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作者：萬(wàn)少華 王川
該顯示器采用集成溫度傳感器LM35DZ來做測(cè)溫探頭，選用低功耗ICL7136作A/D轉(zhuǎn)換和液晶驅(qū)動(dòng)，用市面上易購(gòu)置的液晶塊來做顯示，使用玩具上的電池板改裝后作電源，這樣使得整個(gè)制作過程簡(jiǎn)單，成本低廉，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保制造，倡導(dǎo)了低碳生活理念。
該顯示器使用范圍廣，除了可用在平常需要測(cè)試溫度的場(chǎng)所外，還特別適合在有陽(yáng)光而無(wú)電源的地方以及防爆要求比較嚴(yán)格的場(chǎng)所，如野外蔬菜大棚、海洋養(yǎng)魚場(chǎng)、煙葉天然發(fā)酵庫(kù)、野外彈藥庫(kù)等。
一、系統(tǒng)電路及工作原理 
2．工作原理 系統(tǒng)選用了多個(gè)低功耗器件、采用比較簡(jiǎn)潔電路、并使用光控開關(guān)技術(shù)，在黑暗中停止對(duì)系統(tǒng)繼續(xù)供電，保證顯示器在很低功耗下工作，節(jié)省了能源，而且使用太陽(yáng)能電池供電，充分利用了新型可再生能源。
3．測(cè)溫原理分析 這樣可以直接將它的2腳通過R4連接到正信號(hào)輸入端IN+。
用可調(diào)RP1作基準(zhǔn)電壓的分壓電路，期中RP1宜采用精密多圈電位器，調(diào)整它使基準(zhǔn)電壓Uref+=l.00V。實(shí)際電路中將IN-端、Uref-端與COM端短接。
對(duì)于ICL7136的使用，在這里不做過多的講解，它的用法和大家熟悉的ICL7107、ICL7106基本相同。
二、系統(tǒng)低功耗與節(jié)能分析 1．選用低功耗器件 單片三位半A/D轉(zhuǎn)換器選用ICL7136，是美國(guó)InterSIL公司生產(chǎn)，是目前應(yīng)用較廣泛、功耗較低的一種單片三位半A/D轉(zhuǎn)換器。電壓范圍較寬：6.8～15V，典型工作電流為60μA左右，自身功耗小于1mV，僅僅相當(dāng)于ICL7106的1/20不到，用一節(jié)9V萬(wàn)用表電池可正常工作3000小時(shí)以上。
溫度檢測(cè)選用LM35DZ，是由國(guó)半公司所生產(chǎn)的溫度傳感器，其輸出電壓與攝氏溫標(biāo)呈線性關(guān)系。在常溫下，不需要額外的校準(zhǔn)處理即可達(dá)到±1/4℃的準(zhǔn)確率。其電源供應(yīng)模式有單電源與正負(fù)雙電源兩種，在單電源模式下工作電流約為50μA，工作電壓較寬，可在3.8～20V的供電電壓范圍內(nèi)正常工作，非常省電。
2．簡(jiǎn)化電路、改進(jìn)電路降低功耗 低壓檢測(cè)和小數(shù)點(diǎn)顯示電路如圖1所示，傳統(tǒng)的電路一般采用一片CD4070型四異或門集成電路搭建而成，在這里充分發(fā)揮ICL7136自身功能，以及利用電容充、放電的特性，用盡量少的器件實(shí)現(xiàn)了小數(shù)點(diǎn)的顯示和低電壓的檢測(cè)與提示。通過簡(jiǎn)化和改進(jìn)老式電路，來降低功耗。
ICL7136的時(shí)鐘振蕩器由內(nèi)部反相器F1、F2以及外部阻容元件R0、C0組成。通過增大RO、CO的值，使fo大約降為20kHz，降低了ICL7136工作頻率，使測(cè)量頻率也減小，基本保證測(cè)量速率為1次/秒左右，這樣既不影響測(cè)試速度，也不妨礙人們對(duì)溫度的實(shí)時(shí)觀察。通過這種降低工作頻率來達(dá)到降耗、節(jié)能的目的。
