Senzor senzor digital de temperatură cu LED: 3 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Un senzor digital electronic de temperatură, simplu, ieftin

H. William James, august 2015

LED-urile intermitente abstracte conțin un cip mic IC care le face să clipească continuu la pornirea și oprirea atunci când este aplicată o tensiune. Acest studiu arată că rata de clipire este dependentă de temperatură dacă tensiunea aplicată pe LED rămâne constantă. Astfel, LED-ul intermitent poate fi utilizat pentru a măsura temperatura și oferă o ieșire digitală.

Introducere

Diodele care emit lumină (LED) vin în mai multe forme și emit o varietate de culori. Un alt tip de LED este LED-ul intermitent sau intermitent. Acestea sunt LED-uri cu un mic cip multivibrator IC încorporat în interior care fac ca LED-ul să înceapă să clipească atunci când este conectat la o sursă de alimentare. LED-urile intermitente pot fi achiziționate cu mai puțin de un dolar fiecare și pot fi disponibile într-o varietate de culori.

Numărul de LED-uri clipește pe minut sau rata de clipire a LED-ului nu este constantă. Acesta va varia cu modificări semnificative ale tensiunii aplicate (tensiune mai mică = viteză mai rapidă a blițului și invers). Cu toate acestea, studiile realizate de autor, începând din 2010, au constatat că rata de bliț pe minut variază liniar și precis cu temperatura schimbătoare. Pe măsură ce temperatura scade (crește), rata de clipire a LED-ului crește (scade). LED-urile roșii clipesc cel mai repede, în timp ce cele galbene clipesc mai lent, iar cele verzi chiar mai lent într-un interval de timp dat.

Utilizarea unui LED intermitent pentru a măsura temperatura

Pentru a măsura temperatura cu precizie cu un LED intermitent, este necesară o sursă de tensiune constantă. O sursă de alimentare de 2 până la 6V DC de la o sursă de curent alternativ poate oferi o tensiune stabilă pe un LED intermitent plasat în serie cu un rezistor de 10 până la 30 Ohm. Dacă se folosește o baterie, tensiunea poate fi stabilizată prin utilizarea unui cip IC de regulator de tensiune pe baterie.

Pe măsură ce LED-ul clipește, căderea de tensiune variază. Pentru a înregistra rata de clipire a LED-ului, acesta poate fi încorporat într-un circuit care contează și chiar afișează și transmite numărul de clipiri (și temperatura) care au apărut pe o perioadă de timp, cum ar fi un minut. În acest studiu, un LED intermitent a fost încorporat într-un circuit simplu, audio-oscilator. Pe măsură ce LED-ul clipește aprins și oprit, oscilatorul emite „bipuri” audibile către un difuzor. Aplicația software sau aplicația, „LiveBPM”, care afișează ritmurile pe minut ale unei melodii, preia aceste bipuri și numără și le afișează ca ritmuri pe minut (BPM). A se vedea Figura 1. O diagramă de calibrare sau un tabel care arată viteza sonoră comparativ cu temperatura permite determinarea temperaturii de pe afișaj.

Rata de clipire LED vs. schimbarea temperaturii

Figura 2 prezintă un grafic al ratei de clipire pe schimbare de temperatură pentru două LED-uri galbene care clipesc. LED-ul a fost comparat cu un termometru digital electronic precis amplasat în apropiere. Rețineți în figură că calibrarea este liniară de la cel puțin +16 la aproape -20C. În acest interval, rata de schimbare a temperaturii este de aproximativ 0,95C / clipire pentru un LED galben.

Figura 3 arată rata de clipire pe minut pentru un LED galben intermitent de la +35,2 la -18,5C. S-a adăugat o curbă logaritmică de potrivire optimă (linie subțire). Rata globală de modificare este de aproximativ 1C / clipire.

LED-urile au fost testate de luni de zile, iar calibrarea rămâne stabilă. Folosind LiveBPM, se pot detecta schimbări de temperatură de aproape 0,1C. Precizia LED-ului intermitent este în jur de +/- 0,5C de la cel puțin +35 la -20C. Timpul de răspuns la temperatură al senzorului nu este lent. După scoaterea dintr-un congelator unde era mai rece de -15C, senzorul s-a recuperat la + 17C în doar câteva minute. Rasul capacului din plastic LED ajută la accelerarea timpului de răspuns. Testarea suplimentară a LED-urilor pe o gamă mai largă de temperatură va fi efectuată și postată pe acest site web.

Ceea ce determină modificarea ratei de clipire a LED-ului cu temperatura nu este clar. Modificările de temperatură afectează performanța diodelor, rezistențelor și condensatoarelor. Aceste componente se află în interiorul LED-ului și a cipului IC. O altă posibilitate este că componentele LED se schimbă fizic (de exemplu, se extind și se contractă) odată cu schimbarea temperaturii și acest lucru schimbă circuitul IC, provocând o modificare a ratei de clipire.

Concluzii

LED-ul intermitent poate fi utilizat pentru a măsura cu ușurință temperatura. Răspunsul la temperatură din acest studiu arată că este în general liniar de la aproximativ +35 la -20C. Testarea ulterioară va fi efectuată pe o gamă mai largă de temperatură și rezultatele postate pe acest site web. Senzorul LED intermitent permite proiectarea mai simplă și mai mică a circuitelor electronice pentru măsurarea și afișarea temperaturii.

Cifre

Figura 1. Afișarea aplicației LiveBPM a „bătăilor pe minut”. Cu toate acestea, aici afișează schimbările de temperatură pe o perioadă de 30 de minute de la un LED roșu intermitent introdus într-un circuit de oscilator audio. Rata de schimbare pentru un LED roșu este de aproximativ 0,84C / clipire

Figura 2. Grafic de calibrare a temperaturii pentru două LED-uri galbene care clipesc. Axa x este temperatura (grade C), iar axa Y este rata de clipire a LED-ului în decurs de 1 minut. Software-ul LiveBPM a fost utilizat pentru a determina rata de clipire a LED-urilor.

Figura 3. Grafic de calibrare pentru un LED intermitent galben. Axa x este intermitentă pe minut, iar axa y este temperatura (C) și fiecare punct de date arată temperatura măsurată. Linia neagră subțire este cea mai potrivită curbă logaritmică.

Referințe:

Diodă emitentă de lumină:

Efectul temperaturii asupra diodelor:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Celelalte pagini web ale mele,

Instrumente meteo de casă

Telescop mare de casă

Sos de ardei iute de casă

Drepturi de autor 2016: H. W. James