Sirkuit Termometer Digital - Menggunakan Sel Surya untuk Tenaga

Artikel tersebut menjelaskan proyek rangkaian termometer digital yang bekerja tanpa baterai. Alih-alih baterai, sirkuit menggunakan sel surya kecil dan beroperasi dengan mendapatkan daya dari cahaya sekitar yang tersedia dari sumber cahaya sekitarnya.

Hal ini memungkinkan sirkuit menjadi sangat kompak, ringan, serbaguna dan tidak merepotkan saat mengukur suhu dari sumber tertentu.

Itu termometer dapat digunakan untuk mengukur suhu a tubuh manusia , suhu ruangan, heatsink , untuk analisis cuaca, atau aplikasi lain yang sesuai yang membutuhkan pengukuran suhu kritis antara 0 derajat dan 100 derajat Celcius.

Konsep Kerja Dasar

Mengacu pada diagram rangkaian di bawah ini, IC1 bekerja seperti perangkat sensor suhu. IC ini populer Chip LM35 yang menghasilkan keluaran DC yang meningkat secara linier sebagai respons terhadap suhu lingkungan sekitar yang meningkat secara proporsional. Tepatnya itu menghasilkan output DC dengan kecepatan 10 mV per derajat Celcius kenaikan suhu case-nya.

LM35 memiliki sirkuit kalibrasi internal, yang memungkinkan menghasilkan 0 V pada 0 ° C.

Selain IC ini, elemen utama lain dari termometer bertenaga cahaya ini adalah sirkuit terintegrasi ICL7136 (ICI) yang secara internal terdiri dari tahap voltmeter digital, pemindah desimal dan antarmuka keluaran LCD yang mengoperasikan 3 dan 1/2 digit Panel LCD untuk pembacaan suhu.

ICL7136 voltmeter

IC ini juga memiliki osilator internal yang bekerja dengan frekuensi clock minimal yang memastikan bahwa seluruh modul dapat berfungsi menggunakan daya minimum, namun tanpa flicker pada layar.

Kalibrasi pembacaan suhu dari rangkaian dilakukan dengan menyesuaikan P1 preset dengan tepat.

Bagaimana Sirkuit Bekerja

Dioda D1, dan resistor R11 memastikan bahwa LM35 mengubah tegangan negatif sebagai respons terhadap ambien yang lebih rendah dari 0 ° C.

LED D1, dan D2 di sini tidak berfungsi sebagai LED indikator normal melainkan sebagai generator tegangan referensi untuk mendapatkan referensi konstan 1,6 V yang cukup akurat, yang hanya memerlukan beberapa uAmps untuk fungsionalitas ini. Meskipun dioda zener standar lebih akurat dengan potensi referensinya, dioda zener memerlukan arus maju yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan LED, dan oleh karena itu zener dihindari untuk aplikasi ini.

IC3 bersama dengan komponen terkait ini bekerja seperti tahap monitor tegangan untuk suplai sel surya.

Op amp mematikan tahap rangkaian termometer utama melalui transistor T2 setiap kali tegangan keluaran sel surya turun di bawah 0,7 V.

Fitur ini memastikan bahwa tahapan IC1, IC2 tidak rusak selama tegangan rendah tersebut dan menghasilkan pembacaan suhu dengan kesalahan.

Agar dapat bekerja dengan benar, LM35 membutuhkan tegangan suplai minimum 5,5 V, sedangkan untuk IC2 potensi referensi minimum yang diperlukan adalah 7 V untuk fungsi normalnya.

Bekerja dengan Cahaya Sekitar Rendah

Op amp IC3 dicurangi sebagai pemicu Schmitt sedemikian rupa sehingga bekerja dengan tingkat histeresis 1V. Artinya, output IC akan ON ketika tegangan sel surya 8 V, dan OFF ketika turun di bawah 7 V.

Ambang batas ON sakelar 7 V diatur secara tepat menggunakan preset P2.

Rangkaian yang terdiri dari IC1, IC2 mampu bekerja secara normal dalam range arus 10 sampai 200 mikro amp. Ketika sumber cahaya pada sel surya tidak mencukupi, dan arusnya turun, IC3 mematikan daya ke IC1 / IC2, yang menghilangkan beban pada sel surya dan tegangannya naik menjadi 8 V. 8 V ini disimpan di kapasitor C6. IC3 mendeteksi ini dan menyalakan daya ke sirkuit sehingga termometer sekarang bekerja menggunakan energi yang tersimpan ini. Ketika C6 dibuang di bawah ambang batas 7 V, IC3 lagi-lagi memutus daya ke sirkuit melalui T2.

Fungsi IC3 di atas sebenarnya sangat berguna dalam situasi ketika cahaya sekitar rendah atau turun ke level di mana sel surya tidak dapat menghasilkan daya yang cukup untuk termometer untuk berfungsi normal. Dalam kondisi seperti itu, IC3 mematikan daya dari sel surya ON / OFF sedemikian rupa sehingga pengguna dapat melakukannya periksa suhunya dalam mode AKTIF / NONAKTIF, tetapi pasti tanpa kesalahan. Hal ini memungkinkan termometer tetap bekerja dengan sempurna bahkan dalam kondisi cahaya sekitar yang redup, alih-alih mati sepenuhnya.

Tingkat histeresis (1 V) dapat diubah sesuai dengan preferensi pengguna dengan mengubah nilai resistor R7

Nilai kapasitor C6 menentukan seberapa cepat ON / OFF terjadi untuk IC3 / T2 dalam kondisi cahaya redup. Penurunan nilai C6 akan menyebabkan ON / OFF tampilan lebih cepat dan sebaliknya.

Konstruksi dan Pengaturan

Desain PB untuk termometer bertenaga cahaya dapat divisualisasikan pada gambar berikut.

Merakit PCB mudah, tetapi modul LCD harus ditangani dengan hati-hati saat memasukkan ke PCB, karena perangkat ini cukup sensitif dan rentan pecah.

Pastikan Anda tidak melupakan beberapa sambungan kabel pada PCB. Jangan mula-mula memasang IC2 LM35 pada PCB untuk memungkinkan masuknya +1.000 V melintasi terminal Vout dan GND pada LM35. Sebelum ini, pastikan untuk menyesuaikan P1 sehingga tampilan menunjukkan 100 ° C. Setelah ini selesai, lepaskan sel surya atau suplai eksternal jika ada yang digunakan, dan sekarang pasang IC2 pada PCB.

Sel Surya

Sel surya dapat berupa sel surya mini atau mikro yang digabungkan untuk menghasilkan 9 V, pada 10 mA.

Jika Anda tidak ingin menggunakan sel surya atau tenaga cahaya, melainkan baterai biasa, Anda dapat mengganti sumber daya dengan baterai 9 V PP3 biasa yang mungkin akan bertahan lama karena konsumsi desain yang sangat rendah.

PERINGATAN: Termometer digital bertenaga cahaya yang diusulkan tidak boleh digunakan sebagai termometer klinis, kecuali sirkuitnya diverifikasi dan dikonfirmasi dari laboratorium resmi.