Sensor de temperatura digital LED senzill: 3 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Un sensor de temperatura electrònic electrònic senzill i de baix cost

H. William James, agost de 2015

Els LEDs intermitents abstractes contenen un petit xip IC que fa que parpellegin continuament quan s’aplica una tensió. Aquest estudi demostra que la velocitat de parpelleig depèn de la temperatura si la tensió aplicada a través del LED es manté constant. Per tant, el LED parpellejant es pot utilitzar per mesurar la temperatura i proporciona una sortida digital.

Introducció

Els díodes emissors de llum (LED) tenen moltes formes i emeten una gran varietat de colors. Un altre tipus de LED és el LED intermitent o intermitent. Es tracta de LEDs amb un petit xip multivibrador IC incrustat a l'interior que fan que el LED comenci a parpellejar quan es connecta a una font d'alimentació. Els LED parpellejants es poden comprar per menys d’un dòlar cadascun i tenen una gran varietat de colors.

El nombre de LED parpelleja per minut o la velocitat de parpelleig del LED no és constant. Variarà amb canvis significatius en la tensió aplicada (tensió inferior = velocitat de flaix més ràpida i viceversa). No obstant això, els estudis de l'autor, a partir del 2010, van trobar que la velocitat de flaix per minut varia linealment i amb precisió amb el canvi de temperatura. A mesura que la temperatura disminueix (augmenta), la velocitat de parpelleig del LED augmenta (disminueix). Els LED vermells parpellegen més ràpidament, mentre que els grocs parpellegen més lentament i els verds encara més lentament en un interval de temps determinat.

Mitjançant un LED intermitent per mesurar la temperatura

Per mesurar la temperatura amb precisió amb un LED parpellejant, es necessita una font de voltatge constant. Una font d'alimentació de 2 a 6 V CC d'una presa de corrent de paret de CA pot proporcionar una tensió estable a través d'un LED parpellejant col·locat en sèrie amb una resistència de 10 a 30 Ohm. Si s’utilitza una bateria, la tensió es pot estabilitzar mitjançant un xip IC regulador de tensió a la bateria.

A mesura que el LED parpelleja, la caiguda de tensió a través d’ell varia. Per registrar la velocitat de parpelleig del LED, es pot integrar en un circuit que compta i fins i tot mostra i transmet el nombre de parpelleigs (i la temperatura) que es van produir durant un període de temps com ara un minut. En aquest estudi, es va incorporar un LED parpellejant a un circuit senzill d’àudio-oscil·lador. Quan el LED parpelleja, l'oscil·lador emet "sons" audibles a un altaveu. L'aplicació o aplicació de programari "LiveBPM", que mostra els pulsacions per minut d'una cançó, recull aquests sons i compta i els mostra com a pulsacions per minut (BPM). Consulteu la figura 1. Un quadre o una taula de calibratge que mostra la velocitat del so en funció de la temperatura permet determinar la temperatura des de la pantalla.

Velocitat de parpelleig del LED vs. canvi de temperatura

La figura 2 mostra un gràfic de la velocitat de parpelleig per canvi de temperatura per a dos LED intermitents grocs. El LED es va comparar amb un termòmetre digital electrònic precís situat a prop. Tingueu en compte a la figura que el calibratge és lineal d’almenys +16 a prop de -20 ° C. En aquest interval, la taxa de canvi de temperatura és d’uns 0,95 C / parpelleig per a un LED groc.

La figura 3 mostra la velocitat de parpelleig per minut per a un LED groc intermitent de +35,2 a -18,5C. Es va afegir una corba logarítmica d’ajust millor (línia fina). La taxa global de canvis és d’uns 1C / parpelleig.

Els LED s’han provat durant mesos i el calibratge es manté estable. Mitjançant LiveBPM, es poden detectar canvis de temperatura propers als 0,1C. La precisió del LED parpellejant oscil·la entre +/- 0,5C, com a mínim de +35 a -20C. El temps de resposta de la temperatura del sensor no és lent. Després de treure’l d’un congelador on feia més de -15 ° C, el sensor es va recuperar a + 17 ° C en només un parell de minuts. Afaitar la tapa de plàstic LED ajuda a accelerar el temps de resposta. Es realitzaran proves posteriors dels LEDS en un rang de temperatura més ampli i es publicaran en aquest lloc web.

El que fa que la velocitat de parpelleig del LED canviï amb la temperatura no està clar. Els canvis de temperatura afecten el rendiment dels díodes, resistències i condensadors. Aquests components es troben dins del xip LED i IC. Una altra possibilitat és que els components del LED canvien físicament (per exemple, s’expandeixen i es contrauen) amb el canvi de temperatura i això canvia el circuit IC, provocant un canvi en la velocitat de parpelleig.

Conclusions

El LED parpellejant es pot utilitzar per mesurar fàcilment la temperatura. La resposta a la temperatura en aquest estudi mostra que generalment és lineal d’uns +35 a -20 ° C. Es faran proves posteriors en un rang de temperatura més ampli i els resultats publicats en aquest lloc web. El sensor LED parpellejant permet dissenys de circuits electrònics més senzills i de menor cost per mesurar i visualitzar la temperatura.

Xifres

Figura 1. Visualització de l'aplicació LiveBPM de "pulsacions per minut". Tanmateix, aquí mostra canvis de temperatura durant un període de 30 minuts a partir d’un LED vermell parpellejant inserit en un circuit d’oscil·lador d’àudio. La velocitat de canvi d’un LED vermell és d’uns 0,84C / parpelleig

Figura 2. Diagrama de calibratge de la temperatura per a dos LED grocs parpellejants. L'eix X és la temperatura (graus C) i l'eix Y és la velocitat de parpelleig del LED durant 1 minut. Es va utilitzar el programari LiveBPM per determinar la velocitat de parpelleig dels LED.

Figura 3. Diagrama de calibració per a un LED intermitent groc. L'eix x és el parpelleig per minut i l'eix y la temperatura (C) i cada punt de dades mostra la temperatura mesurada. La línia negra fina és la millor corba logarítmica.

Referències:

Diodo emissor de llum:

Efecte de la temperatura en els díodes:

ca.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Les meves altres pàgines web,

Instruments meteorològics casolans

Telescopi gran casolà

Salsa de pebre picant casolà

Copyright 2016: H. W. James