Il progettino che propongo nasce in seguito al guasto del termometro che misura la temperatura
dell'acqua dei pannelli solari di casa mia.
All'inizio ho cercato qualche kit di montaggio, ma quelli che ho trovato erano troppo complicati o troppo costosi.
Cosi' ho rovistato nei cassetti e ho messo sul tavolo quello che ho trovato e giudicato piu' adatto allo scopo: un modulino LCD
a 3 cifre e mezzo, acquistato a qualche euro a una fiera, e una resistenza PTC.
In effetti cercavo una NTC, soluzione piu' ovvia, ma mi e' capitata quella.
Schema elettrico
Il principio di funzionamento del circuito e' il seguente:
La PTC aumenta la sua resistenza all'aumentare della temperatura in modo ragionevolmente lineare; se vi faccio scorrere
una corrente costante, ai suoi capi mi ritrovo una tensione proporzionale alla temperatura. Bene, il modulo LCD e' sostanzialmente
un millivoltmetro che ho utilizzato con fondo scala di 200 millivolt; Il trucco sta nel'applicare al modulo una tensione che aumenti
di 1 millivolt ogni grado, con un riferimento di massa "flottante" in modo da misurare una tensione di zero volt alla
temperatura di zero gradi.
Ho misurato la resistenza della sonda a temperatura ambiente (circa 1000 ohm) e dopo averla immersa in acqua calda a circa 50 gradi,
circa 1250 ohm.
Attraversata da 3 mA, a 20gradi avrei misurato 3 volt e a 50 gradi 3.75 volt. Una variazione molto superiore al necessario che ho
dovuto ridurre con un partitore resistivo (R4-V1).
Lo stesso risultato si ottiene diminuendo la corrente che scorre nella sonda, ma ho pensato che con valori troppo piccoli avrei
avuto problemi di possibili disturbi captati dai cavi di collegamento.
Per ottenere 3 mA dal LM317 occorre applicare una resistenza tra i terminali R e U di (1250/3)=416 ohm, ho scelto il valore piu'
vicino pari a 390 ohm.
Con il secondo partitore (R2-V2-R3) applico al terminale massa dell'ingresso la tensione necessaria all'indicazione dello zero,
come spiegato sopra.
Ok, ma la Taratura?
Taratura
Visto che il circuito monta due trimmer non rimane molto all'immaginazione...
Comunque, il V1 agisce sulla "sensibilita'" alle variazioni di temperatura, mentre il V2 aumenta e diminuisce l'indicazione
dello strumento e va utilizzato per sistemare lo zero.
Vista la semplicità del circuito ho accettato il fatto che le due regolazioni non sono indipendenti fra loro, ma l'una influenza,
anche se in minima parte, l'altra.
Ad ogni modo con i classici recipienti con ghiaccio fondente e acqua all'ebollizione (un secondo termometro di riferimento non guasta)
con due-tre ritocchi successivi si ottiene un buon allineamento del circuito. Dopo questa operazione ho verificato la risposta con un
termometro commerciale in varie situazioni, ottenendo scarti massimi di circa 1-1.5 gradi nel campo 0-100. Piu' che sufficiente!
Considerazioni
Il circuito puo' essere usato anche con NTC (basta invertire gli ingressi del LCD) e sonde con
resistenze diverse da quella utilizzata (variare all'occorrenza la corrente e i valori del partitore R4-V1).
Dimenticavo: sul modulo LCD va montato il ponticello per l'indicazione del punto decimale come da foglietto di istruzioni.
Alimentazione
E qui casca l'asino. Il circuito ha un consumo irrisorio, ma al LCD serve una alimentazione di 5-9V separata galvanicamente dal circuito di ingresso. Questo comporta due fonti distinte, ad esempio due pile da 9 volt. In casa non ne avevo e quindi con enorme spreco di risorse ho utilizzato a titolo provvisorio un trasformatore con due secondari da 6 volt, diodi raddrizzatori e capacità di livellamento. Come sempre, cio' che nasce come provvisorio si rivela definitivo quanto un mutuo, ed il trasformatore e' ancora li' nonostante da solo costi piu' di tutto il resto del circuito.
Allego la traccia PCB e il layout, li ho realizzati per facilitare il montaggio anche usando un ritaglio di millefori:
Lato rame
Lato componenti
Infine qualche foto della realizzazione...
Schema e layout sono all'interno per eventuali modifiche/riparazioni...
Il retro del modulo LCD...
L'esauriente foglietto di istruzioni...
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