Preprost LED digitalni temperaturni senzor: 3 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Preprost, poceni, digitalni elektronski temperaturni senzor

H. William James, avgust 2015

Povzetek Utripajoče LED diode vsebujejo majhen čip IC, zaradi katerega nenehno utripajo in vklapljajo, ko se priključi napetost. Ta študija kaže, da je utripanje odvisno od temperature, če uporabljena napetost na LED ostane konstantna. Tako lahko utripajočo LED uporabite za merjenje temperature in zagotavlja digitalni izhod.

Uvod

Svetleče diode (LED) so različnih oblik in oddajajo različne barve. Druga vrsta LED je utripajoča ali utripajoča LED. To so LED z vgrajenim drobnim čipom multivibratorja IC, ki povzroči, da LED začne utripati, ko je priključen na vir napajanja. Utripajoče LED diode lahko kupite za manj kot dolar in so na voljo v različnih barvah.

Število utripov LED na minuto ali utripanje LED ni konstantno. Spreminjal se bo s pomembnimi spremembami uporabljene napetosti (nižja napetost = hitrejša hitrost bliskavice in obratno). Avtorjeve študije, ki so se začele leta 2010, so pokazale, da se hitrost utripa na minuto linearno in natančno spreminja s spreminjanjem temperature. Ko se temperatura znižuje (povečuje), se utripanje LED poveča (zmanjša). Rdeče LED najhitreje utripajo, medtem ko rumene utripajo počasneje, zelene pa v določenem časovnem obdobju še počasneje.

Za utripanje temperature uporabite utripajočo LED

Za natančno merjenje temperature z utripajočo LED je potreben vir stalne napetosti. Napajanje z 2 do 6V enosmernega toka iz stenske vtičnice za izmenični tok lahko zagotovi stabilno napetost na utripajoči LED, nameščeni zaporedno z uporom od 10 do 30 Ohmov. Če uporabljate baterijo, se lahko napetost stabilizira z uporabo IC čipa regulatorja napetosti na bateriji.

Ko LED utripa, se padec napetosti na njem spreminja. Za snemanje hitrosti utripanja LED je lahko vgrajen v vezje, ki šteje in celo prikazuje in oddaja število utripov (in temperaturo), ki so se pojavili v časovnem obdobju, na primer eno minuto. V tej študiji je bila utripajoča LED vključena v preprosto vezje zvočnega oscilatorja. Ko LED utripa in izklaplja, oscilator oddaja zvočnike v zvočnik. Programska aplikacija ali aplikacija »LiveBPM«, ki prikazuje utripe pesmi na minuto, pobere te piske in jih šteje ter prikaže kot utripe na minuto (BPM). Glejte sliko 1. Umeritvena tabela ali tabela, ki prikazuje hitrost piska glede na temperaturo, omogoča določanje temperature na zaslonu.

Hitrost utripanja LED v primerjavi s spremembo temperature

Slika 2 prikazuje grafikon hitrosti utripanja na temperaturno spremembo za dve rumeni utripajoči LED. LED so primerjali z natančnim elektronskim digitalnim termometrom, nameščenim v bližini. Na sliki upoštevajte, da je umerjanje linearno od najmanj +16 do skoraj -20 ° C. V tem območju je hitrost spremembe temperature približno 0,95 ° C/utripa za rumeno LED.

Slika 3 prikazuje hitrost utripanja na minuto za rumeno utripajočo LED od +35,2 do -18,5 ° C. Dodana je bila najprimernejša logaritemska krivulja (tanka črta). Skupna stopnja sprememb je približno 1C/utrip.

Svetleče diode so bile testirane več mesecev, umerjanje pa je ostalo stabilno. Z uporabo LiveBPM lahko zaznamo temperaturne spremembe blizu 0,1 ° C. Natančnost utripajoče LED je okoli +/- 0,5C od najmanj +35 do -20C. Temperaturni odzivni čas senzorja ni počasen. Po odstranitvi iz zamrzovalnika, kjer je bilo hladneje od -15 ° C, se je senzor v nekaj minutah obnovil na +17 ° C. Odstranitev plastičnega pokrova LED pomaga pospešiti odzivni čas. Nadaljnje testiranje LED v širšem temperaturnem območju bo izvedeno in objavljeno na tej spletni strani.

Kaj povzroča spreminjanje hitrosti utripanja LED s temperaturo, ni jasno. Temperaturne spremembe vplivajo na delovanje diod, uporov in kondenzatorjev. Te komponente so znotraj LED in IC čipa. Druga možnost je, da se komponente LED fizično spreminjajo (npr. Širijo in krčijo) s temperaturnimi spremembami, kar spremeni vezje IC, kar povzroči spremembo hitrosti utripanja.

Sklepi

Utripajoča LED se lahko uporablja za enostavno merjenje temperature. Temperaturni odziv v tej študiji kaže, da je na splošno linearen od približno +35 do -20 ° C. Nadaljnje testiranje bo izvedeno v širšem temperaturnem območju, rezultati pa bodo objavljeni na tej spletni strani. Utripajoči LED -senzor omogoča enostavnejše in cenejše zasnove elektronskih vezij za merjenje in prikaz temperature.

Številke

Slika 1. LiveBPM aplikacija prikazuje "utripe na minuto". Vendar tukaj prikazuje temperaturne spremembe v obdobju 30 minut zaradi utripajoče rdeče LED, vstavljene v vezje zvočnega oscilatorja. Hitrost spremembe rdeče LED je približno 0,84 ° C/utrip

Slika 2. Grafikon umerjanja temperature za dve utripajoči rumeni LED. Os x je temperatura (stopinje C), os Y pa hitrost utripanja LED v 1 minuti. Za določitev utripanja LED je bila uporabljena programska oprema LiveBPM.

Slika 3. Graf umerjanja za eno rumeno utripajočo LED. Os x je utripa na minuto, os y pa temperatura (C) in vsaka podatkovna točka prikazuje izmerjeno temperaturo. Tanka črna črta je najbolj primerna logaritemska krivulja.

Reference:

Svetleča dioda:

Temperaturni učinek na diode:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Moje druge spletne strani,

Domači vremenski instrumenti

Domači veliki teleskop

Domača omaka iz pekoče paprike

Avtorske pravice 2016: H. W. James