Прост LED цифров температурен сензор: 3 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Прост, евтин, цифров електронен сензор за температура

Х. Уилям Джеймс, август 2015 г.

Резюме Мигащи светодиоди съдържат малък IC чип, който ги кара непрекъснато да мигат и да се изключват при подаване на напрежение. Това проучване показва, че скоростта на мигане зависи от температурата, ако приложеното напрежение върху светодиода остава постоянно. По този начин мигащият светодиод може да се използва за измерване на температурата и осигурява цифров изход.

Въведение

Светодиодите (LED) се предлагат в много форми и излъчват различни цветове. Друг тип светодиод е мигащият или мигащ светодиод. Това са светодиоди с вграден малък IC мултивибраторен чип, който кара светодиода да започне да мига, когато е свързан към източник на захранване. Мигащите светодиоди могат да бъдат закупени за по -малко от долар всеки и се предлагат в различни цветове.

Броят на светодиодите мига в минута или скоростта на мигане на светодиода не е постоянна. Тя ще варира при значителни промени в приложеното напрежение (по -ниско напрежение = по -бърза скорост на светкавицата и обратно). Проучванията на автора, започнали през 2010 г., установяват, че скоростта на светкавицата в минута варира линейно и точно с променящата се температура. С намаляване на температурата (увеличаване) скоростта на мигане на светодиода се увеличава (намалява). Червените светодиоди мигат най -бързо, докато жълтите мигат по -бавно, а зелените още по -бавно в даден период от време.

Използване на мигащ светодиод за измерване на температурата

За точно измерване на температурата с мигащ светодиод е необходим източник на постоянно напрежение. Захранване с постоянен ток от 2 до 6V от променливотоково захранване може да осигури стабилно напрежение през мигащ светодиод, поставен последователно с резистор от 10 до 30 ома. Ако се използва батерия, напрежението може да се стабилизира с помощта на IC чип на регулатора на напрежението в батерията.

Тъй като светодиодът мига, спадът на напрежението в него варира. За да запише скоростта на мигане на светодиода, той може да бъде вграден във верига, която отчита и дори показва и предава броя на миганията (и температурата), настъпили за период от време, например една минута. В това проучване мигащ светодиод е включен в проста, аудио-осцилаторна верига. Докато светодиодът мига и изключва, осцилаторът издава звукови „звукови сигнали“към високоговорител. Софтуерното приложение или приложение „LiveBPM“, което показва ударите в минута на песен, улавя тези звукови сигнали и брои и ги показва като удари в минута (BPM). Вижте Фигура 1. Калибрираща диаграма или таблица, показваща скоростта на звуковия сигнал спрямо температурата, позволява да се определи температурата от дисплея.

Скорост на мигане на светодиода спрямо промяна на температурата

Фигура 2 показва графика на скоростта на мигане при промяна на температурата за два жълти мигащи светодиода. Светодиодът беше сравнен с точен електронен цифров термометър, поставен наблизо. Обърнете внимание на фигурата, че калибрирането е линейно от поне +16 до почти -20C. В този диапазон скоростта на промяна на температурата е около 0,95 ° C/мигане за жълт светодиод.

Фигура 3 показва скоростта на мигане в минута за жълт мигащ светодиод от +35,2 до -18,5 ° С. Добавена е най -подходяща логаритмична крива (тънка линия). Общата скорост на промяна е около 1C/мига.

Светодиодите са тествани в продължение на месеци и калибрирането остава стабилно. Използвайки LiveBPM, човек може да открие температурни промени близо до 0.1C. Точността на мигащия светодиод е около +/- 0.5C от поне +35 до -20C. Времето за реакция на температурата на сензора не е бавно. След изваждане от фризер, където беше по -студено от -15C, сензорът се възстанови до +17C само за няколко минути. Бръсненето на LED пластмасовия капак помага за ускоряване на времето за реакция. По -нататъшно тестване на светодиодите в по -широк температурен диапазон ще бъде направено и публикувано на този уебсайт.

Не е ясно какво причинява промяна на скоростта на мигане на светодиода. Температурните промени влияят на работата на диодите, резисторите и кондензаторите. Тези компоненти са вътре в LED и IC чипа. Друга възможност е компонентите на LED да се променят физически (например, да се разширяват и свиват) с промяна на температурата и това променя веригата на IC, причинявайки промяна в скоростта на мигане.

Изводи

Мигащият светодиод може да се използва за лесно измерване на температурата. Температурният отговор в това изследване показва, че той обикновено е линеен от около +35 до -20 ° С. По -нататъшни тестове ще бъдат извършени в по -широк температурен диапазон и резултатите ще бъдат публикувани на този уебсайт. Мигащият LED сензор позволява по -прости и по -евтини дизайни на електронни схеми за измерване и показване на температурата.

Фигури

Фигура 1. LiveBPM App показва "удара в минута". Тук обаче показва температурни промени за период от 30 минути от мигащ червен светодиод, вмъкнат във верига на аудио осцилатор. Скоростта на промяна за червен светодиод е около 0,84C/мигане

Фигура 2. График за калибриране на температурата за два мигащи жълти светодиода. Оста x е температура (градуси C), а оста Y е скоростта на мигане на светодиода за 1 минута. За определяне на скоростта на мигане на светодиодите беше използван софтуер LiveBPM.

Фигура 3. Графика за калибриране за един жълт мигащ светодиод. Оста x е мигането в минута, а оста y е температура (C) и всяка точка от данните показва измерената температура. Тънката черна линия е най -подходящата логаритмична крива.

Препратки:

Светоизлъчващ диод:

Температурен ефект върху диодите:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Другите ми уеб страници,

Домашни инструменти за времето

Домашен голям телескоп

Домашен сос от лют пипер

Авторско право 2016: H. W. James