加入收藏 | 设为首页 | 会员中心 | 我要投稿 | RSSRSS-巴斯仪表网
您当前的位置:首页 > 电子DIY > 其它电子制作DIY

用7136制作LCD数显温度计

时间:2013-08-25  来源:123485.com  作者:9stone

     在这里,我向大家介绍LCD数显温度计的制作。它用二极管IS1588做温度传感器,测温范围在+150°C到-20°C之间,如采用集成电路温度传感器S800,测温范围在+100到-40°C之间。这里我们介绍用二极管IS1588做温度传感器的温度计的制作,因为考虑她可以测量大于100°C的温度。
    本电路的核心是用ICL7136来检测温度变化时,测温二极管正向电压降微小变化,从而来反映出温度变化情况。3-1/2液晶显示屏(SP521PR)用来作为温度显示。它的最高位为“1”。使用液晶显示屏最大的优点是它非常省电,一个9V的层叠电池可以连续使用3个月。下面开始介绍她的制作过程。
电路图
 

电路接线图
 
注:橄榄绿颜色的线表示连线在元件侧。R4 (绿)为附加的元件。红色的线为附加的小数点连线。粉红色的线表示外接器件。

工作原理介绍
   下面的将用提问的方式来解释这款数显温度计的工作原理。但愿这样可能让人更容易理解其原理。
为什么可以用二极管来测量温度?
    我们知道,硅二极管有个特性是:当环境温度改变时,其PN结的正向电压降Vf以-2mV/°C 改变(如右图示)。通常,20°C时,其Vf约600mV。当环境温度增加100°C时,既从20°C变化到120°C时,这时其正向电压降Vf约为400mV(600mV-(2mV/°C*100°C))。这里介绍的温度计,就是检测二极管Vf电压的变化来实现温度检测。由此可以看出,电路的测温范围取决于二极管许可的工作范围。不同的二极管测温范围不同,但大多数的二极管可以测量的范围在-20°C到150°C左右。还有,由于的二极管的一般都有玻璃或塑料材料封装,所以但环境温度变化时,二极管的Vf不会很快改变。
 

ICL7136是什么样的集成电路?
    ICL7136 是一种用于测量输入电压的CMOS型集成电路。它内部包含驱动LCD(Liquid Crystal Display)液晶显示屏电路。测量电压范围在±200 mV 到±2 V之间。另外,另一种功能类似集成电路ICL7137可以直接驱动LED数码显示管。LCD的控制信号是频率为60 Hz(48KHz/800)、电压为5.5Vp-p的方波信号。

    测量的输入电压被转换成一定时间下的电能(即电容的放电时间)。当测量时,电路不会从输入部分吸取能量。因为这些,输入阻抗非常高(大于1G欧姆),输入电子流很小。 ICL7136测量过程如右图所示在1秒内约有3次。
4000 时钟/次 = 4000 x (4/48000Hz) = 0.33 秒/次
 

    在置零阶段,参考电压对(CREF)进行充电,同时设置测量回路为零电压。
    在输入的积分阶段,输入电压的能量储存在电容(CAZ)以待测量。
    在测量记数阶段,开始对电容(CAZ)放电,同时测量其放电时间并与参考电容(CREF)放电时间进行对比。在测量记数阶段,因为电容(CAZ) 和(CREF)上的能量被放电了,所以最大测量范围可以通过调整(CREF)上储存的电压来改变测量电压量程。在这个温度计中,VR2用来调整零点,VR1用来校准仪器用。

 
    ICL7136 有“高”、“低”两个输入端子,还有一个“地(COM)”端。这个COM端与电源的负极不同,它与芯片内部相连构成参考电压的地。在测量输入电压时,是测量"IN HI"和"IN LO"之间的电位差。如左图所示,参“HI”和“LO”之间的电位差为VH-VL,电位差随着(VL)的减小而增加,从而温度显示增加。

液晶显示屏是如何工作的?

    液晶--液态晶体,既具有液体的液动性和表面张力、又具有晶体的光学性质的物体。但它们不是金属,人们将其取名叫液晶。一般情况下,它和液体一样可以流动,但在不同方向上它的光学特性不同,显示出类似晶体的特性,所以称这类物质为液晶。利用液晶的光电效应制作成的显示器就是液晶显示器。它最早出现于1968年。
    下面我们来分析TN型液晶显示器件的基本构造。
    TN是Twisted Nematic的缩写,直译为“扭转向列”,这是TN型液晶显示器结构上的基本特征。将上、下两块制作有透明电极的玻璃,通过四周的胶框封接后,形成一个几微米厚的盒。在盒中注入TN型液晶材料。在通过特定工艺处理的盒中,TN型液晶的棒壮分子平行地排列于上下电极之间,靠前电极的分子纵向排列,后电极竖直排列,前后电极之间的分子逐步扭曲。如图粉红色部分所示。
    如图4所示,入射光通过偏振方向与前电极面液晶分子排列方向相同的上偏转片(起偏器)形成偏振光。此光通过液晶层是扭转了90度。到达下偏振片后方的反射板反射回来。盒呈透亮,因而我们可以看到反射板。
  
