سنسور دمای ساده LED دیجیتال: 3 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

یک سنسور دمای الکترونیکی ساده ، کم هزینه و دیجیتال

H. William James ، آگوست ، 2015

LEDs چشمک زن حاوی یک تراشه IC کوچک است که باعث می شود هنگام اعمال ولتاژ به طور مداوم چشمک بزنند و خاموش شوند. اگر ولتاژ اعمال شده روی LED ثابت بماند ، میزان چشمک زدن به دما بستگی دارد. بنابراین ، LED چشمک زن می تواند برای اندازه گیری دما استفاده شود و خروجی دیجیتالی را ارائه می دهد.

معرفی

دیودهای ساطع کننده نور (LED) دارای اشکال مختلف بوده و رنگهای متنوعی از خود ساطع می کنند. نوع دیگری از LED ها LED چشمک زن یا چشمک زن است. اینها LED هایی با تراشه IC چند لرزاننده کوچک تعبیه شده در داخل هستند که باعث می شود LED هنگام اتصال به منبع تغذیه شروع به چشمک زدن کند. LED های چشمک زن هر کدام را می توان کمتر از یک دلار خریداری کرد و در رنگ های متنوعی عرضه شد.

تعداد LED ها در دقیقه چشمک می زند یا میزان چشمک زدن LED ثابت نیست. با تغییرات قابل توجهی در ولتاژ اعمال شده (ولتاژ پایین = سرعت فلاش سریعتر و بالعکس) تغییر می کند. با این حال ، مطالعات نویسنده ، از سال 2010 شروع شد ، نشان داد که سرعت فلاش در دقیقه با تغییر دما به طور خطی و دقیق متفاوت است. با کاهش دما (افزایش) ، میزان چشمک زدن LED افزایش می یابد (کاهش می یابد). LED های قرمز سریعترین چشمک می زنند ، در حالی که LED های زرد آهسته تر و چشمه سبز حتی در بازه زمانی معینی چشمک می زنند.

برای اندازه گیری دما از LED چشمک زن استفاده کنید

برای اندازه گیری دقیق دما با یک چراغ چشمک زن ، یک منبع ولتاژ ثابت مورد نیاز است. منبع تغذیه 2 تا 6 ولت DC از منبع تغذیه دیواری AC می تواند ولتاژ پایداری را در یک LED چشمک زن که به صورت سری با مقاومت 10 تا 30 اهم قرار گرفته است ، تأمین کند. در صورت استفاده از باتری ، ولتاژ را می توان با استفاده از تراشه IC تنظیم کننده ولتاژ روی باتری تثبیت کرد.

با چشمک زدن LED ، افت ولتاژ در آن متفاوت است. برای ضبط میزان چشمک زدن LED می توان آن را در مداری که تعداد چشمک زدن (و درجه حرارت) در یک بازه زمانی مانند یک دقیقه را شمارش و حتی نمایش داده و منتقل می کند ، قرار داد. در این مطالعه ، یک LED چشمک زن در یک مدار ساده و نوسان ساز صوتی گنجانده شد. با روشن و خاموش شدن LED ، نوسان ساز "بوق" قابل شنیدن را برای بلندگو منتشر می کند. برنامه یا برنامه نرم افزاری ، "LiveBPM" ، که ضربات در دقیقه یک آهنگ را نمایش می دهد ، این بوق ها را می گیرد و آنها را به عنوان ضربان در دقیقه (BPM) شمارش و نمایش می دهد. شکل 1 را ببینید. نمودار یا جدول کالیبراسیون که میزان بوق را در مقابل دما نشان می دهد ، اجازه می دهد تا دما از روی صفحه نمایش تعیین شود.

نرخ چشمک زدن LED در مقابل تغییر دما

شکل 2 نمودار میزان چشمک زدن در هر تغییر دما را برای دو LED چشمک زن زرد نشان می دهد. LED با یک دماسنج الکترونیکی دقیق الکترونیکی که در نزدیکی آن قرار گرفته بود مقایسه شد. در شکل توجه داشته باشید که کالیبراسیون از حداقل +16 تا نزدیک -20C خطی است. در این محدوده ، نرخ تغییر دما برای یک LED زرد در حدود 0.95 درجه سانتی گراد در چشمک زدن است.

شکل 3 میزان چشمک زدن در دقیقه را برای یک LED چشمک زن زرد از +35.2 تا -18.5 درجه سانتی گراد نشان می دهد. یک منحنی لگاریتمی مناسب (خط نازک) اضافه شد. نرخ کلی تغییرات حدود 1C/پلک زدن است.

LED ها ماه ها آزمایش شده اند و کالیبراسیون ثابت است. با استفاده از LiveBPM ، می توان تغییرات دما را در نزدیکی 0.1 درجه سانتی گراد تشخیص داد. دقت LED چشمک زن در حدود +/- 0.5 درجه سانتیگراد از حداقل +35 تا -20 درجه سانتیگراد است. زمان واکنش دما سنسور کند نیست. پس از خارج شدن از فریزر در جایی که سردتر از -15 درجه سانتیگراد بود ، سنسور در عرض چند دقیقه به +17 درجه سانتی گراد رسید. تراشیدن پوشش پلاستیکی LED به سرعت پاسخگویی کمک می کند. آزمایش بیشتر LEDS در طیف وسیع تری از دما انجام می شود و در این وب سایت ارسال می شود.

علت تغییر میزان چشمک زدن LED با دما مشخص نیست. تغییرات دما بر عملکرد دیودها ، مقاومتها و خازنها تأثیر می گذارد. این قطعات داخل تراشه LED و IC قرار دارند. احتمال دیگر این است که اجزای LED با تغییر دما در حال تغییر فیزیکی هستند (به عنوان مثال ، منبسط و منبسط می شوند) و این باعث تغییر مدار IC می شود و باعث تغییر در میزان پلک زدن می شود.

نتیجه گیری

از چراغ چشمک زن می توان به راحتی دما را اندازه گیری کرد. پاسخ دمایی در این مطالعه نشان می دهد که به طور کلی از حدود +35 تا -20 درجه سانتیگراد خطی است. آزمایش های بیشتر در طیف وسیع تری از دما و نتایج ارسال شده در این وب سایت انجام می شود. سنسور LED چشمک زن امکان اندازه گیری و نمایش دما را برای طراحی مدارهای الکترونیکی ساده و کم هزینه فراهم می کند.

ارقام

شکل 1. نمایش LiveBPM برنامه "ضربان در دقیقه". با این حال ، در اینجا تغییرات دما در مدت 30 دقیقه از LED قرمز چشمک زن وارد شده در مدار نوسان ساز صوتی نمایش داده می شود. میزان تغییر برای LED قرمز حدود 0.84 درجه سانتیگراد در هر پلک زدن است

شکل 2. نمودار کالیبراسیون دما برای دو LED زرد چشمک زن. محور x دما (درجه C) و محور Y نرخ چشمک زدن LED در طول 1 دقیقه است. از نرم افزار LiveBPM برای تعیین میزان چشمک زدن LED ها استفاده شد.

شکل 3. نمودار کالیبراسیون برای یک LED چشمک زن زرد رنگ. محور x چشمک می زند در دقیقه و محور y دما (C) است و هر نقطه داده دمای اندازه گیری شده را نشان می دهد. خط مشکی نازک بهترین منحنی لگاریتمی است.

منابع:

دیود ساطع کننده نور:

تأثیر دما بر دیودها:

fa.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

سایر صفحات وب من ،

ابزارهای آب و هوایی خانگی

تلسکوپ بزرگ خانگی

سس فلفل تند خانگی

حق چاپ 2016: H. W. James