Enkel LED digital temperatursensor: 3 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

En enkel, rimelig, digital elektronisk temperatursensor

H. William James, august 2015

Abstrakte blinkende lysdioder inneholder en liten IC -brikke som får dem til å blinke kontinuerlig av og på når en spenning påføres. Denne studien viser at blinkhastigheten er avhengig av temperaturen hvis den påførte spenningen over lysdioden forblir konstant. Dermed kan den blinkende LED -en brukes til å måle temperatur og gir en digital utgang.

Introduksjon

Lysemitterende dioder (LED) kommer i mange former og avgir en rekke farger. En annen type LED er blinkende eller blinkende LED. Dette er lysdioder med en liten IC multivibrator -brikke innebygd inne som gjør at lysdioden begynner å blinke når den er koblet til en strømkilde. Blinkende lysdioder kan kjøpes for mindre enn en dollar hver og fås i forskjellige farger.

Antall lysdioder blinker per minutt eller blinkingshastigheten til LED -en er ikke konstant. Det vil variere med betydelige endringer i den påførte spenningen (lavere spenning = raskere blitzhastighet og omvendt). Studier av forfatteren, som begynte i 2010, fant imidlertid at blitshastigheten per minutt varierer lineært og nøyaktig med endring av temperaturen. Når temperaturen synker (øker), øker blinkhastigheten til LED -en (synker). Røde lysdioder blinker raskest, mens de gule blinker saktere og de grønne lyser enda saktere over et gitt tidsintervall.

Bruk en blinkende LED for å måle temperaturen

For å måle temperaturen nøyaktig med en blinkende LED, kreves en konstant spenningskilde. En 2 til 6V likestrømforsyning fra en stikkontakt kan gi stabil spenning over en blinkende LED plassert i serie med en 10 til 30 Ohm motstand. Hvis et batteri brukes, kan spenningen stabiliseres ved å bruke en spenningsregulator IC -chip over batteriet.

Når LED -lampen blinker, varierer spenningsfallet over det. For å registrere blinkhastigheten til LED -en, kan den bygges inn i en krets som teller og til og med viser og overfører antall blink (og temperaturen) som skjedde over en tidsperiode, for eksempel ett minutt. I denne studien ble en blinkende LED innlemmet i en enkel lyd-oscillator krets. Når lysdioden blinker av og på, sender oscillatoren hørbare "pip" til en høyttaler. Programvaren eller appen, "LiveBPM", som viser slag per minutt for en sang, tar opp disse pipene og teller og viser dem som slag per minutt (BPM). Se figur 1. Et kalibreringstabell eller en tabell som viser pipetall mot temperatur gjør det mulig å bestemme temperaturen fra displayet.

LED blinkhastighet kontra temperaturendring

Figur 2 viser et diagram over blinkhastigheten per temperaturendring for to gule blinkende lysdioder. Lysdioden ble sammenlignet med et nøyaktig elektronisk digitalt termometer plassert i nærheten. Legg merke til på figuren at kalibreringen er lineær fra minst +16 til nær -20C. Over dette området er temperaturendringshastigheten omtrent 0,95C/blink for en gul LED.

Figur 3 viser blinkhastigheten per minutt for en gul blinkende LED fra +35,2 til -18,5C. En logaritmisk kurve med best passform ble lagt til (tynn linje). Den totale endringshastigheten er omtrent 1C/blink.

Lysdiodene har blitt testet i flere måneder, og kalibreringen er stabil. Ved å bruke LiveBPM kan man oppdage temperaturendringer nær 0,1C. Nøyaktigheten til den blinkende LED -en er rundt +/- 0,5C fra minst +35 til -20C. Temperaturresponstiden til sensoren er ikke langsom. Etter fjerning fra fryseren der det var kaldere enn -15C, ble sensoren gjenopprettet til +17C på bare et par minutter. Barbering av LED -plastdekselet bidrar til å øke responstiden. Ytterligere testing av lysdiodene over et bredere temperaturområde vil bli utført og lagt ut på dette nettstedet.

Hva som får LED -blinkhastigheten til å endres med temperaturen er ikke klart. Temperaturendringer påvirker ytelsen til dioder, motstander og kondensatorer. Disse komponentene er inne i LED- og IC -brikken. En annen mulighet er at LED -komponentene fysisk endrer seg (f.eks. Ekspanderer og trekker seg sammen) med temperaturendringer, og dette endrer IC -kretsen og forårsaker en endring i blinkhastigheten.

Konklusjoner

Den blinkende LED -en kan brukes til enkelt å måle temperatur. Temperaturresponsen i denne studien viser at den generelt er lineær fra ca +35 til -20C. Ytterligere testing vil bli utført over et bredere temperaturområde og resultatene lagt ut på dette nettstedet. Den blinkende LED -sensoren muliggjør enklere, billigere elektroniske kretsdesigner for å måle og vise temperatur.

Figurer

Figur 1. LiveBPM App -visning av "slag per minutt". Men her viser det temperaturendringer over en 30 -minutters periode fra en blinkende rød LED satt inn i en lydoscillatorkrets. Endringshastigheten for en rød LED er omtrent 0,84C/blink

Figur 2. Temperaturkalibreringsplott for to blinkende gule lysdioder. X-aksen er temperatur (grader C) og Y-aksen er blinkhastigheten til LED-en i løpet av 1 minutt. LiveBPM -programvare ble brukt til å bestemme blinkhastigheten til lysdiodene.

Figur 3. Kalibreringsplott for en gul blinkende LED. X-aksen er blinkene i minuttet og y-aksen er temperaturen (C), og hvert datapunkt viser temperaturen målt. Tynn svart linje er en logaritmisk kurve som passer best.

Referanser:

Lysemitterende diode:

Temperatureffekt på dioder:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Mine andre nettsider,

Hjemmelagde værinstrumenter

Hjemmelaget stort teleskop

Hjemmelaget Hot Pepper saus

Copyright 2016: H. W. James