Digitale Thermometerschaltung - Verwendet eine Solarzelle zur Stromversorgung

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Der Artikel erklärt ein digitales Thermometer-Schaltungsprojekt, das ohne Batterie funktioniert. Anstelle einer Batterie verwendet die Schaltung eine kleine Solarzelle und leitet Strom aus dem Umgebungslicht ab, das von den umgebenden Lichtquellen verfügbar ist.

Dies ermöglicht es der Schaltung, extrem kompakt, leicht, vielseitig und problemlos zu sein, während die Temperaturen von einer bestimmten Quelle gemessen werden.



Das Thermometer kann zur Temperaturmessung von a verwendet werden menschlicher Körper , Temperatur eines Raumes, Kühlkörper , für die Wetteranalyse oder jede andere geeignete Anwendung, die kritische Temperaturmessungen zwischen 0 und 100 Grad Celsius erfordert.

Grundlegendes Arbeitskonzept

In Bezug auf den folgenden Schaltplan funktioniert IC1 wie ein Temperatursensor. Dieser IC ist sehr beliebt LM35-Chip die einen linear ansteigenden Gleichstromausgang als Reaktion auf eine proportional ansteigende Umgebungstemperatur um ihn herum erzeugen. Um genau zu sein, erzeugt es einen Ausgangsgleichstrom mit einer Rate von 10 mV pro Grad Celsius Anstieg seiner Gehäusetemperatur.



Der LM35 verfügt über eine eingebaute kalibrierte Schaltung, die es ermöglicht, 0 V bei 0 ° C zu erzeugen.

Neben diesem IC ist das andere Hauptelement dieses lichtbetriebenen Thermometers die integrierte Schaltung ICL7136 (ICI), die intern aus einer digitalen Voltmeterstufe, einem Dezimalschieber und einer LCD-Ausgangsschnittstelle besteht, die eine dreieinhalbstellige Zahl betreibt LCD-Panel zur Temperaturanzeige.

Voltmeter ICL7136

Dieser IC verfügt außerdem über einen internen Oszillator, der mit einer minimalen Taktfrequenz arbeitet, wodurch sichergestellt wird, dass das gesamte Modul mit minimaler Leistung und ohne Flimmern auf dem Display funktioniert.

Die Kalibrierung der Temperaturanzeige der Schaltung erfolgt durch entsprechende Einstellung der Voreinstellung P1.

Wie die Schaltung funktioniert

Die Diode D1 und der Widerstand R11 stellen sicher, dass der LM35 in Reaktion auf eine Umgebungstemperatur unter 0 ° C eine negative Spannung aufweist.

Die LEDs D1 und D2 fungieren hier nicht als normale Anzeige-LEDs, sondern als Referenzspannungsgeneratoren, um eine einigermaßen genaue konstante Referenz von 1,6 V zu erhalten, die für diese Funktionalität nur wenige uAmps benötigen. Obwohl Standard-Zenerdioden mit ihrem Referenzpotential genauer sind, erfordern Zenerdioden im Vergleich zu LEDs einen viel höheren Durchlassstrom, weshalb Zenere für diese Anwendung vermieden wurden.

Der IC3 arbeitet zusammen mit den zugehörigen Komponenten wie eine Spannungsüberwachungsstufe für die Solarzellenversorgung.

Der Operationsverstärker schaltet die Hauptthermometer-Schaltungsstufe über den Transistor T2 aus, wenn die Ausgangsspannung der Solarzelle unter 0,7 V fällt.

Diese Funktion stellt sicher, dass die IC1- und IC2-Stufen während einer solchen Niederspannung nicht fehlerhaft funktionieren und fehlerhafte Temperaturanzeigen erzeugen.

Um richtig zu funktionieren, benötigt der LM35 eine minimale Versorgungsspannung von 5,5 V, während für IC2 das minimale Referenzpotential 7 V für seine normale Funktion beträgt.

