Skaitmeninė termometro grandinė - energijai naudoti saulės elementą

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Straipsniuose paaiškinamas skaitmeninio termometro grandinės projektas, veikiantis be akumuliatoriaus. Vietoj akumuliatoriaus grandinė naudoja mažą saulės elementą ir veikia energiją gaunanti iš aplinkos šviesos, gaunamos iš aplinkinių šviesos šaltinių.

Tai leidžia grandinei būti itin kompaktiška, lengva, universali ir be rūpesčių matuojant temperatūrą iš tam tikro šaltinio.



The termometras gali būti naudojamas matuojant a temperatūrą Žmogaus kūnas , kambario temperatūra, radiatorius , orų analizei atlikti ar bet kuriai kitai tinkamai programai, kuriai reikalingi kritiniai temperatūros matavimai nuo 0 iki 100 laipsnių Celsijaus.

Pagrindinė darbo koncepcija

Remiantis toliau pateikta grandinės schema, IC1 veikia kaip temperatūros jutiklio įtaisas. Šis IC yra populiarus LM35 lustas kurios sukuria tiesiškai didėjančią nuolatinės srovės galią, reaguojant į proporcingai didėjančią aplinkos temperatūrą aplink ją. Tiksliau, ji sukuria išėjimo nuolatinę srovę, kurios temperatūra 10 mV vienam Celsijaus laipsniui pakyla.



„LM35“ turi įmontuotą kalibruotą schemą, leidžiančią 0 V esant 0 V temperatūrai.

Be šio IC, kitas pagrindinis lengvojo termometro elementas yra integruota grandinė ICL7136 (ICI), kurią viduje sudaro skaitmeninio voltmetro pakopa, dešimtainis perjungiklis ir LCD išvesties sąsaja, veikianti 3 ir 1/2 skaitmenų Skystųjų kristalų ekranas temperatūros rodymui.

ICL7136 voltmetras

Šis IC taip pat turi vidinį osciliatorių, kuris veikia su minimaliu laikrodžio dažniu, kuris užtikrina, kad visas modulis galėtų veikti naudodamas minimalią galią, tačiau be ekrano mirgėjimo.

Kontūro temperatūros rodmenų kalibravimas atliekamas tinkamai sureguliuojant iš anksto nustatytą P1.

Kaip veikia grandinė

Diodas D1 ir rezistorius R11 užtikrina, kad LM35 suktų neigiamą įtampą, kai aplinkos temperatūra yra žemesnė nei 0 ° C.

Šviesos diodai D1 ir D2 čia neveikia kaip įprasti indikatoriniai šviesos diodai, o kaip etaloninės įtampos generatoriai, kad gautų pakankamai tikslią 1,6 V nuolatinę atskaitą, kuriai šiai funkcijai reikia tik kelių uAmps. Nors standartiniai zenerio diodai yra tikslesni, atsižvelgiant į jų atskaitos potencialą, zenerio diodams reikalinga daug didesnė priekinė srovė, palyginti su šviesos diodais, todėl šioje programoje buvo išvengta zenerių.

IC3 kartu su šiais susijusiais komponentais veikia kaip įtampos stebėjimo pakopa saulės elementų tiekimui.

Operacinis stiprintuvas išjungia pagrindinį termometro grandinės etapą per tranzistorių T2, kai saulės elementų išėjimo įtampa nukrenta žemiau 0,7 V.

Ši funkcija užtikrina, kad IC1, IC2 pakopos veiktų netinkamai veikiant tokiai žemai įtampai ir sukurtų temperatūros rodmenis su klaidomis.

Norint, kad LM35 veiktų teisingai, reikalinga minimali 5,5 V maitinimo įtampa, o IC2 minimalus etaloninis potencialas, kurio reikia normaliam veikimui, yra 7 V.

Darbas su silpna aplinkos šviesa

Op amp IC3 yra sukonfigūruotas kaip „Schmitt“ paleidiklis, kad jis veiktų su 1V histerezės lygiu. Tai reiškia, kad IC išėjimas įsijungs, kai saulės elementų įtampa yra 8 V, ir išsijungs, kai ji nukris žemiau 7 V.

7 V įjungimo slenkstis yra tiksliai sureguliuotas naudojant iš anksto nustatytą P2.

Grandinė, apimanti IC1, IC2, gali normaliai veikti esant 10–200 mikro amperų srovės diapazonui. Kai saulės elemento šviesos šaltinis yra nepakankamas ir jo srovė sumažėja, IC3 išjungia maitinimą į IC1 / IC2, o tai pašalina saulės elemento apkrovą ir jo įtampą pakyla iki 8 V. Šie 8 V laikomi kondensatoriuje C6. IC3 tai nustato ir įjungia maitinimą į grandinę, kad termometras dabar veiktų naudodamas šią sukauptą energiją. Kai C6 išsiskiria žemiau 7 V slenksčio, IC3 vėl išjungia grandinės maitinimą per T2.

Pirmiau pateiktas IC3 veikimas iš tikrųjų yra labai naudingas situacijose, kai aplinkos šviesa yra maža arba nukrenta iki tokio lygio, kad saulės elementas negali sukurti pakankamai termometro energijos, kad jis galėtų normaliai veikti. Esant tokioms sąlygoms, IC3 įjungia / išjungia saulės elementų maitinimą, kad vartotojas galėtų patikrinkite temperatūrą įjungtu / išjungtu režimu, bet tikrai be klaidos. Tai leidžia termometrui puikiai veikti net esant silpnai aplinkos apšvietimui, užuot visiškai išjungus.

Histerezės lygį (1 V) galima keisti pagal vartotojo pageidavimus, pakeičiant rezistoriaus R7 vertę

Kondensatoriaus C6 vertė nustato, kaip greitai IC3 / T2 įjungiama / išjungiama esant silpnam apšvietimui. Sumažėjus C6 vertei, ekranas bus greičiau įjungtas / išjungtas ir atvirkščiai.

Statyba ir montavimas

Lengvojo termometro PB dizainą galima pavaizduoti šiame paveikslėlyje.

Surinkimas PCB yra nesudėtinga, tačiau įdėjus į PCB, su LCD moduliu reikia elgtis atsargiai, nes prietaisas yra gana subtilus ir pažeidžiamas.

Nepamirškite pora laidų jungčių PCB. Iš pradžių IC2 LM35 nestatykite PCB, kad galėtumėte įvesti +1.000 V visoje LM35 Vout ir GND gnybtuose. Prieš tai būtinai sureguliuokite P1 taip, kad ekrane būtų rodoma 100 ° C. Kai tai bus padaryta, nuimkite saulės elementą arba išorinį maitinimo šaltinį, jei toks yra, ir dabar pritvirtinkite IC2 PCB.

Saulės elementas

Saulės elementas gali būti bet koks mini arba mikro saulės elementas, sujungtas gaminant 9 V, esant 10 mA įtampai.

Jei nenorite naudoti saulės elemento ar šviesos energijos, o ne įprastos baterijos, galite pakeisti maitinimo šaltinį įprasta 9 V PP3 baterija, kuri greičiausiai tarnautų amžiams dėl itin mažo dizaino suvartojimo.

ĮSPĖJIMAS: Siūlomas lengvas skaitmeninis termometras neturėtų būti naudojamas kaip klinikinis termometras, nebent grandinė būtų patikrinta ir patvirtinta įgaliotoje laboratorijoje.




Pora: „Arduino“ 2 pakopų programuojama laikmačio grandinė Kitas: Reguliuojama perjungimo maitinimo grandinė - 50 V, 2,5 ampero