Jednostavan LED digitalni senzor temperature: 3 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Jednostavan, jeftin, digitalni elektronički senzor temperature

H. William James, avgust 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 diodi ostane konstantan. Tako se trepćuća LED može koristiti za mjerenje temperature i pruža digitalni izlaz.

Uvod

Diode koje emitiraju svjetlost (LED) dolaze u različitim oblicima i emitiraju različite boje. Druga vrsta LED dioda je trepćuća ili trepćuća LED. To su LED diode sa sitnim IC multivibratorskim čipom ugrađenim u unutrašnjost koje uzrokuju da LED počne treperiti kada je spojen na izvor napajanja. Trepereće LED diode se mogu 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 bljeska i obrnuto). Međutim, autorove studije, počevši od 2010. godine, otkrile su da brzina bljeska u minuti linearno i tačno 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 datom vremenskom rasponu.

Korištenje trepćuće LED diode za mjerenje temperature

Za precizno 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 njemu varira. Za snimanje brzine treptanja LED diode može se ugraditi u krug koji broji, pa čak i prikazuje i prenosi broj treptaja (i temperaturu) koji su se dogodili u određenom vremenskom periodu, poput jedne minute. U ovoj studiji, trepćuća LED dioda je ugrađena u jednostavno, audio-oscilatorno kolo. Dok LED treperi pali i gasi, oscilator emituje zvučni „bip“zvučnik. Softverska aplikacija ili aplikacija, „LiveBPM“, koja prikazuje otkucaje u minuti pjesme, hvata ove zvučne signale i broji ih i prikazuje kao otkucaje u minuti (BPM). Pogledajte sliku 1. Tablica ili tabela kalibracije koja prikazuje brzinu zvučnog signala u odnosu na temperaturu omogućava da se temperatura odredi na ekranu.

Brzina treptanja LED -a u odnosu na promjenu temperature

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

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

LED diode su testirane mjesecima i kalibracija ostaje stabilna. Pomoću LiveBPM -a mogu se otkriti promjene temperature blizu 0,1C. Tačnost trepćuće LED diode je oko +/- 0,5C od najmanje +35 do -20C. Temperaturno vrijeme reakcije 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 temperaturnom rasponu bit će obavljeno i objavljeno na ovoj web stranici.

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

Zaključci

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

Figure

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

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

Slika 3. Grafikon kalibracije za jednu žutu LED lampicu koja treperi. X-osa treperi u minuti, a osa y je 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