Arbeiten mit wenig Umgebungslicht

Der Operationsverstärker IC3 ist als Schmitt-Trigger so aufgebaut, dass er mit einem Hysteresepegel von 1 V arbeitet. Das heißt, der IC-Ausgang wird eingeschaltet, wenn die Solarzellenspannung 8 V beträgt, und ausgeschaltet, wenn er unter 7 V fällt.

Die 7-V-Einschaltschwelle wird mit der Voreinstellung P2 präzise eingestellt.

Die Schaltung mit IC1, IC2 kann normal in einem Strombereich von 10 bis 200 Mikroampere arbeiten. Wenn die Lichtquelle an der Solarzelle nicht ausreicht und ihr Strom abfällt, schaltet der IC3 die Stromversorgung auf IC1 / IC2 aus, wodurch die Belastung der Solarzelle entfällt und die Spannung auf 8 V ansteigt. Diese 8 V werden im Kondensator C6 gespeichert. IC3 erkennt dies und schaltet den Stromkreis ein, sodass das Thermometer nun mit dieser gespeicherten Energie arbeitet. Wenn sich C6 unterhalb der 7-V-Schwelle entlädt, unterbricht IC3 erneut die Stromversorgung des Stromkreises über T2.

Die obige Funktion von IC3 ist tatsächlich sehr nützlich in Situationen, in denen das Umgebungslicht schwach ist oder auf ein Niveau abfällt, bei dem das Solarzelle kann nicht genügend Strom für das Thermometer erzeugen, damit es normal funktioniert. Unter solchen Bedingungen schaltet der IC3 die Leistung der Solarzelle so ein / aus, dass der Benutzer dies kann Überprüfen Sie die Temperatur in einem EIN / AUS-Modus, aber definitiv ohne Fehler. Dadurch kann das Thermometer auch bei schlechten Umgebungslichtbedingungen einwandfrei weiterarbeiten, anstatt vollständig herunterzufahren.

Der Hysteresepegel (1 V) kann je nach Benutzerwunsch durch Ändern des Wertes des Widerstands R7 geändert werden

Der Wert des Kondensators C6 bestimmt, wie schnell das Ein- und Ausschalten für IC3 / T2 bei schlechten Lichtverhältnissen erfolgt. Wenn Sie den C6-Wert verringern, wird das Display schneller ein- und ausgeschaltet und umgekehrt.

Bau und Einrichtung

Das PB-Design für das lichtbetriebene Thermometer kann in der folgenden Abbildung dargestellt werden.

Zusammenbau der PCB ist einfach, aber das LCD-Modul muss beim Einsetzen in die Leiterplatte mit Vorsichtsmaßnahmen behandelt werden, da das Gerät sehr empfindlich und bruchempfindlich ist.

Stellen Sie sicher, dass Sie die A-Kabelverbindungen auf der Platine nicht vergessen. Montieren Sie IC2 LM35 zunächst nicht auf der Leiterplatte, um die Einführung von +1.000 V an den Vout- und GND-Anschlüssen des LM35 zu ermöglichen. Stellen Sie vorher sicher, dass P1 so eingestellt ist, dass auf dem Display 100 ° C angezeigt werden. Entfernen Sie anschließend die Solarzelle oder die externe Versorgung, falls vorhanden, und befestigen Sie nun IC2 auf der Platine.

Solarzelle

Die Solarzelle kann eine beliebige Mini- oder Mikrosolarzelle sein, die kombiniert wird, um 9 V bei 10 mA zu erzeugen.

Wenn Sie keine Solarzelle oder Lichtstrom verwenden möchten, sondern eine normale Batterie, können Sie die Stromquelle durch eine normale 9-V-PP3-Batterie ersetzen, die aufgrund des extrem geringen Verbrauchs des Designs wahrscheinlich ewig halten würde.

WARNUNG: Das vorgeschlagene lichtbetriebene digitale Thermometer sollte nicht als klinisches Thermometer verwendet werden, es sei denn, der Stromkreis wurde von einem autorisierten Labor überprüft und bestätigt.




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