Sensor Suhu Digital LED Mudah: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Sensor Suhu Elektronik Digital Mudah, Kos rendah

H. William James, Ogos 2015

Abstrak LED Berkedip mengandungi cip IC kecil yang menyebabkan mereka terus berkedip dan mati semasa voltan dikenakan. Kajian ini menunjukkan bahawa kadar sekelip mata bergantung kepada suhu sekiranya voltan terpakai merentasi LED tetap berterusan. Oleh itu, LED yang berkedip dapat digunakan untuk mengukur suhu dan memberikan output digital.

Pengenalan

Light Emiting Diodes (LED) terdapat dalam pelbagai bentuk dan mengeluarkan pelbagai warna. Jenis LED yang lain adalah LED yang berkelip atau berkelip. Ini adalah LED dengan cip multivibrator IC kecil yang tertanam di dalamnya yang menyebabkan LED mula berkedip ketika disambungkan ke sumber kuasa. LED berkedip boleh dibeli dengan harga kurang dari satu dolar setiap satu dan terdapat dalam pelbagai warna.

Bilangan LED berkelip seminit atau kadar berkelip LED tidak tetap. Ia akan berbeza dengan perubahan ketara pada voltan yang dikenakan (voltan yang lebih rendah = kadar kilat yang lebih cepat dan sebaliknya). Namun, kajian oleh penulis, mulai tahun 2010, mendapati bahawa kadar kilat per minit berbeza secara linear dan tepat dengan perubahan suhu. Apabila suhu menurun (meningkat) kadar berkelip LED meningkat (menurun). LED merah berkelip paling cepat, sementara kuning berkedip lebih perlahan dan hijau bahkan lebih perlahan dalam jangka masa tertentu.

Menggunakan LED berkelip untuk mengukur suhu

Untuk mengukur suhu dengan tepat dengan LED yang berkedip, sumber voltan tetap diperlukan. Bekalan kuasa DC 2 hingga 6V dari bekalan keluar dinding AC dapat memberikan voltan stabil melintasi LED berkelip yang diletakkan secara bersiri dengan perintang 10 hingga 30 Ohm. Sekiranya bateri digunakan, voltan dapat distabilkan dengan menggunakan cip IC pengatur voltan di seluruh bateri.

Semasa LED berkelip, penurunan voltan akan berubah. Untuk merakam kadar kedipan LED, ia boleh dimasukkan ke dalam litar yang mengira dan bahkan memaparkan dan menghantar jumlah kedipan (dan suhu) yang berlaku dalam jangka masa seperti satu minit. Dalam kajian ini, LED berkedip dimasukkan ke dalam rangkaian audio-osilator sederhana. Semasa LED berkelip dan mati, pengayun memancarkan "bip" yang boleh didengar ke pembesar suara. Aplikasi perisian atau Aplikasi, "LiveBPM", yang menampilkan rentak per menit lagu, mengambil bunyi bip ini dan menghitung dan menampilkannya sebagai denyut per menit (BPM). Lihat Rajah 1. Carta atau jadual penentukuran yang menunjukkan kadar bip berbanding suhu memungkinkan suhu ditentukan dari paparan.

Kadar kedipan LED berbanding perubahan suhu

Gambar 2 menunjukkan plot kadar berkelip setiap perubahan suhu untuk dua LED berkedip kuning. LED dibandingkan dengan termometer digital elektronik tepat yang diletakkan berdekatan. Perhatikan dalam rajah bahawa penentukuran adalah linear dari sekurang-kurangnya +16 hingga hampir -20C. Dalam julat ini, kadar perubahan suhu sekitar 0.95C / berkedip untuk LED kuning.

Rajah 3 menunjukkan kadar kedipan per minit untuk LED berkedip kuning dari +35.2 hingga -18.5C. Keluk logaritma yang paling sesuai ditambahkan (garis nipis). Kadar perubahan keseluruhan adalah sekitar 1C / sekelip mata.

LED telah diuji selama berbulan-bulan dan penentukurannya tetap stabil. Dengan menggunakan LiveBPM, seseorang dapat mengesan perubahan suhu berhampiran 0.1C. Ketepatan LED yang berkedip adalah sekitar +/- 0.5C dari sekurang-kurangnya +35 hingga -20C. Masa tindak balas suhu sensor tidak perlahan. Setelah dikeluarkan dari peti sejuk di tempat yang lebih sejuk daripada -15C, sensor pulih ke + 17C hanya dalam beberapa minit. Mencukur penutup plastik LED membantu mempercepat masa tindak balas. Pengujian lebih lanjut LEDS pada julat suhu yang lebih luas akan dilakukan dan disiarkan di laman web ini.

Apa yang menyebabkan kadar berkelip LED berubah dengan suhu tidak jelas. Perubahan suhu mempengaruhi prestasi diod, perintang, dan kapasitor. Komponen ini ada di dalam cip LED dan IC. Kemungkinan lain ialah komponen LED berubah secara fizikal (mis. Mengembang dan menguncup) dengan perubahan suhu dan ini mengubah litar IC, menyebabkan perubahan pada kadar berkelip.

Kesimpulannya

LED berkedip dapat digunakan untuk mengukur suhu dengan mudah. Tindak balas suhu dalam kajian ini menunjukkan bahawa secara amnya linear dari sekitar +35 hingga -20C. Ujian lebih lanjut akan dilakukan pada julat suhu yang lebih luas dan hasilnya dipaparkan di laman web ini. Sensor LED yang berkedip memungkinkan reka bentuk litar elektronik yang lebih sederhana dan murah untuk mengukur dan memaparkan suhu.

Angka

Rajah 1. Paparan Aplikasi LiveBPM "rentak seminit". Walau bagaimanapun, di sini menunjukkan perubahan suhu dalam jangka masa 30 minit dari LED merah yang berkedip dimasukkan ke dalam rangkaian pengayun audio. Kadar perubahan untuk LED merah adalah sekitar 0.84C / berkelip

Rajah 2. Plot penentukuran suhu untuk dua LED kuning yang berkedip. Paksi-x ialah suhu (darjah C) dan paksi-Y adalah kadar berkelip LED selama 1 minit. Perisian LiveBPM digunakan untuk menentukan kadar kedipan LED.

Rajah 3. Petak penentukuran untuk satu LED berkedip kuning. Paksi-x berkelip per minit dan paksi-y adalah suhu (C) dan setiap titik data menunjukkan suhu yang diukur. Garis hitam nipis adalah lengkung logaritma yang paling sesuai.

Rujukan:

Diod Pemancar Cahaya:

Kesan suhu pada dioda:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Laman web saya yang lain,

Alat Cuaca Buatan Sendiri

Teleskop Besar Buatan Sendiri

Sos Lada Panas buatan sendiri

Hak Cipta 2016: H. W. James