Vienkāršs LED digitālais temperatūras sensors: 3 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Vienkāršs, lēts digitālais elektroniskais temperatūras sensors

H. Viljams Džeimss, 2015. gada augusts

Abstract Mirgojošās gaismas diodes satur nelielu IC mikroshēmu, kas liek tām nepārtraukti mirgot un izslēgties, kad tiek pielietots spriegums. Šis pētījums parāda, ka mirgošanas ātrums ir atkarīgs no temperatūras, ja gaismas diodes spriegums paliek nemainīgs. Tādējādi mirgojošo gaismas diodi var izmantot temperatūras mērīšanai un nodrošina digitālo izeju.

Ievads

Gaismas diodes (LED) ir dažādās formās un izstaro dažādas krāsas. Vēl viens gaismas diodes veids ir mirgojoša vai mirgojoša gaismas diode. Tās ir gaismas diodes ar nelielu IC multivibratora mikroshēmu, kuras iekšpusē ir ievietota gaismas diode, kas sāk mirgot, kad tā ir pievienota strāvas avotam. Mirgojošas gaismas diodes var iegādāties par mazāk nekā dolāru, un tās ir dažādās krāsās.

LED mirgošanas skaits minūtē vai gaismas diodes mirgošanas ātrums nav nemainīgs. Tas mainīsies ar ievērojamām izmaiņām pielietotajā spriegumā (zemāks spriegums = ātrāks uzliesmošanas ātrums un otrādi). Tomēr autora pētījumi, sākot ar 2010. gadu, atklāja, ka uzliesmošanas ātrums minūtē mainās lineāri un precīzi, mainoties temperatūrai. Temperatūrai pazeminoties (paaugstinoties), gaismas diodes mirgošanas ātrums palielinās (samazinās). Sarkanās gaismas diodes mirgo visātrāk, bet dzeltenās mirgo lēnāk, bet zaļās - vēl lēnāk noteiktā laika posmā.

Mirgojošas gaismas diodes izmantošana temperatūras mērīšanai

Lai precīzi izmērītu temperatūru ar mirgojošu gaismas diodi, ir nepieciešams pastāvīga sprieguma avots. 2 līdz 6 V līdzstrāvas barošana no maiņstrāvas sienas kontaktligzdas var nodrošināt stabilu spriegumu mirgojošā gaismas diodē, kas ievietota virknē ar 10 līdz 30 omu rezistoru. Ja tiek izmantots akumulators, spriegumu var stabilizēt, izmantojot akumulatora sprieguma regulatora mikroshēmu.

Kad gaismas diode mirgo, sprieguma kritums tajā mainās. Lai reģistrētu gaismas diodes mirgošanas ātrumu, to var iebūvēt ķēdē, kas saskaita un pat parāda un pārraida mirgojumu skaitu (un temperatūru), kas noticis laika periodā, piemēram, vienas minūtes laikā. Šajā pētījumā mirgojoša gaismas diode tika iekļauta vienkāršā audio oscilatora ķēdē. Kad gaismas diode mirgo un izslēdzas, oscilators skaļrunim izstaro skaņas pīkstienus. Programmatūra vai lietotne “LiveBPM”, kas parāda dziesmas sitienus minūtē, uztver šos pīkstienus un skaita un parāda tos kā sitienus minūtē (BPM). Skatīt 1. attēlu. Kalibrēšanas diagramma vai tabula, kas parāda pīkstienu ātrumu pret temperatūru, ļauj temperatūru noteikt no displeja.

LED mirgošanas ātrums salīdzinājumā ar temperatūras izmaiņām

2. attēlā parādīts mirgošanas ātruma grafiks katrai temperatūras maiņai divām dzeltenām mirgojošām gaismas diodēm. LED tika salīdzināts ar precīzu elektronisko digitālo termometru, kas novietots tuvumā. Ievērojiet attēlā, ka kalibrēšana ir lineāra no vismaz +16 līdz gandrīz -20C. Šajā diapazonā dzeltenas gaismas diodes temperatūras maiņas ātrums ir aptuveni 0,95 ° C/mirgo.

3. attēlā parādīts mirgošanas ātrums minūtē dzeltenai mirgojošai gaismas diodei no +35,2 līdz -18,5C. Tika pievienota vispiemērotākā logaritmiskā līkne (plāna līnija). Kopējais izmaiņu ātrums ir aptuveni 1C/mirgo.

Gaismas diodes ir pārbaudītas vairākus mēnešus, un kalibrēšana paliek stabila. Izmantojot LiveBPM, var noteikt temperatūras izmaiņas tuvu 0,1C. Mirgojošās gaismas diodes precizitāte ir aptuveni +/- 0,5C no vismaz +35 līdz -20C. Sensora reakcijas reakcijas laiks nav lēns. Pēc izņemšanas no saldētavas, kur bija vēsāks par -15 ° C, sensors atjaunojās līdz +17 ° C tikai dažu minūšu laikā. LED plastmasas pārsega noņemšana palīdz paātrināt reakcijas laiku. Tiks veikta turpmāka gaismas diodes pārbaude plašākā temperatūras diapazonā un publicēta šajā vietnē.

Kas izraisa LED mirgošanas ātruma izmaiņas temperatūras ietekmē, nav skaidrs. Temperatūras izmaiņas ietekmē diodes, rezistoru un kondensatoru darbību. Šīs sastāvdaļas atrodas LED un IC mikroshēmā. Vēl viena iespēja ir tāda, ka gaismas diodes komponenti fiziski mainās (piemēram, izplešas un saraujas), mainoties temperatūrai, un tas maina IC ķēdi, izraisot mirgošanas ātruma izmaiņas.

Secinājumi

Mirgojošu gaismas diodi var izmantot, lai viegli izmērītu temperatūru. Temperatūras reakcija šajā pētījumā parāda, ka tā parasti ir lineāra no aptuveni +35 līdz -20 ° C. Turpmāka pārbaude tiks veikta plašākā temperatūras diapazonā, un rezultāti tiks publicēti šajā vietnē. Mirgojošs LED sensors ļauj vienkāršāk un zemāk izmaksāt elektroniskās shēmas, lai izmērītu un parādītu temperatūru.

Skaitļi

1. attēls. LiveBPM lietotnes displejs "sitieni minūtē". Tomēr šeit tas parāda temperatūras izmaiņas 30 minūšu laikā no mirgojošas sarkanas gaismas diodes, kas ievietota audio oscilatora ķēdē. Sarkanās gaismas diodes izmaiņu ātrums ir aptuveni 0,84C/mirgo

2. attēls. Temperatūras kalibrēšanas diagramma divām mirgojošām dzeltenām gaismas diodēm. X ass ir temperatūra (C grādi), un Y ass ir gaismas diodes mirgošanas ātrums 1 minūtes laikā. Lai noteiktu gaismas diodes mirgošanas ātrumu, tika izmantota LiveBPM programmatūra.

3. attēls. Kalibrēšanas diagramma vienai dzeltenai mirgojošai gaismas diodei. X ass ir mirgo minūtē, un y ass ir temperatūra (C), un katrs datu punkts parāda izmērīto temperatūru. Plāna melna līnija ir vispiemērotākā logaritmiskā līkne.

Atsauces:

Gaismas diodes:

Temperatūras ietekme uz diodēm:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Manas citas tīmekļa lapas,

Pašdarināti laika instrumenti

Pašdarināts lielais teleskops

Mājas karstā piparu mērce

Autortiesības 2016: H. W. James