    如图5所示,当前后电极加上一定电压时,电极部分的液晶分子在电场作用下转变成与前后玻璃面垂直排列,这时的液晶层失去旋光性。偏振光通过液晶层没有改变,与后偏振片偏振方向相差90度,光被吸收,没有光反射回来,也就看不到反射板。在电极部分出现黑色。由此可知,根据需要制作成不同的电极,就可以实现不同内容的显示。
    由上可知,平时液晶显示器呈透亮背景,电极部分加电压后,显示黑色字、符或图形,这种显示称为正显示。如将图中后偏振片转成与前偏振片的偏转方向一致装配,则正好相反,平时背景呈黑色,加电后显示字符部分呈透亮,这种显示称为负显示。现在很流行的PC机彩色液晶显示屏就是利用这个基本原理制成的。它是一种带背光源的彩色显示器件。
    可见,液晶显示器一个最突出的特点就是其本身不发光,用电来控制对环境照明的光显示部分的反射(或透射)方法而实现显示。因此在所有的显示器件中,它的功耗最小,每平方厘米在一微瓦以下,与低功耗的CMOS电路匹配最适合于各种便携式的袖珍型仪器仪表、微型计算机作为终端显示用。

元器件介绍
这里介绍一些主要器件的特点和使用方法,其它器件可以参考原理图选择。
电压测量 (ICL7136)

 

    ICL7136主要用于电压测量的模/数转换器。可将模拟电压量转成数字量显示出来。该集成电路需配40脚的插座。

--------------------------------------------------------------------------------

液晶显示器(SP521PR)

 

    SP521PR属于TN系列液晶显示屏系列。它最高位“1”。它不能工作在直流电压下。然而,当在各端子与地之间加上5伏的电压时,此时每个字段颜色会改变成黑色。用这种方法可以检测液晶显示屏各字段是否正常。
    注意:当用此法检测液晶显示屏时,必需用一个10K左右的电阻串联在电路中,以防止电源短路的大电流而损坏液晶显示屏。
    下面是SP521PR的一些规格参数:
    1)数字高度:12.7 mm
     2)最高使用电压:10 V
     3)工作温度:-10 to 55°C
     4)储藏温度:-20 to 60°C

--------------------------------------------------------------------------------

温度传感器二极管(1S1588)

 
    图示是用做温度传感器的温度探头。它是一种开关二极管。基本上,硅材料的二极管都可用于温度检测探头。
    但是,但铸模型的二极管不适合用于温度检测,因为它对温度变化反应迟钝。
    三极管可以替代二极管做温度探头。三极管将基极和集电极短接,作为二极管的正极,用三极管的发射极作为二极管的负极。这个在ICL7136的资料中有介绍,网友可以参考使用。当用三极管做温度传感器时,注意选择带有金属外壳的三极管。温度探头的连线必须用屏蔽线。
    温度探头制作时应注意绝缘、导热充分和耐用。

 

--------------------------------------------------------------------------------

电位器

    这两个电位器被用来调整零点和标度调整。为保证调整精度,建议采用精密多圈电阻。

性能测试

   将该温度计的二极管温度传感器至于冰水混合物中,调节VR2是LCD显示为0°C。同样,将温度传感器至于标准大气压下沸腾的开水中,调节VR1使LCD显示100°C。

    下面显示了以酒精温度计为参考的“二极管温度传感器与温度传感器对比曲线图”。基本上,硅二极管的正向电压降(- 2mV/°C)会随不同的二极管稍有区别,所以其变化曲线不会完全是一条直线。

    当校准好0°C 到100°C的温度点后,可以用酒精温度计进行参考比较各点温度。从LCD显示的温度值来看,稍许低于用酒精温度计测出来的值。在下图中,两种温度值在30°C到80°C段区别最大,最大值为1.5°C。
 


分享到:
来顶一下
返回首页
返回首页
发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表
栏目导航->其它电子制作DIY
  • 数字仪表DIY
  • LED照明DIY
  • 电子工具DIY
  • 电源DIY
  • 音响功放DIY
  • 其它电子制作DIY
  • 推荐资讯
    使用普通运放的仪表放大器
    使用普通运放的仪表放
    3V与5V混合系统中逻辑器接口问题
    3V与5V混合系统中逻辑
    数字PID控制及其改进算法的应用
    数字PID控制及其改进
    恶劣环境下的高性价比AD信号处理数据采集系统
    恶劣环境下的高性价比
    栏目更新
    栏目热门