零度检测器的工作原理及制作

要知道温度是否在零度以下，唯一要做的就是测量温度。这需要做得很精确，当然，得选择一款值得信赖的温度传感器。这里我们选用的传感器是LM35C2（-40℃~100℃），它在以前的许多Elektor电路中都使用过。这种传感器并不贵，而且它的输出电压正比于温度（10mV/℃）。

传感器

LM35通常由单电源供电，并且0℃对应的输出电压是0V。因此在典型的应用电路中是不可能用LM35来测量0℃以下的温度的。但是可将它的输出通过一个电阻连接到电源负极，这样就可以测量到零度以下的温度了。这就需要—个通过50μA电流的电阻（下图中的R2）。

我们只需要用这个电路来检测冰点。这就是为什么在温度传感器之后会有一个比较器，如果温度在夜间低于0℃时它会点亮一个LED。为了确保比较器能正常运行，输入的测量值能稍微为负是很有必要的，为了解决这个问题，在LM35与地之间增加了一个二极管（Dl）。通过D1的电压（因为当前通过LM35的电压只有0.47V）作为负电压。比较器IC2的正向输入通过R3连接到D1的正极，它的作用是作为比较器的参考点0℃。

比较器

比较器是一个标准的运算放大器TLC271，我们可通过将它的输入偏置选择（脚8）连接到电源供应电压来设定它的最小耗电量。检测器不必要工作在很高的频率，因为它能在最“经济”的模式下稳定的工作在放大状态下。

发光二极管D3用来指示温度是否在零度以下，当房间里的温度开始或已经降低到0℃以下，它会持续点亮。为实现这点，由R3、R4和D2构成了非对称延迟电路。当输出变为高，正向输入通过D2和R4正反馈，输出仍然保持高电平。当LED自动熄灭时，说明此时的温度已超过30C，在实际中可能意味着现在是夏天并且无论怎样也不会结冰。如有需要，可通过增加R3的阻◎电路飞翔值来增大延迟。

电容C2的作用是确保LED在系统加上电后仍然是熄灭的。运放的正向输入直接连接到地因此输出也为低。只有在装上电池后电路需要重启时，才会用到Rl和Sl。可以使用一个电源开关，或者是把电池卸下来一会儿来替代Sl开、关。

低功耗供电

因为电路采用电池供电，所以我们应尽最大的可能去减少功耗。原型电路的耗电量，当由6~9V的电源供电时，电流不到120μA。因为使用了低功耗的LED，所以当LED点亮的时候，它的耗电量分别是1mA（6V）和1.8mA（9V）。在我们的原型电路中，使用了一个绿色的低功耗LED。如果使用4节AA电池（容量约为2Ah），电路能正常运行约2年。但是如果LED经常亮的话，运行时间会缩短。（约两个月的时间已经足够挺过一个严冬）一节标准的9V电池也能坚持一个冬天，前提是要经常检查LED灯是否亮着。

最后，说明一下这里为什么要使用TLC271CP。后缀C指定的工作范围是0℃～70℃，但在较低的温度下也能继续工作，尤其是考虑到IC没有线性应用。如果质疑它的性能，可以使用后缀为I的器件（这是TLC2711P：-40C—125C），前提是确信被监测的房间确实很冷。

快速装配

这个电路含有很少的元件，因此它们能容易地安装到一块小板子上，也不需测量任何器件。一旦完工，就可以使用了。