Enkel LED digital temperatursensor: 3 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

En enkel, billig, digital elektronisk temperatursensor

H. William James, august 2015

Abstrakte blinkende lysdioder indeholder en lille IC -chip, der får dem til konstant at blinke til og fra, når der påføres en spænding. Denne undersøgelse viser, at blinkhastigheden er afhængig af temperaturen, hvis den påførte spænding over LED'en forbliver konstant. Således kan den blinkende LED bruges til at måle temperatur og giver en digital udgang.

Introduktion

Lysemitterende dioder (LED) findes i mange former og udsender en række forskellige farver. En anden type LED er den blinkende eller blinkende LED. Disse er lysdioder med en lille IC multivibrator -chip indlejret inde i, der får lysdioden til at begynde at blinke, når den er tilsluttet en strømkilde. Blinkende lysdioder kan købes for mindre end en dollar hver og fås i forskellige farver.

Antallet af LED blinker pr. Minut, eller LED'ens blinkhastighed er ikke konstant. Det vil variere med betydelige ændringer i den anvendte spænding (lavere spænding = hurtigere flashhastighed og omvendt). Undersøgelser af forfatteren, der startede i 2010, fandt imidlertid ud af, at flashhastigheden pr. Minut varierer lineært og præcist med ændret temperatur. Når temperaturen falder (stiger) stiger blinkets hastighed på LED'en (falder). Røde lysdioder blinker hurtigst, mens de gule blinker langsommere og grønne endnu langsommere over et givet tidsinterval.

Brug en blinkende LED til at måle temperaturen

For at måle temperaturen nøjagtigt med en blinkende LED kræves en konstant spændingskilde. En 2 til 6V jævnstrømforsyning fra en vekselstrømforsyning kan give stabil spænding over en blinkende LED placeret i serie med en 10 til 30 Ohm modstand. Hvis der bruges et batteri, kan spændingen stabiliseres ved hjælp af en spændingsregulator IC -chip på tværs af batteriet.

Når LED'en blinker, varierer spændingsfaldet over det. For at registrere LED'ens blinkhastighed kan den indbygges i et kredsløb, der tæller og endda viser og transmitterer antallet af blink (og temperaturen), der fandt sted over en tidsperiode, f.eks. Et minut. I denne undersøgelse blev en blinkende LED indarbejdet i et simpelt audio-oscillator kredsløb. Når LED'en blinker til og fra, udsender oscillatoren hørbare "bip" til en højttaler. Softwareapplikationen eller App'en, "LiveBPM", der viser slag i minuttet for en sang, opfanger disse bip og tæller og viser dem som slag i minuttet (BPM). Se figur 1. Et kalibreringskort eller en tabel, der viser biphastighed versus temperatur, gør det muligt at bestemme temperaturen fra displayet.

LED blinkhastighed kontra temperaturændring

Figur 2 viser et diagram over blinkhastigheden pr. Temperaturændring for to gule blinkende lysdioder. LED'en blev sammenlignet med et præcist elektronisk digitalt termometer placeret i nærheden. Bemærk i figuren, at kalibreringen er lineær fra mindst +16 til nær -20C. Over dette område er temperaturændringshastigheden omkring 0,95C/blink for en gul LED.

Figur 3 viser blinkhastigheden pr. Minut for en gul blinkende LED fra +35,2 til -18,5C. En logaritmisk kurve, der passer bedst, blev tilføjet (tynd linje). Den samlede ændringshastighed er omkring 1C/blink.

Lysdioderne er blevet testet i flere måneder, og kalibreringen forbliver stabil. Ved hjælp af LiveBPM kan man registrere temperaturændringer nær 0,1C. Nøjagtigheden af den blinkende LED er omkring +/- 0,5C fra mindst +35 til -20C. Sensorens temperaturresponstid er ikke langsom. Efter fjernelse fra en fryser, hvor den var koldere end -15C, genoprettede sensoren til +17C på bare et par minutter. At barbere LED -plastikdækslet væk hjælper med at fremskynde responstiden. Yderligere test af LED'erne over et bredere temperaturområde vil blive udført og lagt ud på dette websted.

Hvad der får LED -blinkhastigheden til at ændre sig med temperaturen, er ikke klart. Temperaturændringer påvirker ydelsen af dioder, modstande og kondensatorer. Disse komponenter er inde i LED- og IC -chippen. En anden mulighed er, at LED -komponenterne fysisk ændrer sig (f.eks. Ekspanderer og trækker sig sammen) med temperaturændringer, og dette ændrer IC -kredsløbet og forårsager en ændring i blinkhastighed.

Konklusioner

Den blinkende LED kan let bruges til at måle temperaturen. Temperaturresponsen i denne undersøgelse viser, at den generelt er lineær fra ca. +35 til -20C. Yderligere test vil blive udført over et bredere temperaturområde og resultaterne offentliggjort på dette websted. Den blinkende LED -sensor muliggør enklere, billigere elektroniske kredsløbsdesigner til måling og visning af temperatur.

Figurer

Figur 1. LiveBPM App -visning af "slag pr. Minut". Men her viser det temperaturændringer over en 30 minutters periode fra en blinkende rød LED indsat i et lydoscillator kredsløb. Ændringshastigheden for en rød LED er ca. 0,84C/blink

Figur 2. Temperaturkalibreringsplot for to blinkende gule lysdioder. X-aksen er temperatur (grader C), og Y-aksen er LED'ens blinkhastighed i løbet af 1 minut. LiveBPM -software blev brugt til at bestemme lysdiodernes blinkhastighed.

Figur 3. Kalibreringsplot for en gul blinkende LED. X-aksen er blinkene i minuttet, og y-aksen er temperatur (C), og hvert datapunkt viser den målte temperatur. Tynd sort streg er en logaritmisk kurve, der passer bedst.

Referencer:

Lysemitterende diode:

Temperatureffekt på dioder:

da.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Mine andre websider,

Hjemmelavede vejrinstrumenter

Hjemmelavet stort teleskop

Hjemmelavet Hot Pepper sauce

Copyright 2016: H. W. James