מעגל מדחום דיגיטלי - משתמש בתא סולארי לחשמל

המאמרים מסבירים פרויקט מעגל מדחום דיגיטלי שעובד ללא סוללה. במקום סוללה המעגל משתמש בתא סולארי קטן ופועל על ידי הפקת כוח מאור הסביבה הזמין ממקורות האור שמסביב.

זה מאפשר למעגל להיות קומפקטי במיוחד, משקל קל, תכליתי וללא טרחה בעת מדידת טמפרטורות ממקור נתון.

ה מד חום יכול לשמש למדידת טמפרטורה של a גוף האדם , טמפרטורת החדר, מפזר חום , לניתוח מזג אוויר, או כל יישום מתאים אחר הדורש מדידות טמפרטורה קריטיות בין 0 ל 100 מעלות צלזיוס.

תפיסת עבודה בסיסית

בהתייחס לתרשים המעגל להלן, IC1 עובד כמו מכשיר חיישן טמפרטורה. IC זה פופולרי שבב LM35 שמייצרים תפוקת DC בעלייה ליניארית בתגובה לטמפרטורת הסביבה הגוברת באופן יחסי. אם לדייק, הוא מייצר זרם פלט בקצב של 10 mV לעליית מעלה צלזיוס בטמפרטורת המקרה שלו.

ל- LM35 יש מעגלים מכוילים מובנים המאפשרים לייצר 0 וולט ב- 0 מעלות צלזיוס.

מלבד IC זה, האלמנט העיקרי הנוסף של מדחום המופעל באמצעות אור זה הוא המעגל המשולב ICL7136 (ICI) המורכב מבפנים מד מתח וולט דיגיטלי, ממתח עשרוני וממשק פלט LCD המפעיל 3 ו 1/2 ספרה. לוח LCD לקריאת הטמפרטורה.

מד מתח ICL7136

ל- IC זה יש גם מתנד פנימי שעובד בתדר שעון מינימלי שמבטיח שהמודול כולו מסוגל לתפקד תוך שימוש מינימלי בהספק, אך ללא שום הבהוב בתצוגה.

כיול המעגל של טמפרטורת המעגל מתבצע על ידי כוונון ה P1 הקבוע מראש.

איך עובד המעגל

דיודה D1 והנגד R11 מבטיחים שה- LM35 הופך מתח שלילי בתגובה לסביבה נמוכה מ- 0 מעלות צלזיוס.

נוריות ה- D1 וה- D2 כאן אינן מתפקדות כ נוריות חיווי נורמליות אלא כמחוללות מתח התייחסות לקבלת התייחסות קבועה מדויקת למדי של 1.6 וולט, אשר דורשות רק כמה uAmps לפונקציונליות זו. למרות שדיודות הזנר הסטנדרטיות מדויקות יותר עם פוטנציאל ההתייחסות שלהן, דיודות הזנר דורשות זרם קדימה גבוה בהרבה בהשוואה לנורות LED, ועל כן נמנעו מ- Zeners ליישום זה.

ה- IC3 יחד עם רכיבים קשורים אלה פועלים כמו שלב צג מתח לאספקת תאים סולאריים.

מגבר ה- OP מכבה את שלב מעגל המדחום הראשי דרך הטרנזיסטור T2 בכל פעם שמתח המוצא של התא הסולארי יורד מתחת ל -0.7 וולט.

תכונה זו מוודאת ששלבי IC1, IC2 אינם מתקשים במהלך מתח נמוך שכזה ומייצרים קריאות טמפרטורה עם שגיאות.

על מנת לעבוד כראוי ה- LM35 דורש מתח אספקה ​​מינימלי של 5.5 וולט, ואילו עבור IC2 פוטנציאל הייחוס הנדרש הנדרש הוא 7 וולט לתפקודו הרגיל.

עבודה עם אור סביבתי נמוך

מגבר אופ IC3 מותקן כמפעיל שמיט כך שהוא עובד עם רמת היסטרזיס של 1 וולט. כלומר, פלט ה- IC יופעל כאשר מתח התא הסולארי הוא 8 וולט, ויכבה כאשר הוא יורד מתחת ל -7 וולט.

סף ה- ON של מתג 7 V מותאם במדויק באמצעות P2 הקבוע מראש.

המעגל הכולל IC1, IC2 מסוגל לעבוד כרגיל בטווח הנוכחי של 10 עד 200 מיקרו אמפר. כאשר מקור האור בתא הסולארי אינו מספיק, והזרם שלו יורד, IC3 מכבה את החשמל ל- IC1 / IC2, מה שמסיר את העומס על התא הסולארי ואת מתחו עולה ל 8 V. 8 V זה מאוחסן בקבל C6. IC3 מזהה זאת ומפעיל את זרם החשמל למעגל כך שמד החום פועל כעת באמצעות אנרגיה מאוחסנת זו. כאשר C6 מתפרק מתחת לסף 7 וולט, IC3 שוב מנתק את החשמל למעגל דרך T2.

התפקוד הנ'ל של IC3 שימושי מאוד במצבים בהם אור הסביבה נמוך או יורד לרמה שבה תא סולרי אינו מסוגל לייצר מספיק כוח עבור המדחום לתפקודו הרגיל. בתנאים כאלה, ה- IC3 מחליף את הכוח מתא השמש להפעלה / כיבוי כך שהמשתמש יוכל לבדוק את הטמפרטורה במצב מופעל / כיבוי, אך בהחלט ללא שגיאה. זה מאפשר למדחום להמשיך לעבוד בצורה מושלמת גם בתנאי תאורה נמוכים במקום לכבות לחלוטין.

ניתן לשנות את רמת ההיסטרזה (1 וולט) על פי העדפת המשתמש על ידי שינוי ערך הנגד R7

ערך C6 הקבל קובע כמה מהר הפעלה / כיבוי קורה עבור IC3 / T2 בתנאי תאורה נמוכה. ירידת ערך C6 תגרום להפעלה / כיבוי מהירים יותר של התצוגה ולהיפך.

בנייה והקמה

ניתן לדמיין את עיצוב ה- PB של מד החום המופעל בתמונה הבאה.

הרכבת ה- PCB קל, אך יש לטפל במודול ה- LCD באמצעי זהירות בעת הכנסתו ל- PCB, מכיוון שהמכשיר עדין למדי ופגיע לשבירה.

ודא שאתה לא שוכח את כמה חיבורי חוטים על המעגל. אין להתאים תחילה את IC2 LM35 למחשב המעגל כדי לאפשר הכנסת +1.000 וולט על גבי מסופי Vout ו- GND של ה- LM35. לפני זה הקפד להתאים את P1 כך שהתצוגה תקרא 100 מעלות צלזיוס. ברגע שזה נעשה, הסר את התא הסולארי או את האספקה ​​החיצונית אם יש בהם שימוש, וכעת תקן את IC2 על ה- PCB.

תא סולרי

התא הסולארי יכול להיות כל מיני סולארי מיני או מיקרו שמשולב לייצור 9 וולט, ב -10 mA.

אם אינך מעוניין להשתמש בתא סולארי או בהספק אור, אלא בסוללה רגילה, אתה יכול להחליף את מקור החשמל בסוללת PP3 רגילה של 9 וולט אשר כנראה תחזיק לאורך שנים עקב צריכה נמוכה במיוחד של העיצוב.

אזהרה: אין להשתמש במדחום הדיגיטלי המופעל באמצעות אור, כמדחום קליני, אלא אם כן המעגל מאומת ומאושר ממעבדה מורשית.