В статьях объясняется проект схемы цифрового термометра, который работает без батареи. Вместо батареи схема использует небольшой солнечный элемент и работает, получая энергию от окружающего света, доступного от окружающих источников света.

Это позволяет схеме быть чрезвычайно компактной, легкой, универсальной и простой при измерении температуры от заданного источника.

В термометр может использоваться для измерения температуры тело человека , температура в помещении, радиатор , для анализа погоды или любого другого подходящего приложения, которое требует критических измерений температуры от 0 до 100 градусов Цельсия.

Основная рабочая концепция

Как показано на схеме ниже, IC1 работает как датчик температуры. Эта микросхема является популярной LM35 чип которые производят линейно возрастающий выход постоянного тока в ответ на пропорционально увеличивающуюся температуру окружающей среды вокруг него. Если быть точным, он генерирует выходной постоянный ток со скоростью 10 мВ на каждый градус Цельсия повышения температуры корпуса.

LM35 имеет встроенную откалиброванную схему, которая позволяет вырабатывать 0 В при 0 ° C.

Помимо этой ИС, другим основным элементом этого термометра с питанием от света является интегральная схема ICL7136 (ICI), которая внутри состоит из цифрового вольтметра, десятичного сдвигателя и выходного интерфейса ЖК-дисплея, который управляет 3 и 1/2 цифрами. ЖК-панель для считывания температуры.

ICL7136 вольтметр

Эта ИС также имеет внутренний осциллятор, который работает с минимальной тактовой частотой, что гарантирует, что весь модуль может работать с минимальной мощностью, но без какого-либо мерцания на дисплее.

“самодельное зарядное устройство для сотового телефона ”

Калибровка показаний температуры контура осуществляется путем соответствующей регулировки предварительно установленного значения P1.

Как работает схема

Диод D1 и резистор R11 гарантируют, что LM35 поворачивает отрицательное напряжение в ответ на температуру окружающей среды ниже 0 ° C.

Светодиоды D1 и D2 здесь не функционируют как обычные светодиодные индикаторы, а в качестве генераторов опорного напряжения для получения достаточно точного 1,6 V ссылки постоянной, которые требуют только как низко как несколько uAmps для этой функциональности. Хотя стандартные стабилитроны являются более точными, с их опорным потенциалом, стабилитроны требуют гораздо выше прямого тока по сравнению с светодиодами, и поэтому стабилитроны было избежать для этого приложения.

IC3 вместе с соответствующими компонентами работают как этап контроля напряжения для питания солнечных элементов.

Операционный усилитель отключает главный каскад схемы термометра через транзистор T2 всякий раз, когда выходное напряжение солнечного элемента падает ниже 0,7 В.

Эта функция гарантирует, что ступени IC1, IC2 не будут работать со сбоями при таком низком напряжении и не будут отображать температуру с ошибками.

Для правильной работы LM35 требуется минимальное напряжение питания 5,5 В, в то время как для IC2 минимальный необходимый опорный потенциал составляет 7 В для нормального функционирования.

Работа при слабом окружающем освещении

Операционный усилитель IC3 настроен как триггер Шмитта, так что он работает с уровнем гистерезиса 1 В. Это означает, что выход IC включается, когда напряжение солнечного элемента составляет 8 В, и выключается, когда оно падает ниже 7 В.

Порог включения 7 В точно настраивается с помощью предустановки P2.

Схема, содержащая IC1, IC2, способна нормально работать в диапазоне тока от 10 до 200 мкА. Когда источника света на солнечном элементе недостаточно, и его ток падает, IC3 отключает питание на IC1 / IC2, что снимает нагрузку с солнечного элемента и его напряжение повышается до 8 В. Эти 8 В сохраняются в конденсаторе C6. IC3 обнаруживает это и включает питание цепи, так что термометр теперь работает, используя эту накопленную энергию. Когда C6 разряжается ниже порога 7 В, IC3 снова отключает питание цепи через T2.

Вышеупомянутое функционирование IC3 на самом деле очень полезно в ситуациях, когда окружающий свет слабый или падает до уровня, при котором солнечная батарея не может генерировать достаточную мощность для нормального функционирования термометра. В таких условиях IC3 переключает питание от солнечного элемента ВКЛ / ВЫКЛ, чтобы пользователь мог проверить температуру во включенном / выключенном режиме, но определенно без ошибок. Это позволяет термометру безупречно работать даже в условиях низкой внешней освещенности, а не полностью отключаться.

Уровень гистерезиса (1 В) может быть изменен в соответствии с предпочтениями пользователя путем изменения номинала резистора R7.

Значение конденсатора C6 определяет, насколько быстро происходит включение / выключение IC3 / T2 в условиях низкой освещенности. Уменьшение значения C6 приведет к более быстрому включению / выключению дисплея и наоборот.

Строительство и установка

Конструкцию PB для светового термометра можно увидеть на следующем изображении.

Сборка Печатная плата это просто, но с ЖК-модулем следует обращаться с осторожностью при установке в печатную плату, поскольку устройство довольно хрупкое и уязвимо для взлома.

Убедитесь, что вы не забыли пару соединений проводов на печатной плате. Изначально не устанавливайте IC2 LM35 на печатную плату, чтобы обеспечить подачу +1,000 В через клеммы Vout и GND LM35. Перед этим обязательно отрегулируйте P1 так, чтобы на дисплее отображалось 100 ° C. Как только это будет сделано, снимите солнечный элемент или внешний источник питания, если он используется, и зафиксируйте IC2 на плате.

Солнечная батарея

Солнечный элемент может представлять собой любой мини- или микро-солнечный элемент, объединенный для выработки 9 В при 10 мА.

Если вы не хотите использовать солнечную батарею или источник света, а, скорее, обычную батарею, вы можете заменить источник питания на обычную батарею PP3 9 В, которой, вероятно, хватит на долгие годы из-за крайне низкого потребления конструкции.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Предлагаемый цифровой термометр с питанием от света не должен использоваться в качестве клинического термометра, если только схема не проверена и не подтверждена в уполномоченной лаборатории.