Els articles expliquen un projecte de circuit de termòmetre digital que funciona sense bateria. En lloc d’una bateria, el circuit utilitza una petita cèl·lula solar i funciona derivant energia de la llum ambiental disponible de les fonts de llum circumdants.
Això permet que el circuit sigui extremadament compacte, lleuger, versàtil i sense problemes mentre es mesuren les temperatures d'una font determinada.
El termòmetre es pot utilitzar per mesurar la temperatura d'un cos humà , temperatura d'una habitació, dissipador de calor , per a l'anàlisi del temps o qualsevol altra aplicació adequada que requereixi mesures de temperatura crítiques entre 0 i 100 graus centígrads.
Concepte bàsic de treball
En referència al diagrama de circuits següent, IC1 funciona com un dispositiu sensor de temperatura. Aquest CI és popular Xip LM35 que produeixen una sortida de CC creixent linealment en resposta a una temperatura ambiental proporcionalment creixent al seu voltant. Per ser precisos, genera una sortida de corrent continu a una velocitat de 10 mV per grau Celsius d'augment de la temperatura de la seva caixa.
El LM35 té un circuit calibrat integrat, que permet produir 0 V a 0 ° C.
A part d’aquest CI, l’altre element principal d’aquest termòmetre alimentat per llum és el circuit integrat ICL7136 (ICI) que internament està format per una etapa de voltímetre digital, una palanca de canvis decimal i una interfície de sortida LCD que funciona amb 3 i 1/2 dígits Panell LCD per a la lectura de temperatura.
Voltímetre ICL7136
Aquest CI també té un oscil·lador intern que funciona amb una freqüència de rellotge mínima que garanteix que tot el mòdul pugui funcionar amb una potència mínima, però sense cap parpelleig a la pantalla.
El calibratge de lectura de temperatura del circuit es realitza ajustant adequadament el valor predefinit P1.
Com funciona el circuit
El díode D1 i la resistència R11 asseguren que el LM35 giri voltatge negatiu en resposta a un ambient inferior a 0 ° C.
Els LED D1 i D2 aquí no funcionen com a LED indicadors normals més aviat com a generadors de voltatge de referència per obtenir una referència constant d’1,6 V raonablement precisa, que només requereixen uns pocs uAmps per a aquesta funcionalitat. Tot i que els díodes zener estàndard són més precisos amb el seu potencial de referència, els díodes zener requereixen un corrent directe molt més gran en comparació amb els LED i, per tant, els zeners s’han evitat per a aquesta aplicació.
L'IC3 juntament amb aquests components associats funcionen com una etapa de monitoratge de tensió per al subministrament de cèl·lules solars.
L’amplificador operatiu apaga l’etapa del circuit del termòmetre principal a través del transistor T2 cada vegada que el voltatge de sortida de la cèl·lula solar cau per sota de 0,7 V.
Aquesta característica assegura que les etapes IC1 i IC2 no funcionin malament durant una tensió tan baixa i produeixin lectures de temperatura amb errors.
Per funcionar correctament, el LM35 requereix una tensió d'alimentació mínima de 5,5 V, mentre que per a IC2 el potencial de referència mínim requerit és de 7 V per al seu funcionament normal.
Treballar amb poca llum ambiental
L’ampli operatiu IC3 està configurat com a activador de Schmitt de manera que funciona amb un nivell d’histèresi de 1V. És a dir, la sortida IC s’encendrà quan el voltatge de la cèl·lula solar és de 8 V i s’apagarà quan baixi de 7 V.
El llindar d’interruptor d’encès de 7 V s’ajusta amb precisió mitjançant la configuració P2.
El circuit que comprèn IC1 i IC2 pot funcionar normalment dins d’un rang de corrent de 10 a 200 microamperis. Quan la font de llum de la cèl·lula solar és insuficient i el seu corrent baixa, l’IC3 apaga l’alimentació a IC1 / IC2, cosa que elimina la càrrega de la cèl·lula solar i el seu voltatge augmenta a 8 V. Aquest 8 V s’emmagatzema al condensador C6. IC3 ho detecta i encén el circuit perquè el termòmetre funcioni ara amb aquesta energia emmagatzemada. Quan C6 es descarrega per sota del llindar de 7 V, IC3 torna a tallar l'alimentació del circuit a través de T2.
El funcionament anterior de l'IC3 és realment molt útil en situacions en què la llum ambiental és baixa o baixa fins a un nivell en què cèl · lula solar és incapaç de generar prou energia per al termòmetre per al seu funcionament normal. En aquestes condicions, l'IC3 commuta la potència de la cèl·lula solar ON / OFF de manera que l'usuari pugui comprovar la temperatura en mode ON / OFF activat, però definitivament sense cap error. Això permet que el termòmetre continuï funcionant perfectament fins i tot en condicions de poca llum ambiental, en lloc d’apagar-se completament.
El nivell d’histèresi (1 V) es pot canviar segons les preferències de l’usuari canviant el valor de la resistència R7
El valor del condensador C6 determina la rapidesa amb què s’encén / apaga IC3 / T2 en condicions de poca llum. La disminució del valor C6 provocarà un ON / OFF més ràpid de la pantalla i viceversa.
Construcció i muntatge
El disseny PB del termòmetre alimentat per llum es pot visualitzar a la imatge següent.
Muntatge del PCB és fàcil, però cal manipular el mòdul LCD amb precaucions mentre s’insereix al PCB, ja que el dispositiu és força delicat i vulnerable a trencar-se.
Assegureu-vos que no oblideu el parell de connexions de cable de la placa. No col·loqueu inicialment l’IC2 LM35 a la PCB per permetre la introducció de +1.000 V a través dels terminals Vout i GND del LM35. Abans d’això, assegureu-vos d’ajustar P1 perquè la pantalla es mostri a 100 ° C. Un cop fet això, traieu la cèl·lula solar o el subministrament extern si n'hi ha cap, i ara fixeu IC2 al PCB.
Cèl · lula solar
La cèl·lula solar pot ser qualsevol mini o micro cèl·lula solar combinada per produir 9 V, a 10 mA.
Si no voleu utilitzar una cèl·lula solar o llum, més aviat una bateria normal, podeu substituir la font d'alimentació per una bateria PP3 de 9 V ordinària que probablement duraria durant molt de temps a causa del baix consum extrem del disseny.
ADVERTÈNCIA: el termòmetre digital alimentat per llum proposat no s’ha d’utilitzar com a termòmetre clínic, tret que el circuit estigui verificat i confirmat per un laboratori autoritzat.
Anterior: Circuit de temporitzador programable en dos passos Arduino Següent: Circuit d'alimentació de commutació ajustable - 50 V, 2,5 amperes
