Paprastas LED skaitmeninis temperatūros jutiklis: 3 žingsniai

2025 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2025-01-23 14:59

Paprastas, nebrangus, skaitmeninis elektroninis temperatūros jutiklis

H. William James, rugpjūtis, 2015 m

Abstrakčiai mirksintys šviesos diodai turi mažą IC mikroschemą, dėl kurios jie nuolat mirksi ir įjungia įtampą. Šis tyrimas rodo, kad mirksėjimo dažnis priklauso nuo temperatūros, jei įtampa per šviesos diodą išlieka pastovi. Taigi, mirksintis šviesos diodas gali būti naudojamas temperatūrai matuoti ir suteikia skaitmeninį išėjimą.

Įvadas

Šviesos diodai (LED) yra įvairių formų ir skleidžia įvairias spalvas. Kitas šviesos diodų tipas yra mirksi arba mirksi. Tai yra šviesos diodai, kurių viduje yra įmontuota maža IC multivibratoriaus mikroschema, dėl kurios šviesos diodas pradeda mirksėti prijungus prie maitinimo šaltinio. Mirksintys šviesos diodai gali būti įsigyti už mažiau nei dolerį ir yra įvairių spalvų.

Šviesos diodų mirksėjimų skaičius per minutę arba šviesos diodų mirksėjimo dažnis nėra pastovus. Jis skirsis labai pasikeitus įtampai (mažesnė įtampa = greitesnis blykstės dažnis ir atvirkščiai). Tačiau autoriaus tyrimai, pradėti nuo 2010 m., Parodė, kad pliūpsnio greitis per minutę kinta tiesiškai ir tiksliai kintant temperatūrai. Mažėjant (didėjant) temperatūrai šviesos diodo mirksėjimo greitis didėja (mažėja). Raudoni šviesos diodai mirksi greičiausiai, o geltoni mirksi lėčiau, o žalieji - dar lėčiau per tam tikrą laiką.

Mirkčiojančio šviesos diodo naudojimas temperatūrai matuoti

Norint tiksliai išmatuoti temperatūrą mirksinčiu šviesos diodu, reikalingas nuolatinės įtampos šaltinis. Nuo 2 iki 6 V nuolatinės srovės maitinimo šaltinis iš kintamosios srovės elektros lizdo gali užtikrinti stabilią įtampą mirksinčiame šviesos diode, kuris yra nuosekliai su 10–30 omų rezistoriumi. Jei naudojama baterija, įtampą galima stabilizuoti naudojant įtampos reguliatoriaus IC mikroschemą per akumuliatorių.

Kai šviesos diodas mirksi, įtampos kritimas kinta. Norėdami įrašyti šviesos diodo mirksėjimo greitį, jis gali būti įmontuotas į grandinę, kuri skaičiuoja ir netgi rodo ir perduoda mirksėjimų skaičių (ir temperatūrą), įvykusius per tam tikrą laikotarpį, pvz., Vieną minutę. Šiame tyrime mirksintis šviesos diodas buvo įtrauktas į paprastą garso osciliatoriaus grandinę. Kai šviesos diodas mirksi ir išsijungia, osciliatorius garsiakalbiui skleidžia garsinius pyptelėjimus. Programinė įranga arba programa „LiveBPM“, rodanti dainos dūžius per minutę, paima šiuos pyptelėjimus ir skaičiuoja bei rodo juos kaip dūžių per minutę (BPM). Žr. 1 paveikslą. Kalibravimo diagrama arba lentelė, rodanti pyptelėjimo dažnį ir temperatūrą, leidžia temperatūrą nustatyti ekrane.

LED mirksėjimo greitis, palyginti su temperatūros pokyčiais

2 paveiksle pavaizduotas dviejų geltonų mirksinčių šviesos diodų mirksėjimo greitis, keičiantis temperatūrai. Šviesos diodas buvo lyginamas su tiksliu elektroniniu skaitmeniniu termometru, esančiu šalia. Paveiksle atkreipkite dėmesį, kad kalibravimas yra tiesinis nuo mažiausiai +16 iki beveik -20C. Šiame diapazone geltonos šviesos diodo temperatūros pokyčio greitis yra apie 0,95C/mirksi.

3 paveiksle pavaizduotas geltono mirksėjimo šviesos diodo mirksėjimo dažnis per minutę nuo +35,2 iki -18,5C. Pridėta geriausiai tinkanti logaritminė kreivė (plona linija). Bendras pokyčių greitis yra apie 1C/mirksėjimas.

Šviesos diodai buvo bandomi mėnesius ir kalibravimas išlieka stabilus. Naudojant „LiveBPM“galima aptikti temperatūros pokyčius netoli 0,1C. Blykčiojančio šviesos diodo tikslumas yra apie +/- 0,5C nuo mažiausiai +35 iki -20C. Jutiklio reakcijos į temperatūrą laikas nėra lėtas. Išėmus iš šaldiklio, kur buvo šalčiau nei -15C, jutiklis vos per porą minučių atsigavo iki +17C. Skutantis LED plastikinis dangtelis padeda pagreitinti reakcijos laiką. Tolesnis šviesos diodų bandymas platesniame temperatūrų diapazone bus atliktas ir paskelbtas šioje svetainėje.

Kas lemia šviesos diodų mirksėjimo dažnio pasikeitimą priklausomai nuo temperatūros, neaišku. Temperatūros pokyčiai turi įtakos diodų, rezistorių ir kondensatorių veikimui. Šie komponentai yra LED ir IC lusto viduje. Kita galimybė yra tai, kad šviesos diodų komponentai fiziškai keičiasi (pvz., Plečiasi ir susitraukia) keičiantis temperatūrai ir tai keičia IC grandinę, todėl mirksi mirksėjimo dažnis.

Išvados

Mirksintis šviesos diodas gali būti naudojamas lengvai matuoti temperatūrą. Šio tyrimo atsakas į temperatūrą rodo, kad jis paprastai yra tiesinis nuo maždaug +35 iki -20C. Tolesni bandymai bus atliekami platesniame temperatūrų diapazone, o rezultatai bus paskelbti šioje svetainėje. Mirksintis LED jutiklis leidžia paprasčiau ir pigiau suprojektuoti elektronines grandines, kad būtų galima matuoti ir rodyti temperatūrą.

Skaičiai

Figūra 1. „LiveBPM“programos rodymas „dūžių per minutę“. Tačiau čia rodomi temperatūros pokyčiai per 30 minučių nuo mirksinčio raudono šviesos diodo, įkišto į garso osciliatoriaus grandinę. Raudono šviesos diodo pasikeitimo greitis yra apie 0,84C/mirksi

2 pav. Dviejų mirksinčių geltonų šviesos diodų temperatūros kalibravimo grafikas. X ašis yra temperatūra (C laipsniai), o Y ašis-šviesos diodo mirksėjimo dažnis per 1 minutę. Šviesos diodų mirksėjimo greičiui nustatyti buvo naudojama „LiveBPM“programinė įranga.

3 pav. Vieno geltonai mirksinčio šviesos diodo kalibravimo schema. X ašis mirksi per minutę, o y ašis yra temperatūra (C), o kiekvienas duomenų taškas rodo išmatuotą temperatūrą. Plona juoda linija yra geriausiai tinkanti logaritminė kreivė.

Nuorodos:

Šviesos diodas:

Temperatūros poveikis diodams:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Kiti mano tinklalapiai,

Naminiai orų instrumentai

Naminis didelis teleskopas

Naminis aitriųjų pipirų padažas

Autorių teisės 2016: H. W. Jamesas