In de artikelen wordt een digitaal thermometercircuitproject uitgelegd dat zonder batterij werkt. In plaats van een batterij maakt het circuit gebruik van een kleine zonnecel en werkt het door stroom te halen uit het omgevingslicht dat beschikbaar is via de omringende lichtbronnen.

Hierdoor is het circuit extreem compact, lichtgewicht, veelzijdig en probleemloos bij het meten van temperaturen van een bepaalde bron.

De thermometer kan worden gebruikt voor het meten van temperatuur van a menselijk lichaam , temperatuur van een kamer, koellichaam , voor weersanalyse of elke andere geschikte toepassing die kritische temperatuurmetingen tussen 0 graden en 100 graden Celsius vereist.

Basis werkconcept

Verwijzend naar het onderstaande schakelschema, werkt IC1 als een temperatuursensor. Dit IC is populair LM35-chip die een lineair toenemende DC-output produceren als reactie op een proportioneel stijgende omgevingstemperatuur eromheen. Om precies te zijn genereert het een output-DC met een snelheid van 10 mV per graad Celsius stijging van de temperatuur van de behuizing.

De LM35 heeft een ingebouwde gekalibreerde schakeling, die het mogelijk maakt om 0 V te produceren bij 0 ° C.

Afgezien van dit IC is het andere hoofdelement van deze door licht aangedreven thermometer het geïntegreerde circuit ICL7136 (ICI) dat intern bestaat uit een digitale voltmetertrap, een decimale shifter en een LCD-uitgangsinterface die een 3- en 1/2 cijferig LCD-paneel voor de temperatuuruitlezing.

ICL7136 voltmeter

Dit IC heeft ook een interne oscillator die werkt met een minimale klokfrequentie die ervoor zorgt dat de hele module met minimaal vermogen kan functioneren, maar zonder enige flikkering op het display.

“1 watt led driver schakelschema ”

De kalibratie van de temperatuuruitlezing van het circuit wordt uitgevoerd door de voorinstelling P1 op de juiste manier aan te passen.

Hoe het circuit werkt

Diode D1 en weerstand R11 zorgen ervoor dat de LM35 een negatieve spanning uitschakelt in reactie op een omgevingstemperatuur lager dan 0 ° C.

De LED's D1 en D2 werken hier niet als normale indicator-LED's, maar als referentiespanningsgeneratoren voor het verkrijgen van een redelijk nauwkeurige constante referentie van 1,6 V, die slechts enkele uAmp's nodig hebben voor deze functionaliteit. Hoewel standaard zenerdiodes nauwkeuriger zijn met hun referentiepotentiaal, hebben zenerdiodes een veel hogere voorwaartse stroom nodig in vergelijking met LED's, en daarom zijn zeners voor deze toepassing vermeden.

De IC3 werkt samen met de bijbehorende componenten als een spanningsbewakingsplatform voor de zonnecelvoeding.

De opamp schakelt het circuit van de hoofdthermometer uit via transistor T2 wanneer de uitgangsspanning van de zonnecel onder 0,7 V daalt.

Deze functie zorgt ervoor dat de IC1-, IC2-trappen niet defect raken tijdens dergelijke lage spanning en temperatuuruitlezingen met fouten produceren.

Om correct te werken heeft de LM35 een minimale voedingsspanning van 5,5 V nodig, terwijl voor IC2 het minimale vereiste referentiepotentiaal 7 V is voor zijn normale werking.

Werken met weinig omgevingslicht

Opamp IC3 is opgetuigd als een Schmitt-trigger zodat hij werkt met een hysterese van 1V. Dit betekent dat de IC-uitgang wordt ingeschakeld wanneer de zonnecelspanning 8 V is en UIT wanneer deze onder 7 V daalt.

De 7 V inschakeldrempel wordt nauwkeurig afgesteld met de preset P2.

De schakeling die bestaat uit IC1, IC2 kan normaal werken binnen een stroombereik van 10 tot 200 microampère. Wanneer de lichtbron op de zonnecel onvoldoende is en de stroom daalt, schakelt de IC3 de stroom naar IC1 / IC2 UIT, waardoor de zonnecel niet meer wordt belast en de spanning stijgt naar 8 V. Deze 8 V wordt opgeslagen in de condensator C6. IC3 detecteert dit en schakelt de stroom naar het circuit AAN zodat de thermometer nu met deze opgeslagen energie werkt. Wanneer C6 ontlaadt onder de 7 V-drempel, schakelt IC3 opnieuw de stroom naar het circuit via T2 uit.

Bovenstaande werking van IC3 is eigenlijk heel handig in situaties waarin het omgevingslicht laag is of zakt naar een niveau waar de Zonnecel niet in staat is om voldoende stroom te genereren om de thermometer normaal te laten functioneren. In dergelijke omstandigheden schakelt de IC3 de stroom van de zonnecel AAN / UIT, zodat de gebruiker dat kan controleer de temperatuur in een AAN / UIT-modus, maar zeker foutloos. Hierdoor kan de thermometer perfect blijven werken, zelfs bij weinig omgevingslicht, in plaats van volledig uit te schakelen.

Het hysterese-niveau (1 V) kan naar wens van de gebruiker worden gewijzigd door de waarde van de weerstand R7 te veranderen

De waarde van de condensator C6 bepaalt hoe snel de AAN / UIT gebeurt voor IC3 / T2 bij weinig licht. Een verlaging van de C6-waarde zorgt voor een snellere AAN / UIT van het display en vice versa.

Bouw en opstelling

Het PB-ontwerp voor de door licht aangedreven thermometer kan in de volgende afbeelding worden weergegeven.

Het monteren van het PCB is eenvoudig, maar de LCD-module moet met voorzorgsmaatregelen worden behandeld tijdens het plaatsen in de printplaat, aangezien het apparaat vrij kwetsbaar is en kwetsbaar is voor breuk.

Zorg ervoor dat u de Een paar draadverbindingen op de printplaat niet vergeet. Plaats IC2 LM35 in eerste instantie niet op de printplaat om de introductie van +1.000 V over de Vout- en GND-aansluitingen van de LM35 mogelijk te maken. Pas eerst P1 aan zodat het display 100 ° C aangeeft. Zodra dit is gebeurd, verwijdert u de zonnecel of de externe voeding, indien gebruikt, en bevestigt u nu IC2 op de printplaat.

Zonnecel

De zonnecel kan elke mini- of micro-zonnecel zijn die gecombineerd is om 9 V te produceren, bij 10 mA.

Indien u geen zonnecel of lichtstroom wenst te gebruiken, maar een normale batterij, kunt u de stroombron vervangen door een gewone 9 V PP3 batterij die door het extreem lage verbruik van het ontwerp waarschijnlijk jaren mee zou gaan.

WAARSCHUWING: De voorgestelde door licht aangedreven digitale thermometer mag niet als klinische thermometer worden gebruikt, tenzij het circuit is geverifieerd en bevestigd door een geautoriseerd laboratorium.