Yksinkertainen LED -digitaalinen lämpötila -anturi: 3 vaihetta

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-23 14:44

Yksinkertainen, edullinen digitaalinen elektroninen lämpötila-anturi

H. William James, elokuu 2015

Tiivistetyt vilkkuvat LED -valot sisältävät pienen IC -sirun, joka saa ne vilkkumaan jatkuvasti päälle ja pois päältä jännitettä käytettäessä. Tämä tutkimus osoittaa, että vilkkumisnopeus riippuu lämpötilasta, jos LED -valon jännite pysyy vakiona. Näin vilkkuvalla LED -valolla voidaan mitata lämpötilaa ja se tuottaa digitaalisen lähdön.

Johdanto

Valoa emittoivia diodeja (LED) on useita muotoja ja ne lähettävät erilaisia värejä. Toinen LED -tyyppi on vilkkuva tai vilkkuva LED. Nämä ovat LED -valoja, joiden sisään on upotettu pieni IC -multivibraattorisiru, ja LED -merkkivalo alkaa vilkkua, kun se on kytketty virtalähteeseen. Vilkkuvia LED -valoja voi ostaa alle dollarilla ja niitä on saatavana useissa eri väreissä.

LED -välähdysten lukumäärä minuutissa tai LED -vilkkumisnopeus ei ole vakio. Se vaihtelee käytettävän jännitteen muuttuessa merkittävästi (pienempi jännite = nopeampi leimahdusnopeus ja päinvastoin). Tekijän tutkimukset, jotka alkoivat vuodesta 2010, osoittivat kuitenkin, että leimahdusnopeus minuutissa vaihtelee lineaarisesti ja tarkasti lämpötilan muuttuessa. Kun lämpötila laskee (nousee), LED -valon vilkkumisnopeus kasvaa (laskee). Punaiset LED -valot vilkkuvat nopeimmin, kun taas keltaiset vilkkuvat hitaammin ja vihreät jopa hitaammin tietyn ajanjakson aikana.

Vilkkuvan LED -valon käyttö lämpötilan mittaamiseen

Lämpötilan mittaamiseksi tarkasti vilkkuvalla LED -valolla tarvitaan jatkuva jännitelähde. 2--6 V: n tasavirtalähde verkkovirta -pistorasiasta voi tarjota tasaisen jännitteen vilkkuvan LED -valon yli, joka on sijoitettu sarjaan 10--30 ohmin vastuksen kanssa. Jos käytetään akkua, jännite voidaan vakauttaa käyttämällä jännitteen säätimen IC -sirua akun poikki.

Kun LED vilkkuu, jännitehäviö sen sisällä vaihtelee. LEDin vilkkumisnopeuden tallentamiseksi se voidaan rakentaa piiriin, joka laskee ja jopa näyttää ja lähettää välähdysten määrän (ja lämpötilan), jotka tapahtuivat tietyn ajanjakson, kuten minuutin aikana. Tässä tutkimuksessa vilkkuva LED sisällytettiin yksinkertaiseen äänioskillaattoripiiriin. Kun merkkivalo vilkkuu ja sammuu, oskillaattori antaa kaiuttimelle äänimerkin. Ohjelmistosovellus tai sovellus "LiveBPM", joka näyttää kappaleen lyöntejä minuutissa, poimii nämä äänimerkit ja laskee ja näyttää ne lyönteinä minuutissa (BPM). Katso kuva 1. Kalibrointikaavio tai taulukko, joka näyttää piippausnopeuden suhteessa lämpötilaan, mahdollistaa lämpötilan määrittämisen näytöstä.

LED -vilkkumisnopeus vs. lämpötilan muutos

Kuvio 2 esittää kaaviota vilkkumisnopeudesta lämpötilan muutosta kohden kahdelle keltaiselle vilkkuvalle LED -valolle. LEDiä verrattiin lähellä olevaan tarkkaan elektroniseen digitaaliseen lämpömittariin. Huomaa kuvassa, että kalibrointi on lineaarinen vähintään +16: sta lähes -20 ° C: seen. Tällä alueella lämpötilan muutosnopeus on noin 0,95 ° C/välähdys keltaiselle LED -valolle.

Kuva 3 esittää vilkkumisnopeutta minuutissa keltaisella vilkkuvalla LED -valolla välillä +35,2 --18,5 ° C. Paras logaritminen käyrä lisättiin (ohut viiva). Yleinen muutosnopeus on noin 1C/vilkkua.

LED -valoja on testattu kuukausia ja kalibrointi pysyy vakaana. LiveBPM: n avulla voidaan havaita lämpötilan muutokset lähellä 0,1C. Vilkkuva LED -valon tarkkuus on noin +/- 0,5C vähintään +35 - -20C. Anturin lämpötilan vasteaika ei ole hidas. Kun pakastimesta oli poistettu -15 ° C, anturi palautui +17 ° C: een muutamassa minuutissa. LED -muovisuojuksen ajaminen pois nopeuttaa vasteaikaa. LED -valojen lisätestaus laajemmalla lämpötila -alueella tehdään ja julkaistaan tällä verkkosivustolla.

Mikä aiheuttaa LED -vilkkumisnopeuden muutoksen lämpötilan mukaan, ei ole selvää. Lämpötilan muutokset vaikuttavat diodien, vastusten ja kondensaattoreiden toimintaan. Nämä komponentit ovat LED- ja IC -sirun sisällä. Toinen mahdollisuus on, että LED -komponentit muuttuvat fyysisesti (esim. Laajenevat ja supistuvat) lämpötilan muuttuessa ja tämä muuttaa IC -piiriä, mikä aiheuttaa vilkkumisnopeuden muutoksen.

Päätelmät

Vilkkuvaa LED -valoa voidaan käyttää helposti lämpötilan mittaamiseen. Tämän tutkimuksen lämpötilavaste osoittaa, että se on yleensä lineaarinen noin +35 --20 ° C. Lisätestejä tehdään laajemmalla lämpötila -alueella ja tulokset julkaistaan tällä verkkosivustolla. Vilkkuva LED -anturi mahdollistaa yksinkertaisempien ja halvempien elektronisten piirien suunnittelun lämpötilan mittaamiseen ja näyttämiseen.

Kuviot

Kuvio 1. LiveBPM -sovelluksen näyttö "lyöntiä minuutissa". Tässä näytetään kuitenkin lämpötilan muutokset 30 minuutin aikana vilkkuvasta punaisesta LED -valosta, joka on asetettu äänioskillaattoripiiriin. Punaisen LED -valon muutosnopeus on noin 0,84 C/välähdys

Kuva 2. Lämpötilan kalibrointikaavio kahdelle vilkkuvalle keltaiselle LED -valolle. X-akseli on lämpötila (astetta C) ja Y-akseli on LED-valon välähdysnopeus 1 minuutin aikana. LEDien vilkkumisnopeuden määrittämiseen käytettiin LiveBPM -ohjelmistoa.

Kuva 3. Kalibrointikaavio yhdelle keltaiselle vilkkuvalle LED -valolle. X-akseli vilkkuu minuutissa ja y-akseli on lämpötila (C), ja jokainen datapiste näyttää mitatun lämpötilan. Ohut musta viiva on parhaiten sopiva logaritminen käyrä.

Viitteet:

Valoa emittoiva diodi:

Lämpötilan vaikutus diodeihin:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Muut verkkosivuni,

Kotitekoiset säälaitteet

Kotitekoinen suuri kaukoputki

Kotitekoinen kuuma pippurikastike

Tekijänoikeus 2016: H. W. James