Litar Termometer Digital - Menggunakan Sel Suria untuk Kuasa

Artikel tersebut menjelaskan projek litar termometer digital yang berfungsi tanpa bateri. Daripada bateri, litar menggunakan sel suria kecil dan beroperasi dengan memperoleh kuasa dari cahaya sekitar yang tersedia dari sumber cahaya di sekitarnya.

Ini membolehkan litar menjadi sangat padat, ringan, serba boleh dan bebas kerumitan semasa mengukur suhu dari sumber tertentu.

The termometer boleh digunakan untuk mengukur suhu a badan manusia , suhu bilik, heatsink , untuk analisis cuaca, atau aplikasi lain yang sesuai yang memerlukan pengukuran suhu kritikal antara 0 darjah dan 100 darjah Celsius.

Konsep Kerja Asas

Merujuk kepada rajah litar di bawah, IC1 berfungsi seperti peranti sensor suhu. IC ini popular Cip LM35 yang menghasilkan output DC yang meningkat secara linear sebagai tindak balas terhadap peningkatan suhu persekitaran di sekitarnya. Tepatnya ia menghasilkan output DC pada kadar 10 mV per darjah Celsius kenaikan suhu kesnya.

LM35 mempunyai litar yang dikalibrasi dalam, yang memungkinkan untuk menghasilkan 0 V pada 0 ° C.

Selain IC ini, elemen utama termometer berkuasa cahaya ini adalah litar bersepadu ICL7136 (ICI) yang secara dalaman terdiri dari tahap voltmeter digital, pergeseran perpuluhan dan antara muka output LCD yang mengoperasikan 3 dan 1/2 digit Panel LCD untuk bacaan suhu.

Volteter ICL7136

IC ini juga mempunyai pengayun dalaman yang berfungsi dengan frekuensi jam minimum yang memastikan bahawa seluruh modul dapat berfungsi menggunakan daya minimum, namun tanpa kerlipan pada layar.

Kalibrasi pembacaan suhu litar dilakukan dengan menyesuaikan P1 yang telah ditetapkan dengan tepat.

Bagaimana Litar Berfungsi

Diod D1, dan perintang R11 memastikan bahawa LM35 bertukar voltan negatif sebagai tindak balas kepada persekitaran yang lebih rendah daripada 0 ° C.

LED D1, dan D2 di sini tidak berfungsi sebagai LED penunjuk biasa sebaliknya sebagai penjana voltan rujukan untuk mendapatkan rujukan malar 1.6 V yang cukup tepat, yang hanya memerlukan beberapa serat uAmps untuk fungsi ini. Walaupun diod zener standard lebih tepat dengan potensi rujukannya, diod zener memerlukan arus hadapan yang jauh lebih tinggi berbanding LED, dan oleh itu zener telah dielakkan untuk aplikasi ini.

IC3 bersama dengan komponen yang berkaitan ini berfungsi seperti tahap monitor voltan untuk bekalan sel solar.

Op amp mematikan tahap litar termometer utama melalui transistor T2 setiap kali voltan output sel suria turun di bawah 0.7 V.

Ciri ini memastikan bahawa tahap IC1, IC2 tidak berfungsi semasa voltan rendah dan menghasilkan bacaan suhu dengan kesilapan.

Untuk berfungsi dengan betul LM35 memerlukan voltan bekalan minimum 5.5 V, sementara untuk IC2 potensi rujukan minimum yang diperlukan adalah 7 V untuk berfungsi normal.

Bekerja dengan Cahaya Suasana Rendah

Op amp IC3 dicabut sebagai pemicu Schmitt sehingga berfungsi dengan tahap histeresis 1V. Maksudnya, output IC akan AKTIF apabila voltan sel suria 8 V, dan MATI apabila turun di bawah 7 V.

Ambang 7 suis ON diatur dengan tepat menggunakan P2 yang telah ditetapkan.

Litar yang terdiri daripada IC1, IC2 dapat berfungsi dengan normal dalam julat arus antara 10 hingga 200 amp mikro. Apabila sumber cahaya pada sel suria tidak mencukupi, dan arus turun, IC3 mematikan kuasa ke IC1 / IC2, yang menghilangkan beban pada sel suria dan voltannya meningkat menjadi 8 V. 8 V ini disimpan di dalam kapasitor C6. IC3 mengesan ini dan menukar kuasa ON ke litar sehingga termometer kini berfungsi menggunakan tenaga tersimpan ini. Apabila C6 habis di bawah ambang 7 V, IC3 sekali lagi memutuskan kuasa ke litar melalui T2.

Fungsi IC3 di atas sebenarnya sangat berguna dalam situasi ketika cahaya sekitar rendah atau turun ke tahap di mana sel solar tidak dapat menjana kuasa yang mencukupi untuk termometer untuk berfungsi normal. Dalam keadaan seperti itu, IC3 menukar kuasa dari sel suria ON / OFF sehingga pengguna dapat periksa suhu dalam mod ON / OFF yang dihidupkan, tetapi pasti tanpa ralat. Ini membolehkan termometer tetap berfungsi dengan sempurna walaupun dalam keadaan cahaya persekitaran rendah, dan bukannya mematikan sepenuhnya.

Tahap histeresis (1 V) boleh diubah mengikut pilihan pengguna dengan mengubah nilai perintang R7

Nilai kapasitor C6 menentukan seberapa cepat ON / OFF berlaku untuk IC3 / T2 dalam keadaan cahaya rendah. Penurunan nilai C6 akan menyebabkan ON / OFF paparan lebih cepat dan sebaliknya.

Pembinaan dan Pemasangan

Reka bentuk PB untuk termometer berkuasa ringan dapat dilihat dalam gambar berikut.

Berkumpul PCB mudah, tetapi modul LCD mesti ditangani dengan berhati-hati semasa memasukkan ke dalam PCB, kerana peranti ini cukup halus dan mudah pecah.

Pastikan anda tidak melupakan beberapa sambungan wayar pada PCB. Jangan pasangkan IC2 LM35 pada PCB pada awalnya untuk membolehkan pengenalan +1.000 V merentasi terminal Vout dan GND LM35. Sebelum ini pastikan untuk menyesuaikan P1 supaya paparannya membaca 100 ° C. Setelah ini selesai, lepaskan sel suria atau bekalan luaran jika ada, dan sekarang pasangkan IC2 pada PCB.

Sel Suria

Sel suria boleh menjadi sel solar mini atau mikro yang digabungkan untuk menghasilkan 9 V, pada 10 mA.

Sekiranya anda tidak mahu menggunakan sel solar atau tenaga cahaya, bukan bateri biasa, anda boleh mengganti sumber kuasa dengan bateri 9 V PP3 biasa yang mungkin akan bertahan lama kerana penggunaan reka bentuk yang rendah.

PERINGATAN: Termometer digital berkuasa cahaya yang diusulkan tidak boleh digunakan sebagai termometer klinikal, melainkan rangkaian tersebut disahkan dan disahkan dari makmal yang sah.