Basit LED Dijital Sıcaklık Sensörü: 3 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Basit, Düşük Maliyetli, Dijital Elektronik Sıcaklık Sensörü

H. William James, Ağustos, 2015

Özet Yanıp Sönen LED'ler, voltaj uygulandığında sürekli yanıp sönmelerine neden olan küçük bir IC yongası içerir. Bu çalışma, LED'e uygulanan voltaj sabit kalırsa, yanıp sönme hızının sıcaklığa bağlı olduğunu gösterir. Böylece yanıp sönen LED sıcaklık ölçmek için kullanılabilir ve dijital bir çıkış sağlar.

Tanıtım

Işık Yayan Diyotlar (LED) birçok şekle sahiptir ve çeşitli renkler yayar. Başka bir LED türü, yanıp sönen veya yanıp sönen LED'dir. Bunlar, bir güç kaynağına bağlandığında LED'in yanıp sönmeye başlamasına neden olan, içine yerleştirilmiş küçük bir IC multivibratör çipine sahip LED'lerdir. Yanıp sönen LED'ler, her biri bir dolardan daha ucuza satın alınabilir ve çeşitli renklerde gelir.

Dakikada LED yanıp sönme sayısı veya LED'in yanıp sönme hızı sabit değil. Uygulanan voltajdaki önemli değişikliklerle değişecektir (düşük voltaj = daha hızlı flaş hızı ve tersi). Ancak, 2010 yılında başlayan yazar tarafından yapılan çalışmalar, dakika başına flaş hızının değişen sıcaklıkla doğrusal ve doğru bir şekilde değiştiğini buldu. Sıcaklık azaldıkça (arttıkça) LED'in yanıp sönme hızı artar (azalır). Belirli bir zaman aralığında kırmızı LED'ler en hızlı yanıp sönerken, sarı LED'ler daha yavaş ve yeşil LED'ler daha da yavaş yanıp söner.

Sıcaklığı ölçmek için yanıp sönen bir LED kullanma

Yanıp sönen bir LED ile sıcaklığı doğru bir şekilde ölçmek için sabit bir voltaj kaynağı gereklidir. AC duvar prizinden gelen 2 ila 6V DC güç kaynağı, 10 ila 30 Ohm'luk bir dirençle seri olarak yerleştirilmiş yanıp sönen bir LED üzerinden sabit voltaj sağlayabilir. Bir pil kullanılıyorsa, pil üzerinde bir voltaj düzenleyici IC yongası kullanılarak voltaj stabilize edilebilir.

LED yanıp sönerken, üzerindeki voltaj düşüşü değişir. LED'in yanıp sönme hızını kaydetmek için, bir dakika gibi bir süre boyunca meydana gelen yanıp sönme sayısını (ve sıcaklığı) sayan ve hatta görüntüleyen ve ileten bir devreye yerleştirilebilir. Bu çalışmada, basit bir ses osilatör devresine yanıp sönen bir LED dahil edilmiştir. LED yanıp sönerken, osilatör bir hoparlöre sesli "bipler" verir. Bir şarkının dakika başına vuruş sayısını görüntüleyen yazılım uygulaması veya Uygulaması "LiveBPM", bu bip seslerini alır ve sayar ve bunları dakikadaki vuruş sayısı (BPM) olarak görüntüler. Şekil 1'e bakın. Sıcaklığa karşı bip sesi oranını gösteren bir kalibrasyon tablosu veya tablosu, sıcaklığın ekrandan belirlenmesini sağlar.

LED yanıp sönme hızı ve sıcaklık değişimi

Şekil 2, iki sarı yanıp sönen LED için sıcaklık değişimi başına yanıp sönme hızının bir grafiğini göstermektedir. LED, yakına yerleştirilen hassas bir elektronik dijital termometre ile karşılaştırıldı. Şekilde kalibrasyonun en az +16 ila -20C arasında doğrusal olduğuna dikkat edin. Bu aralığın üzerinde, sarı bir LED için sıcaklık değişim hızı yaklaşık 0,95C/yanıp söner.

Şekil 3, +35.2 ila -18,5C arasında sarı yanıp sönen bir LED için dakika başına yanıp sönme hızını gösterir. En uygun logaritmik eğri eklendi (ince çizgi). Genel değişim oranı yaklaşık 1C/yanıp sönmedir.

LED'ler aylarca test edildi ve kalibrasyon sabit kaldı. LiveBPM kullanarak, 0.1C'ye yakın sıcaklık değişiklikleri tespit edilebilir. Yanıp sönen LED'in doğruluğu, en az +35 ila -20C arasında +/- 0,5C civarındadır. Sensörün sıcaklık tepki süresi yavaş değil. -15C'den daha soğuk olan bir dondurucudan çıkarıldıktan sonra, sensör sadece birkaç dakika içinde +17C'ye geri döndü. LED plastik kapağın tıraş edilmesi, yanıt süresini hızlandırmaya yardımcı olur. LED'leri daha geniş bir sıcaklık aralığında daha fazla test edecek ve bu web sitesinde yayınlanacaktır.

LED yanıp sönme hızının sıcaklıkla değişmesine neden olan şey net değil. Sıcaklık değişiklikleri diyotların, dirençlerin ve kapasitörlerin performansını etkiler. Bu bileşenler LED ve IC çipinin içindedir. Diğer bir olasılık ise, LED bileşenlerinin sıcaklık değişimi ile fiziksel olarak değişmesi (örn.

Sonuçlar

Yanıp sönen LED, sıcaklığı kolayca ölçmek için kullanılabilir. Bu çalışmadaki sıcaklık tepkisi, genel olarak yaklaşık +35 ila -20C arasında lineer olduğunu göstermektedir. Daha geniş bir sıcaklık aralığında daha fazla test yapılacak ve sonuçlar bu web sitesinde yayınlanacaktır. Yanıp sönen LED sensörü, sıcaklığı ölçmek ve görüntülemek için daha basit, daha düşük maliyetli elektronik devre tasarımlarına izin verir.

rakamlar

Şekil 1. "Dakikadaki vuruş sayısı" LiveBPM Uygulaması ekranı. Ancak burada, bir ses osilatör devresine takılan yanıp sönen kırmızı bir LED'den 30 dakikalık bir süre boyunca sıcaklık değişimlerini gösteriyor. Kırmızı LED için değişim oranı yaklaşık 0.84C/yanıp sönme

Şekil 2. İki yanıp sönen sarı LED için sıcaklık kalibrasyon grafiği. X ekseni sıcaklıktır (derece C) ve Y ekseni 1 dakika boyunca LED'in yanıp sönme hızıdır. LED'lerin yanıp sönme hızını belirlemek için LiveBPM yazılımı kullanıldı.

Şekil 3. Bir sarı yanıp sönen LED için kalibrasyon grafiği. X ekseni dakikadaki yanıp sönme sayısıdır ve y ekseni sıcaklıktır (C) ve her veri noktası ölçülen sıcaklığı gösterir. İnce siyah çizgi, en uygun logaritmik eğridir.

Referanslar:

Işık Yayan Diyot:

Diyotlar üzerinde sıcaklık etkisi:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Diğer web sayfalarım,

Ev Yapımı Hava Araçları

Ev Yapımı Büyük Teleskop

Ev yapımı Acı Biber sosu

Telif hakkı 2016: H. W. James