Egyszerű LED digitális hőmérséklet -érzékelő: 3 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Egyszerű, olcsó, digitális elektronikus hőmérséklet-érzékelő

H. William James, 2015. augusztus

Az absztrakt villogó LED -ek kisméretű IC chipet tartalmaznak, amelyek feszültség bekapcsolásakor folyamatosan be- és kikapcsolnak. Ez a tanulmány azt mutatja, hogy a villogási sebesség függ a hőmérséklettől, ha a LED feszültsége állandó marad. Így a villogó LED használható a hőmérséklet mérésére, és digitális kimenetet biztosít.

Bevezetés

A fénykibocsátó diódák (LED) sokféle formában vannak, és különböző színeket bocsátanak ki. A LED másik típusa a villogó vagy villogó LED. Ezek olyan LED -ek, amelyekbe egy apró IC multivibrátor chip van beépítve, és amelyek miatt a LED villogni kezd, amikor áramforráshoz csatlakoztatják. Villogó LED -ek egyenként kevesebb, mint egy dollárért vásárolhatók meg, és többféle színben kaphatók.

A LED -es villogások száma percenként, vagy a LED -ek villogási sebessége nem állandó. Ez változni fog az alkalmazott feszültség jelentős változásával (alacsonyabb feszültség = gyorsabb villanási sebesség és fordítva). A szerző 2010 -től kezdődő tanulmányai azonban azt találták, hogy a percenkénti villanási sebesség lineárisan és pontosan változik a hőmérséklet változásával. A hőmérséklet csökkenésével (növelésével) a LED villogási sebessége növekszik (csökken). A piros LED -ek villognak a leggyorsabban, míg a sárgák lassabban, a zöldek pedig lassabban villognak egy adott időtartományban.

Villogó LED használata a hőmérséklet mérésére

A hőmérséklet pontos méréséhez villogó LED -del állandó feszültségforrás szükséges. A váltakozó áramú fali konnektorból származó 2–6 V egyenáramú tápegység stabil feszültséget biztosít a 10–30 ohmos ellenállással sorba helyezett villogó LED -en. Elem használata esetén a feszültséget az akkumulátoron keresztüli feszültségszabályozó IC chip használatával lehet stabilizálni.

A LED villogása közben a feszültségcsökkenés változik. A LED villogási sebességének rögzítéséhez egy olyan áramkörbe lehet építeni, amely számolja, sőt megjeleníti és továbbítja a villogások számát (és a hőmérsékletet), amelyek egy bizonyos időtartamon, például egy percen keresztül történtek. Ebben a tanulmányban egy villogó LED-et építettek be egy egyszerű, audio-oszcillátor áramkörbe. Amint a LED be- és kikapcsol, az oszcillátor hallható „sípolást” ad ki a hangszóróba. A dallam percenkénti ütemét megjelenítő „LiveBPM” szoftveralkalmazás vagy alkalmazás felveszi ezeket a hangjelzéseket, számolja és percenkénti ütésként (BPM) jeleníti meg őket. Lásd az 1. ábrát. A kalibrálási táblázat vagy táblázat, amely a hangjelzést és a hőmérsékletet mutatja, lehetővé teszi a hőmérséklet meghatározását a kijelzőről.

A LED villogási sebessége a hőmérséklet változásával szemben

A 2. ábra két sárga villogó LED -es hőmérséklet -változásonkénti villogási sebességet ábrázol. A LED-et a közelben elhelyezett pontos elektronikus digitális hőmérővel hasonlították össze. Vegye figyelembe az ábrán, hogy a kalibrálás lineáris, legalább +16 és -20 ° C között. Ezen a tartományon a hőmérsékletváltozás sebessége körülbelül 0,95 ° C/villogás egy sárga LED esetén.

A 3. ábra mutatja a villogási sebességet percenként egy sárga villogó LED -nél +35,2 és -18,5 ° C között. A legjobb illeszkedésű logaritmikus görbét adtuk hozzá (vékony vonal). A teljes változási sebesség körülbelül 1C/villogás.

A LED -eket hónapok óta tesztelték, és a kalibrálás stabil marad. A LiveBPM segítségével 0,1 C körüli hőmérsékletváltozásokat lehet észlelni. A villogó LED pontossága +/- 0,5 ° C körül van, legalább +35 és -20 ° C között. Az érzékelő hőmérsékleti reakcióideje nem lassú. Miután kivette a fagyasztóból, ahol -15 ° C -nál hidegebb volt, az érzékelő néhány perc alatt +17 ° C -ra állt. A LED műanyag burkolat leborotválása gyorsítja a válaszidőt. A LED -ek további tesztelését szélesebb hőmérsékleti tartományban végezzük, és közzétesszük ezen a webhelyen.

Nem világos, hogy mitől változik a LED villogási sebessége a hőmérséklettel. A hőmérsékletváltozások befolyásolják a diódák, ellenállások és kondenzátorok teljesítményét. Ezek az alkatrészek a LED és az IC chipben vannak. Egy másik lehetőség, hogy a LED -alkatrészek fizikailag változnak (pl. Tágulnak és összehúzódnak) a hőmérséklet változásával, és ez megváltoztatja az IC áramkört, ami a villogási sebesség változását okozza.

Következtetések

A villogó LED segítségével könnyen mérhető a hőmérséklet. Ebben a tanulmányban a hőmérsékleti válasz azt mutatja, hogy általában +35 és -20 ° C között lineáris. További vizsgálatokat végeznek szélesebb hőmérséklet -tartományban, és az eredményeket közzéteszik ezen a webhelyen. A villogó LED -érzékelő egyszerűbb, olcsóbb elektronikus áramkör -tervezést tesz lehetővé a hőmérséklet mérésére és megjelenítésére.

Ábrák

1.ábra. A LiveBPM alkalmazás kijelzője "ütés percenként". Azonban itt 30 perces időtartamon belüli hőmérsékletváltozásokat jelenít meg egy villogó piros LED -ből, amelyet egy audio oszcillátor áramkörbe helyeztek. A piros LED változásának sebessége körülbelül 0,84C/villogás

2. ábra Hőmérséklet kalibrációs diagram két villogó sárga LED -hez. Az x tengely a hőmérséklet (C fok), az Y tengely pedig a LED villogási sebessége 1 perc alatt. A LED -ek villogási sebességét LiveBPM szoftverrel határozták meg.

3. ábra Kalibrációs diagram egy sárga villogó LED -hez. Az x tengely a villogás percenként, az y tengely pedig a hőmérséklet (C), és minden adatpont a mért hőmérsékletet mutatja. A vékony fekete vonal a legjobban illeszkedő logaritmikus görbe.

Hivatkozások:

Fénykibocsátó dióda:

Hőmérséklet hatása a diódákra:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

A többi weboldalam,

Házi időjárási műszerek

Házi nagy távcső

Házi csípős borsszósz

Szerzői jog 2016: H. W. James