Sensor i thjeshtë i temperaturës dixhitale LED: 3 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:24

Një sensor i thjeshtë, me kosto të ulët, dixhitale elektronike i temperaturës

H. William James, gusht, 2015

Abstrakt LEDs që vezullojnë përmbajnë një çip të vogël IC që i bën ata të ndizen dhe fiken vazhdimisht kur aplikohet një tension. Ky studim tregon se shkalla e ndezjes varet nga temperatura nëse tensioni i aplikuar në LED mbetet konstant. Kështu, LED që pulson mund të përdoret për të matur temperaturën dhe siguron një dalje dixhitale.

Prezantimi

Diodat emetuese të dritës (LED) vijnë në shumë forma dhe lëshojnë një larmi ngjyrash. Një lloj tjetër LED është LED që pulson ose ndizet. Këto janë LED me një çip të vogël multivibrator IC të ngulitur brenda që bëjnë që LED të fillojë të pulsojë kur lidhet me një burim energjie. LED -të që vezullojnë mund të blihen për më pak se një dollar secila dhe vijnë në një larmi ngjyrash.

Numri i ndezjeve LED në minutë ose shkalla e ndezjes së LED nuk është konstante. Ai do të ndryshojë me ndryshime të rëndësishme në tensionin e aplikuar (tension më i ulët = shpejtësia më e shpejtë e ndezjes dhe anasjelltas). Sidoqoftë, studimet e autorit, duke filluar në 2010, zbuluan se shkalla e ndezjes në minutë ndryshon në mënyrë lineare dhe të saktë me ndryshimin e temperaturës. Ndërsa temperatura zvogëlohet (rritet) shkalla e ndezjes së LED rritet (zvogëlohet). LED -et e kuqe vezullojnë më shpejt, ndërsa ato të verdha vezullojnë më ngadalë dhe ato jeshile edhe më ngadalë në një interval kohor të caktuar.

Përdorimi i një LED të ndezur për të matur temperaturën

Për të matur me saktësi temperaturën me një LED të ndezur, kërkohet një burim i vazhdueshëm i tensionit. Një furnizim me rrymë 2 deri në 6 V DC nga një prizë muri AC mund të sigurojë tension të qëndrueshëm në një LED të ndezur të vendosur në seri me një rezistencë 10 deri në 30 Ohm. Nëse përdoret një bateri, tensioni mund të stabilizohet duke përdorur një çip IC të rregullatorit të tensionit në të gjithë baterinë.

Ndërsa LED ndizet rënia e tensionit në të ndryshon. Për të regjistruar shkallën e ndezjes së LED -it mund të ndërtohet në një qark që numëron dhe madje shfaq dhe transmeton numrin e pulsimeve (dhe temperaturës) që kanë ndodhur gjatë një periudhe kohore si një minutë. Në këtë studim, një LED që vezullonte u përfshi në një qark të thjeshtë audio-oshilator. Ndërsa LED ndizet dhe fiket, oshilatori lëshon "bip" të dëgjueshëm në një altoparlant. Aplikacioni softuerik ose Aplikacioni, "LiveBPM", i cili shfaq rrahjet në minutë të një kënge, merr këto bip dhe i numëron dhe i shfaq ato si rrahje në minutë (BPM). Shihni Figurën 1. Një tabelë ose tabelë kalibrimi që tregon shkallën e bip -it kundrejt temperaturës lejon që temperatura të përcaktohet nga ekrani.

Shkalla e pulsimit LED kundrejt ndryshimit të temperaturës

Figura 2 tregon një grafik të shkallës së pulsimit për ndryshimin e temperaturës për dy LED të verdhë të ndezjes. LED u krahasua me një termometër dixhital elektronik të saktë të vendosur pranë. Vini re në figurë se kalibrimi është linear nga të paktën +16 në afër -20C. Në këtë varg, shkalla e ndryshimit të temperaturës është rreth 0.95C/ndezje për një LED të verdhë.

Figura 3 tregon shpejtësinë e pulsimit në minutë për një LED të verdhë të ndezur nga +35.2 në -18.5C. U shtua një kurbë logaritmike më e përshtatshme (vija e hollë). Shkalla e përgjithshme e ndryshimit është rreth 1C/ndezje.

LED janë testuar për muaj dhe kalibrimi mbetet i qëndrueshëm. Duke përdorur LiveBPM, mund të zbuloni ndryshimet e temperaturës afër 0.1C. Saktësia e LED -së që pulson është rreth +/- 0.5C nga të paktën +35 në -20C. Koha e përgjigjes së temperaturës së sensorit nuk është e ngadaltë. Pas heqjes nga një frigorifer ku ishte më e ftohtë se -15C, sensori u rikuperua në +17C në vetëm disa minuta. Rruajtja e kapakut plastik LED ndihmon në shpejtimin e kohës së përgjigjes. Testimi i mëtejshëm i LEDS në një gamë më të gjerë të temperaturës do të bëhet dhe postohet në këtë faqe interneti.

Ajo që shkakton ndryshimin e shkallës së ndezjes së LED me temperaturën nuk është e qartë. Ndryshimet e temperaturës ndikojnë në performancën e diodave, rezistencave dhe kondensatorëve. Këta përbërës janë brenda çipit LED dhe IC. Një mundësi tjetër është që përbërësit LED ndryshojnë fizikisht (p.sh., zgjerohen dhe kontraktohen) me ndryshimin e temperaturës dhe kjo ndryshon qarkun IC, duke shkaktuar një ndryshim në shkallën e ndezjes.

Përfundimet

LED i ndezur mund të përdoret për të matur me lehtësi temperaturën. Përgjigja e temperaturës në këtë studim tregon se është përgjithësisht lineare nga rreth +35 në -20C. Testimet e mëtejshme do të bëhen në një gamë më të gjerë të temperaturës dhe rezultatet e postuara në këtë faqe interneti. Sensori LED i ndezur lejon dizajne më të thjeshta, me kosto më të ulët të qarkut elektronik për të matur dhe shfaqur temperaturën.

Figurat

Figura 1 Shfaqja e aplikacionit LiveBPM e "rrahjeve në minutë". Sidoqoftë, këtu po shfaq ndryshimet e temperaturës gjatë një periudhe 30 minutash nga një LED i kuq i ndezur i futur në një qark oshilator audio. Shkalla e ndryshimit për një LED të kuq është rreth 0.84C/ndezje

Figura 2. Grafiku i kalibrimit të temperaturës për dy LED të verdhë që vezullojnë. Boshti x është temperatura (gradë C) dhe boshti Y është shkalla e ndezjes së LED gjatë 1 minutë. Softueri LiveBPM u përdor për të përcaktuar shkallën e ndezjes së LED -ve.

Figura 3. Grafiku i kalibrimit për një LED të verdhë të ndezur. Boshti x është ndezje në minutë dhe boshti y është temperatura (C) dhe secila pikë e të dhënave tregon temperaturën e matur. Linja e hollë e zezë është një kurbë logaritmike më e përshtatshme.

Referencat:

Diodë që lëshon dritë:

Efekti i temperaturës në diodat:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Uebfaqet e mia të tjera,

Instrumente të motit në shtëpi

Teleskop i madh i bërë në shtëpi

Salcë speci i nxehtë shtëpiak

E drejta e autorit 2016: H. W. James