本文介紹了一個無需電池即可工作的數(shù)字溫度計電路項目。該電路不是使用電池,而是使用小型太陽能電池,并通過從周圍光源提供的環(huán)境光中獲取電力來工作。
這使得電路非常緊湊、重量輕、用途廣泛且無憂無慮,同時測量來自給定源的溫度。
溫度計可用于測量人體溫度、房間溫度、散熱器、天氣分析或任何其他需要 0 度到 100 攝氏度之間臨界溫度測量的合適應(yīng)用。
基本工作理念
參考下面的電路圖,IC1的工作原理類似于溫度傳感器設(shè)備。該 IC 是一種流行的 LM35
芯片,可響應(yīng)周圍環(huán)境溫度按比例升高而產(chǎn)生線性增加的直流輸出。準確地說,它以外殼溫度每升高一攝氏度 10 mV 的速率產(chǎn)生輸出 DC。
LM35 具有內(nèi)置校準電路,可在 0 °C 時產(chǎn)生 0 V 電壓。
除了這個IC,這個光功率溫度計的另一個主要元件是集成電路ICL7136(ICI),它內(nèi)部由數(shù)字電壓表級,十進制移位器和LCD輸出接口組成,該接口操作3位和1/2位LCD面板用于溫度讀數(shù)。
ICL7136 電壓表
該 IC 還具有一個內(nèi)部振蕩器,該振蕩器以最小的時鐘頻率工作,確保整個模塊能夠以最小的功率運行,同時顯示屏上沒有任何閃爍。
通過適當調(diào)整預(yù)設(shè)P1來進行電路的溫度讀數(shù)校準。
電路的工作原理
二極管 D1 和電阻 R11 確保 LM35 在低于 0 °C 的環(huán)境溫度下轉(zhuǎn)為負電壓。
此處的 LED D1 和 D2 不用作普通指示燈 LED,而是用作基準電壓發(fā)生器,用于獲得相當精確的 1.6 V
恒定基準電壓源,此功能僅需低至幾安培。雖然標準齊納二極管的基準電位更準確,但齊納二極管需要比LED高得多的正向電流,因此在此應(yīng)用中避免使用齊納二極管。
IC3及其相關(guān)元件的工作方式類似于太陽能電池電源的電壓監(jiān)控級。
每當太陽能電池輸出電壓降至2.0 V以下時,運算放大器通過晶體管T7關(guān)閉主溫度計電路級。
此功能可確保IC1、IC2級在如此低的電壓下不會發(fā)生故障,并產(chǎn)生帶錯誤的溫度讀數(shù)。
為了正常工作,LM35 需要 5.5 V 的最小電源電壓,而對于 IC2,其正常工作所需的最小基準電位為 7 V。
使用低環(huán)境光
運算放大器IC3縱為施密特觸發(fā)器,使其工作在1V的遲滯電平下。這意味著,當太陽能電池電壓為8 V時,IC輸出將打開,當降至7
V以下時,IC輸出將關(guān)閉。
7 V開關(guān)導(dǎo)通閾值使用預(yù)設(shè)P2精確調(diào)整。
包括IC1、IC2的電路能夠在10至200微安的電流范圍內(nèi)正常工作。當太陽能電池上的光源不足且電流下降時,IC3關(guān)閉IC1 /
IC2的電源,從而消除太陽能電池上的負載及其電壓上升至8 V。該8
V存儲在電容C6中。IC3檢測到這一點并打開電路的電源,以便溫度計現(xiàn)在利用這種存儲的能量工作。當C6放電至7
V閾值以下時,IC3再次通過T2切斷電路電源。
IC3的上述功能實際上在環(huán)境光低或下降到太陽能電池無法為溫度計產(chǎn)生足夠功率以使其正常工作的情況下非常有用。在這種情況下,IC3將太陽能電池的電源打開/關(guān)閉,以便用戶能夠在開關(guān)ON/OFF模式下檢查溫度,但絕對沒有錯誤。這使得溫度計即使在低環(huán)境光條件下也能保持完美工作,而不是完全關(guān)閉。
遲滯電平(1 V)可通過更改電阻R7的值根據(jù)用戶偏好進行更改
電容C6值決定了IC3/T2在弱光條件下的開/關(guān)速度。減小 C6 值將導(dǎo)致顯示屏的開/關(guān)速度更快,反之亦然。
建設(shè)和設(shè)置
光動力溫度計的PB設(shè)計如下圖所示。
組裝 PCB 很容易, 但 LCD 模塊在插入 PCB 時必須小心處理, 因為該設(shè)備非常脆弱且容易斷裂。
確保您不要忘記 PCB 上的幾個電線連接。最初不要在PCB上安裝IC2 LM35,以允許在LM1的Vout和GND端子上引入+000.35
V。在此之前,請確保調(diào)整P1,使顯示屏讀數(shù)為100°C。 完成此操作后,取出太陽能電池或外部電源(如果使用),現(xiàn)在將IC2固定在PCB上。
太陽能電池
太陽能電池可以是任何微型或微型太陽能電池組合在一起,以產(chǎn)生9 V,電流為10 mA。
如果您不希望使用太陽能電池或光電源,而是使用普通電池,則可以用普通的 9 V PP3
電池替換電源,由于設(shè)計功耗極低,該電池可能會持續(xù)很長時間。
警告:擬議的光供電數(shù)字溫度計不應(yīng)用作臨床溫度計,除非電路經(jīng)過授權(quán)實驗室的驗證和確認。
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