňovač vypne hlavný obvodový stupeň teplomera cez tranzistor T2 vždy, keď výstupné napätie solárneho článku klesne pod 0,7 V.

Táto vlastnosť zaisťuje, že etapy IC1, IC2 nebudú nefunkčné počas tak nízkeho napätia a spôsobia chybné odpočty teploty.

Pre správne fungovanie vyžaduje LM35 minimálne napájacie napätie 5,5 V, zatiaľ čo pre IC2 je minimálny požadovaný referenčný potenciál 7 V pre jeho normálnu funkciu.

Práca s nízkym okolitým svetlom

Operačný zosilňovač IC3 je zostavený ako Schmittov spúšť, takže pracuje s úrovňou hysterézie 1 V. To znamená, že výstup IC sa zapne, keď je napätie solárneho článku 8 V, a vypne sa, keď poklesne pod 7 V.

Prahová hodnota 7 V zapnutia je presne nastavená pomocou predvoľby P2.

Obvod obsahujúci IC1, IC2 je schopný normálne pracovať v prúdovom rozsahu 10 až 200 mikroampérov. Ak je svetelný zdroj na solárnom článku nedostatočný a jeho prúd poklesne, IC3 vypne napájanie na IC1 / IC2, čím sa odstráni zaťaženie solárneho článku a jeho napätie stúpne na 8 V. Týchto 8 V sa uloží do kondenzátora C6. IC3 to zistí a zapne napájanie obvodu, takže teplomer teraz pracuje s touto akumulovanou energiou. Keď sa C6 vybije pod prahovú hodnotu 7 V, IC3 opäť odpojí napájanie obvodu cez T2.

Vyššie uvedené fungovanie IC3 je skutočne veľmi užitočné v situáciách, keď je okolité svetlo slabé alebo klesá na úroveň, keď solárny článok nie je schopný generovať dostatočný výkon pre teplomer pre jeho normálne fungovanie. Za takýchto podmienok IC3 prepína napájanie zo solárneho článku ZAPNUTÉ / VYPNUTÉ tak, ako je to možné skontrolujte teplotu v zapnutom režime ON / OFF, ale určite bez chyby. Toto umožňuje teplomeru pracovať dokonale aj za zhoršených svetelných podmienok namiesto úplného vypnutia.

Úroveň hysterézie (1 V) sa dá zmeniť podľa preferencie používateľa zmenou hodnoty odporu R7

Hodnota kondenzátora C6 určuje, ako rýchlo dôjde k zapnutiu / vypnutiu pre IC3 / T2 za zlých svetelných podmienok. Zníženie hodnoty C6 spôsobí rýchlejšie ZAPNUTIE / VYPNUTIE displeja a naopak.

Konštrukcia a nastavenie

Dizajn PB pre svetlo poháňaný teplomer je možné vizualizovať na nasledujúcom obrázku.

Montáž DPS je jednoduché, ale s LCD modulom je potrebné pri vkladaní do DPS pracovať opatrne, pretože zariadenie je veľmi jemné a náchylné na rozbitie.

Nezabudnite na pár vodičových pripojení na doske plošných spojov. Nezapájajte IC2 LM35 na PCB, aby bolo možné zavedenie +1 000 V cez svorky Vout a GND na LM35. Predtým nezabudnite nastaviť P1 tak, aby displej zobrazoval 100 ° C. Akonáhle je to hotové, odpojte solárny článok alebo externé napájanie, ak sa nejaké používa, a teraz pripevnite IC2 na PCB.

Solárny článok

Solárny článok môže byť ľubovoľný kombinovaný mini alebo mikro solárny článok, ktorý produkuje 9 V pri 10 mA.

Ak si neželáte používať solárny článok alebo ľahký zdroj energie, skôr normálnu batériu, môžete zdroj energie vymeniť za obyčajnú 9 V batériu PP3, ktorá by kvôli extrémne nízkej spotrebe konštrukcie pravdepodobne vydržala veky.

UPOZORNENIE: Navrhovaný ľahký digitálny teplomer by sa nemal používať ako klinický teplomer, pokiaľ obvod nie je overený a potvrdený autorizovaným laboratóriom.




Dvojica: Arduino 2-Step Programmable Timer Circuit Ďalej: Nastaviteľný spínaný napájací obvod - 50 V, 2,5 A.