חיישן טמפרטורה דיגיטלי פשוט LED: 3 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

חיישן טמפרטורה אלקטרוני דיגיטלי פשוט בעלות נמוכה

ה.וויליאם ג'יימס, אוגוסט, 2015

נוריות מהבהבות מופשטות מכילות שבב IC קטן הגורם להן להבהב ולכבות ללא הרף בעת הפעלת מתח. מחקר זה מראה כי קצב ההבהוב תלוי בטמפרטורה אם המתח המופעל על פני הלד נשאר קבוע. לפיכך, ניתן להשתמש בנורית המהבהבת למדידת טמפרטורה ומספקת פלט דיגיטלי.

מבוא

דיודות פולטות אור (LED) מגיעות בצורות רבות ופולטות מגוון צבעים. סוג אחר של LED הוא הנורית המהבהבת או המהבהבת. אלה נורות LED עם שבב זעיר של רב -ויברטור מוטבע בתוכו שגורמות לנורית להתחיל להבהב כאשר היא מחוברת למקור חשמל. ניתן לרכוש נוריות מהבהבות בפחות מדולר כל אחת ומגיעות במגוון צבעים.

מספר הנורות המהבהבות לדקה או קצב ההבהוב של הנורית אינו קבוע. זה ישתנה עם שינויים משמעותיים במתח המופעל (מתח נמוך יותר = קצב הבזק מהיר יותר ולהיפך). עם זאת, מחקרים של המחבר, החל משנת 2010, גילו כי קצב הבזק לדקה משתנה באופן ליניארי ומדויק עם הטמפרטורה המשתנה. ככל שהטמפרטורה יורדת (עולה) קצב ההבהוב של ה- LED עולה (יורד). נוריות אדומות מהבהבות המהירות ביותר, ואילו הצהובות מהבהבות לאט יותר והירוק אפילו איטי יותר בטווח זמן נתון.

מדידת טמפרטורה באמצעות נורית מהבהבת

כדי למדוד את הטמפרטורה במדויק בעזרת נורית מהבהבת, נדרש מקור מתח קבוע. ספק כוח של 2 עד 6V DC מספק שקע בקיר AC יכול לספק מתח יציב על פני LED מהבהב הממוקם בסדרה עם נגד של 10 עד 30 אוהם. אם נעשה שימוש בסוללה, ניתן לייצב את המתח באמצעות שבב IC של ווסת המתח על פני הסוללה.

כאשר הנורית מהבהבת ירידת המתח על פני זה משתנה. כדי לרשום את מהירות ההבהוב של ה- LED ניתן לבנות אותו במעגל הסופר ואף מציג ומשדר את מספר ההבהובים (והטמפרטורה) שהתרחשו לאורך פרק זמן כגון דקה אחת. במחקר זה, נורית מהבהבת שולבה במעגל פשוט של מתנד שמע. כאשר הנורית מהבהבת וכיבוי, המתנד פולט רמקולים "צפצופים". יישום התוכנה או האפליקציה, "LiveBPM", המציגה את הפעימות לדקה של שיר, מרימה את הצפצופים האלה וסופרת ומציגה אותם כפעימות לדקה (BPM). ראה איור 1. תרשים כיול או טבלה המציגים את קצב הביפ לעומת הטמפרטורה מאפשרת לקבוע את הטמפרטורה מהתצוגה.

קצב מהבהב LED לעומת שינוי טמפרטורה

איור 2 מראה חלקה של קצב ההבהוב לשינוי הטמפרטורה עבור שתי נוריות מהבהבות צהובות. ה- LED הושווה למדחום דיגיטלי אלקטרוני מדויק הממוקם בקרבת מקום. שים לב באיור כי הכיול הוא לינארי מ- +16 לפחות ל -20C. בטווח זה, קצב שינוי הטמפרטורה הוא כ -0.95 C/מהבהב עבור נורית צהובה.

איור 3 מציג את קצב ההבהוב לדקה עבור נורית מהבהבת צהובה מ -35.2 עד -18.5C. נוספה עקומה לוגריתמית המתאימה ביותר (קו דק). קצב השינוי הכולל הוא בערך 1C/מצמוץ.

נוריות LED נבדקו במשך חודשים והכיול נשאר יציב. באמצעות LiveBPM אפשר לזהות שינויי טמפרטורה ליד 0.1C. הדיוק של הנורית המהבהבת הוא בסביבות +/- 0.5C מ- +35 עד -20C לפחות. זמן תגובת הטמפרטורה של החיישן אינו איטי. לאחר הוצאתו מהמקפיא שבו היה קר מ -15C, החיישן התאושש ל +17C תוך דקות ספורות. גילוח מכסה פלסטיק ה- LED מסייע להאיץ את זמן התגובה. בדיקה נוספת של נוריות LED בטווח טמפרטורות רחב יותר תיעשה ותפורסם באתר זה.

מה גורם לשינוי קצב מצמוצי LED עם הטמפרטורה אינו ברור. שינויי טמפרטורה אכן משפיעים על הביצועים של דיודות, נגדים וקבלים. רכיבים אלה נמצאים בתוך שבב ה- LED וה- IC. אפשרות נוספת היא שרכיבי ה- LED משתנים פיזית (למשל, מתרחבים ומתכווצים) עם שינוי הטמפרטורה וזה משנה את מעגל ה- IC וגורם לשינוי בקצב המהבהב.

מסקנות

ניתן להשתמש בנורית המהבהבת למדידת טמפרטורה בקלות. תגובת הטמפרטורה במחקר זה מראה כי היא בדרך כלל לינארית בין +35 ל -20C. בדיקות נוספות ייעשו בטווח טמפרטורות רחב יותר והתוצאות שיפורסמו באתר זה. חיישן LED המהבהב מאפשר עיצובים פשוטים ובמחירים נמוכים יותר של מעגלים אלקטרוניים למדידה והצגת טמפרטורה.

דמויות

איור 1. תצוגת אפליקציית LiveBPM של "פעימות לדקה". עם זאת, כאן הוא מציג שינויי טמפרטורה לאורך 30 דקות, מנורית LED אדומה מהבהבת המוכנסת למעגל מתנד שמע. קצב השינוי עבור נורית אדומה הוא כ- 0.84C/מהבהב

איור 2. עלילת כיול הטמפרטורה לשתי נוריות צהובות מהבהבות. ציר ה- x הוא טמפרטורה (מעלות צלזיוס) וציר ה- Y הוא קצב ההבהוב של הנורית במהלך דקה אחת. תוכנת LiveBPM שימשה לקביעת קצב ההבהוב של הלדים.

איור 3. עלילת כיול עבור נורית מהבהבת צהובה אחת. ציר ה- x הוא המהבהבים לדקה וציר ה- y הוא הטמפרטורה (C) וכל נקודת נתונים מציגה את הטמפרטורה הנמדדת. קו שחור דק הוא עקומה לוגריתמית המתאימה ביותר.

הפניות:

דיודה פולטת אור:

השפעת טמפרטורה על דיודות:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

דפי האינטרנט האחרים שלי,

מכשירי מזג אוויר תוצרת בית

טלסקופ גדול תוצרת בית

רוטב פלפל חריף תוצרת בית

זכויות יוצרים 2016: H. W. James