Jednostavan LED digitalni senzor temperature: 3 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Jednostavan, jeftin, digitalni elektronički senzor temperature

H. William James, kolovoz 2015

Sažetak Trepereće LED diode sadrže mali IC čip zbog kojeg neprestano trepere uključivanjem i isključivanjem pri primjeni napona. Ova studija pokazuje da brzina treptanja ovisi o temperaturi ako primijenjeni napon na LED ostane konstantan. Tako se trepćuća LED može koristiti za mjerenje temperature i pruža digitalni izlaz.

Uvod

Diode koje emitiraju svjetlost (LED) dolaze u mnogim oblicima i emitiraju različite boje. Druga vrsta LED dioda je trepćuća ili trepćuća LED. To su LED diode sa ugrađenim malenim IC multivibratorskim čipom koje uzrokuje da LED počne treperiti kada je spojen na izvor napajanja. Trepereće LED diode mogu se kupiti za manje od jednog dolara i dolaze u različitim bojama.

Broj LED bljeskova u minuti ili brzina treptanja LED diode nije konstantna. Ona će varirati sa značajnim promjenama primijenjenog napona (niži napon = veća brzina bljeskalice i obrnuto). Međutim, autorove studije, počevši od 2010. godine, pokazale su da brzina bljeska po minuti linearno i točno varira s promjenom temperature. Kako se temperatura smanjuje (povećava), brzina treptanja LED se povećava (smanjuje). Crvene LED diode trepću najbrže, dok žute trepere sporije, a zelene još sporije u određenom vremenskom rasponu.

Korištenje trepćuće LED diode za mjerenje temperature

Za točno mjerenje temperature trepćućom LED diodom potreban je izvor konstantnog napona. Napajanje istosmjernom strujom od 2 do 6V iz zidne utičnice naizmjenične struje može osigurati stabilan napon na trepćućoj LED diodi postavljenoj u nizu s otpornikom od 10 do 30 Ohma. Ako se koristi baterija, napon se može stabilizirati pomoću IC čipa regulatora napona preko baterije.

Kako LED treperi, pad napona na njoj varira. Za snimanje brzine treptanja LED diode može se ugraditi u krug koji broji, pa čak prikazuje i odašilje broj treptaja (i temperaturu) koji su se dogodili u određenom vremenskom razdoblju, poput jedne minute. U ovoj studiji, trepćuća LED dioda je ugrađena u jednostavan, audio-oscilatorni krug. Dok LED treperi pali i gasi, oscilator emitira zvučni "bip" zvučnik. Softverska aplikacija ili aplikacija, "LiveBPM", koja prikazuje otkucaje u minuti pjesme, hvata ove zvučne signale i broji ih te prikazuje kao otkucaje u minuti (BPM). Pogledajte sliku 1. Kalibracijska tablica ili tablica koja prikazuje brzinu zvučnog signala u odnosu na temperaturu omogućuje određivanje temperature na zaslonu.

Brzina LED treptanja u odnosu na promjenu temperature

Slika 2 prikazuje grafikon brzine treptanja po promjeni temperature za dvije žute trepereće LED diode. LED je uspoređen s preciznim elektroničkim digitalnim termometrom postavljenim u blizini. Na slici imajte na umu da je kalibracija linearna od najmanje +16 do -20 ° C. U tom rasponu, brzina promjene temperature je oko 0,95C/treptaj za žutu LED.

Slika 3 prikazuje brzinu treptanja u minuti za žutu trepćuću LED od +35,2 do -18,5C. Dodana je logaritamska krivulja koja najbolje pristaje (tanka linija). Ukupna stopa promjene je oko 1C/treptaj.

LED diode testirane su mjesecima, a kalibracija ostaje stabilna. Pomoću LiveBPM -a mogu se otkriti promjene temperature blizu 0,1C. Točnost trepćuće LED diode je oko +/- 0,5C od najmanje +35 do -20C. Temperaturno vrijeme odziva senzora nije sporo. Nakon vađenja iz zamrzivača gdje je bilo hladnije od -15C, senzor se oporavio na +17C u samo nekoliko minuta. Brijanje LED plastičnog poklopca pomaže ubrzati vrijeme odziva. Daljnje testiranje LED -a u širem rasponu temperatura bit će provedeno i objavljeno na ovoj web stranici.

Nije jasno što mijenja brzinu treptanja LED -a s temperaturom. Promjene temperature utječu na performanse dioda, otpornika i kondenzatora. Ove se komponente nalaze unutar LED i IC čipa. Druga je mogućnost da se LED komponente fizički mijenjaju (npr. Šire i skupljaju) s promjenom temperature, a to mijenja IC krug, uzrokujući promjenu brzine treptanja.

Zaključci

LED koji treperi može se koristiti za jednostavno mjerenje temperature. Temperaturni odziv u ovoj studiji pokazuje da je općenito linearan od oko +35 do -20C. Daljnja ispitivanja bit će provedena u širem temperaturnom rasponu, a rezultati će biti objavljeni na ovoj web stranici. Trepćući LED senzor omogućuje jednostavnije, jeftinije dizajne elektroničkih krugova za mjerenje i prikaz temperature.

Figure

Slika 1. LiveBPM aplikacija prikazuje "otkucaje u minuti". Međutim, ovdje se prikazuju promjene temperature u razdoblju od 30 minuta od trepereće crvene LED diode umetnute u krug audio oscilatora. Brzina promjene za crvenu LED diodu je oko 0,84C/treptaj

Slika 2. Grafikon kalibracije temperature za dvije trepereće žute LED diode. Os x je temperatura (stupnjevi C), a os Y je brzina treptanja LED diode tijekom 1 minute. Za određivanje brzine treptanja LED dioda korišten je softver LiveBPM.

Slika 3. Grafikon kalibracije za jednu žutu trepćuću LED. Os x je treptanje u minuti, a os y temperatura (C), a svaka podatkovna točka prikazuje izmjerenu temperaturu. Tanka crna linija najbolje odgovara logaritamskoj krivulji.

Reference:

Dioda koja emitira svjetlost:

Učinak temperature na diode:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Moje ostale web stranice,

Domaći meteorološki instrumenti

Domaći veliki teleskop

Domaći umak od ljutih paprika

Autorska prava 2016: H. W. James