Lihtne LED digitaalne temperatuuriandur: 3 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Lihtne ja odav digitaalne elektrooniline temperatuuriandur

H. William James, august 2015

Vilkuvad abstraktsed LED -id sisaldavad väikest IC -kiipi, mis põhjustab pinge rakendamisel pidevat vilkumist. See uuring näitab, et vilkumiskiirus sõltub temperatuurist, kui LED -i pinge jääb konstantseks. Seega saab vilkuvat LED -i kasutada temperatuuri mõõtmiseks ja see annab digitaalse väljundi.

Sissejuhatus

Valgusdioodid (LED) on erineva kujuga ja kiirgavad erinevaid värve. Teist tüüpi LED on vilkuv või vilkuv LED. Need on valgusdioodid, mille sisse on integreeritud pisike IC multivibraatori kiip, mille tõttu hakkab toiteallikaga ühendamisel LED vilkuma. Vilkuvaid LED -e saab osta vähem kui dollari eest ja need on saadaval erinevates värvides.

LED -vilkumiste arv minutis või LED -i vilkumiskiirus ei ole konstantne. See varieerub rakendatava pinge oluliste muutustega (madalam pinge = kiirem leekkiirus ja vastupidi). Siiski leiti autori 2010. aasta uuringutest, et välklambi kiirus minutis varieerub temperatuuri muutudes lineaarselt ja täpselt. Temperatuuri langedes (tõustes) LED -i vilkumiskiirus suureneb (väheneb). Punased LED -id vilguvad kõige kiiremini, kollased aga aeglasemalt ja rohelised veelgi aeglasemalt teatud ajavahemiku jooksul.

Vilkuva LED -i kasutamine temperatuuri mõõtmiseks

Vilkuva LED -ga temperatuuri täpseks mõõtmiseks on vaja püsiva pinge allikat. 2 kuni 6 V alalisvoolu toiteallikas vahelduvvoolu seinakontaktist võib tagada stabiilse pinge vilkuvale LED -ile, mis on järjestatud 10 kuni 30 oomi takistiga. Kui kasutatakse akut, saab pinget stabiliseerida, kasutades aku pingeregulaatori IC -kiipi.

Kui LED vilgub, on pingelangus selle sees erinev. LED -i vilkumiskiiruse salvestamiseks saab selle sisse lülitada ahelasse, mis loeb ja isegi kuvab ja edastab teatud ajavahemiku, näiteks ühe minuti jooksul toimunud vilkumiste arvu (ja temperatuuri). Selles uuringus lisati vilkuv LED lihtsasse heli-ostsillaatori ahelasse. Kui LED vilgub sisse ja välja, annab ostsillaator kõlarile helisignaale. Tarkvararakendus või rakendus „LiveBPM”, mis kuvab laulu lööki minutis, võtab need piiksud ja loeb ning kuvab need löökidena minutis (BPM). Vt joonis 1. Kalibreerimisskeem või tabel, mis näitab piiksumissagedust temperatuuri suhtes, võimaldab temperatuuri määrata ekraanilt.

LED vilkumiskiirus vs temperatuuri muutus

Joonisel 2 on näidatud kahe kollase vilkuva LED -i vilkumiskiiruse graafik temperatuuri muutuse kohta. LED-d võrreldi lähedal asuva täpse elektroonilise digitaalse termomeetriga. Pange joonisel tähele, et kalibreerimine on lineaarne vahemikus +16 kuni -20 ° C. Selles vahemikus on temperatuuri muutumise kiirus kollase LED -i korral umbes 0,95 ° C/vilkumine.

Joonisel 3 on näidatud vilkumiskiirus minutis kollase vilkuva LED -i korral vahemikus +35,2 kuni -18,5C. Lisati kõige sobivam logaritmiline kõver (õhuke joon). Üldine muutumiskiirus on umbes 1C/pilgutus.

LED -e on mitu kuud testitud ja kalibreerimine jääb stabiilseks. LiveBPM -i abil saab tuvastada temperatuurimuutusi 0,1 ° C lähedal. Vilkuva LED -i täpsus on umbes +/- 0,5C, vähemalt +35 kuni -20C. Anduri temperatuurireaktsiooni aeg ei ole aeglane. Pärast sügavkülmast väljavõtmist, kus oli külmem kui -15 ° C, taastus andur +17 ° C -ni vaid mõne minutiga. LED -plastkatte eemaldamine aitab reageerimisaega kiirendada. LED -ide täiendav testimine laiemas temperatuurivahemikus tehakse ja avaldatakse sellel veebisaidil.

Mis põhjustab LED -i vilkumiskiiruse muutumist temperatuuriga, pole selge. Temperatuuri muutused mõjutavad dioodide, takistite ja kondensaatorite jõudlust. Need komponendid on LED -i ja IC -kiibi sees. Teine võimalus on see, et LED -osad muutuvad temperatuuri muutudes füüsiliselt (nt laienevad ja tõmbuvad kokku) ja see muudab IC -ahelat, põhjustades vilkumiskiiruse muutuse.

Järeldused

Vilkuva LED -i abil saab temperatuuri lihtsalt mõõta. Selle uuringu temperatuurireaktsioon näitab, et see on üldiselt lineaarne vahemikus +35 kuni -20 ° C. Edasised testid viiakse läbi laiemas temperatuurivahemikus ja tulemused avaldatakse sellel veebisaidil. Vilkuv LED -andur võimaldab temperatuuri mõõtmiseks ja kuvamiseks lihtsamaid ja odavamaid elektroonilise vooluahela konstruktsioone.

Arvud

Joonis 1. LiveBPM -i rakenduse kuva "lööki minutis". Siin kuvatakse aga temperatuurimuutusi 30 minuti jooksul, alates vilkuvast punasest valgusdioodist, mis on sisestatud heliostsillaatori ahelasse. Punase LED -i muutumise kiirus on umbes 0,84 ° C/vilkumine

Joonis 2. Temperatuuri kalibreerimisgraafik kahe vilkuva kollase LED -i jaoks. X-telg on temperatuur (C kraadi) ja Y-telg on LED-i vilkumiskiirus 1 minuti jooksul. Valgusdioodide vilkumiskiiruse määramiseks kasutati LiveBPM tarkvara.

Joonis 3. Ühe kollase vilkuva LED -i kalibreerimisgraafik. X-telg vilgub minutis ja y-telg on temperatuur (C) ning iga andmepunkt näitab mõõdetud temperatuuri. Õhuke must joon on kõige sobivam logaritmiline kõver.

Viited:

Valgusdiood:

Temperatuuri mõju dioodidele:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Minu teised veebilehed,

Isetehtud ilmainstrumendid

Omatehtud suur teleskoop

Kodune kuuma pipra kaste

Autoriõigus 2016: H. W. James