另外，有很多情況是可讓儀器睡眠，不必工作的。例如，晚上人們都休息了，沒有人關(guān)心溫度，這時(shí)候顯示器工作純粹是浪費(fèi)。為了節(jié)能，設(shè)計(jì)了一個(gè)光控開關(guān)電路，白天只要有些亮光，光敏電阻RP2就變的較小，有較高電壓加載在三極管9013的基極，可使它飽和導(dǎo)通，相當(dāng)于電源開關(guān)被合上，顯示器就能正常工作；到了晚上一片漆黑時(shí)，光敏電阻阻值變的很大，9013進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，電源開關(guān)斷開，整個(gè)系統(tǒng)幾乎無(wú)電流，處于休眠狀態(tài)。這樣也可以大大節(jié)約能源，起到很好的降耗功效。在由白天進(jìn)入黑暗的過程中，三極管9013由飽和到截止有個(gè)短暫的過渡階段，此階段電源供給ICL7136電壓不足，這時(shí)會(huì)在液晶塊的左側(cè)出現(xiàn)電壓低的欠壓顯示圖標(biāo)，提示此刻的溫度數(shù)值不準(zhǔn)，不便記錄。針對(duì)此現(xiàn)象，為了盡量保證讀數(shù)準(zhǔn)確，在電源部分串接了D2，用以抬高LM35供電電壓，確保在ICL7136停止工作前，其輸出電壓是線性的。
采用上述諸多種方式后，大大降低了顯示器的功耗，系統(tǒng)正常工作電流大約為110μA左右。
三、系統(tǒng)制作與調(diào)試 再將它放入直徑為5mm、長(zhǎng)度為200mm左右的不銹鋼套管內(nèi)，也可用相應(yīng)粗度的廢舊天線代替，然后用703硅膠密封好兩端，等硅膠干后，再用熱塑管套牢整個(gè)部分即可。這樣處理后就可遠(yuǎn)距離檢測(cè)氣體和液態(tài)物質(zhì)的溫度了。
(2)太陽(yáng)能電池電源的制作 現(xiàn)在市面上有各種各樣的太陽(yáng)能LED小手電筒，作為玩具類的小禮品，價(jià)格很便宜。可以買2個(gè)，去掉塑料外殼后，將里面的太陽(yáng)能電池板串聯(lián)起來就能很容易得到9V左右直流電源了。
在陽(yáng)光充足時(shí)，每個(gè)太陽(yáng)能電池可產(chǎn)生4.5V左右電壓，串聯(lián)后一方面能直接給顯示器供電，同時(shí)多余的電也能給2節(jié)3.6V扣式鋰電池充電。
當(dāng)外界光線較弱，太陽(yáng)能電池電壓不足時(shí)，由鋰電池自動(dòng)切換給顯示器供電。由于整機(jī)功耗較低，即使長(zhǎng)時(shí)間陰雨天氣或者在陰暗的環(huán)境下也能正常工作半年左右。
(3)電路板的制作 系統(tǒng)可制作在100×150 mm的多功能洞洞板上，有條件的話，也可使用PROTEL軟件繪制PCB板，用雕刻機(jī)在單面銅箔板上自制電路板。 一般在板子上端放置三位半LCD液晶顯示屏，它下面裝上40腳IC插座，按照腳的定義，用短接線細(xì)心連接LCD顯示屏與LC插座的各個(gè)引腳。
再插接外圍元器件并焊接好，將2個(gè)太陽(yáng)能電池板用雙面膠在下面與電路板粘牢，經(jīng)檢查無(wú)誤后，才可插上ICL7136，并通電測(cè)試系統(tǒng)。
2．調(diào)試 |
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