Circuito de termómetro digital: utiliza una celda solar para obtener energía

Circuito de termómetro digital: utiliza una celda solar para obtener energía

Los artículos explican un proyecto de circuito de termómetro digital que funciona sin batería. En lugar de una batería, el circuito utiliza una pequeña celda solar y funciona derivando energía de la luz ambiental disponible de las fuentes de luz circundantes.

Esto permite que el circuito sea extremadamente compacto, liviano, versátil y sin complicaciones al medir temperaturas de una fuente determinada.



los termómetro se puede utilizar para medir la temperatura de un cuerpo humano , temperatura de una habitación, disipador de calor , para análisis meteorológico, o cualquier otra aplicación adecuada que requiera mediciones de temperatura crítica entre 0 grados y 100 grados Celsius.



Concepto de trabajo básico

Refiriéndose al diagrama de circuito a continuación, IC1 funciona como un dispositivo sensor de temperatura. Este IC es un popular Chip LM35 que producen una salida de CC que aumenta linealmente en respuesta a una temperatura ambiente que aumenta proporcionalmente a su alrededor. Para ser precisos, genera una salida de CC a una tasa de 10 mV por grado Celsius de aumento en la temperatura de su carcasa.

El LM35 tiene un circuito calibrado incorporado, que permite producir 0 V a 0 ° C.



Aparte de este IC, el otro elemento principal de este termómetro de luz es el circuito integrado ICL7136 (ICI) que internamente se compone de una etapa de voltímetro digital, un cambiador decimal y una interfaz de salida LCD que opera con 3 y 1/2 dígitos. Panel LCD para lectura de temperatura.

Voltímetro ICL7136

Este IC también tiene un oscilador interno que funciona con una frecuencia de reloj mínima, lo que garantiza que todo el módulo pueda funcionar con una potencia mínima, pero sin parpadeo en la pantalla.



La calibración de la lectura de temperatura del circuito se lleva a cabo ajustando apropiadamente el valor predeterminado P1.

Cómo funciona el circuito

El diodo D1 y la resistencia R11 aseguran que el LM35 cambie el voltaje negativo en respuesta a un ambiente inferior a 0 ° C.

Los LED D1 y D2 aquí no funcionan como LED indicadores normales, sino como generadores de voltaje de referencia para obtener una referencia constante de 1.6 V razonablemente precisa, que requiere solo unos pocos uAmps para esta funcionalidad. Aunque los diodos Zener estándar son más precisos con su potencial de referencia, los diodos Zener requieren una corriente directa mucho más alta en comparación con los LED y, por lo tanto, se han evitado los Zener para esta aplicación.

El IC3 junto con estos componentes asociados funcionan como una etapa de monitorización de voltaje para el suministro de células solares.

El amplificador operacional apaga la etapa del circuito del termómetro principal a través del transistor T2 siempre que el voltaje de salida de la celda solar cae por debajo de 0,7 V.

Esta característica asegura que las etapas IC1, IC2 no funcionen mal durante un voltaje tan bajo y produzcan lecturas de temperatura con errores.

Para que funcione correctamente el LM35 requiere una tensión de alimentación mínima de 5,5 V, mientras que para IC2 el potencial mínimo de referencia requerido es de 7 V para su funcionamiento normal.

Trabajar con poca luz ambiental

El amplificador operacional IC3 está equipado como un disparador Schmitt de modo que funciona con un nivel de histéresis de 1V. Es decir, la salida IC se encenderá cuando el voltaje de la celda solar sea de 8 V y se apagará cuando caiga por debajo de 7 V.

El umbral de encendido de 7 V se ajusta con precisión utilizando el P2 preestablecido.

El circuito que comprende IC1, IC2 puede funcionar normalmente dentro de un rango de corriente de 10 a 200 microamperios. Cuando la fuente de luz en la celda solar es insuficiente y su corriente cae, el IC3 apaga la energía a IC1 / IC2, lo que elimina la carga en la celda solar y su voltaje aumenta a 8 V. Estos 8 V se almacenan en el condensador C6. IC3 detecta esto y enciende la energía al circuito para que el termómetro ahora funcione usando esta energía almacenada. Cuando C6 se descarga por debajo del umbral de 7 V, IC3 nuevamente corta la energía al circuito a través de T2.

El funcionamiento anterior de IC3 es realmente muy útil en situaciones en las que la luz ambiental es baja o cae a un nivel donde la célula solar no puede generar suficiente energía para que el termómetro funcione normalmente. En tales condiciones, el IC3 enciende y apaga la energía de la celda solar de modo que el usuario pueda comprobar la temperatura en un modo encendido / apagado, pero definitivamente sin error. Esto permite que el termómetro siga funcionando perfectamente incluso en condiciones de poca luz ambiental, en lugar de apagarse por completo.

El nivel de histéresis (1 V) se puede cambiar según las preferencias del usuario cambiando el valor de la resistencia R7

El valor del condensador C6 determina qué tan rápido ocurre el ENCENDIDO / APAGADO para IC3 / T2 en condiciones de poca luz. Disminuir el valor de C6 provocará un encendido / apagado más rápido de la pantalla y viceversa.

Construcción y Montaje

El diseño de PB para el termómetro de luz se puede visualizar en la siguiente imagen.

Montaje del tarjeta de circuito impreso Es fácil, pero el módulo LCD debe manipularse con precaución al insertarlo en la PCB, ya que el dispositivo es bastante delicado y vulnerable a romperse.

Asegúrese de no olvidar el par de conexiones de cables en la PCB. No instale inicialmente IC2 LM35 en la PCB para permitir la introducción de +1.000 V a través de los terminales Vout y GND del LM35. Antes de esto, asegúrese de ajustar P1 para que la pantalla muestre 100 ° C. Una vez hecho esto, retire la celda solar o el suministro externo, si se usa, y ahora fije IC2 en la PCB.

Célula solar

La celda solar puede ser cualquier mini o micro celda solar combinada para producir 9 V, a 10 mA.

Si no desea utilizar una celda solar o energía de luz, sino una batería normal, puede reemplazar la fuente de alimentación con una batería PP3 normal de 9 V que probablemente duraría años debido al consumo extremadamente bajo del diseño.

ADVERTENCIA: El termómetro digital propulsado por luz propuesto no debe utilizarse como termómetro clínico, a menos que el circuito esté verificado y confirmado por un laboratorio autorizado.




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