Een eenvoudige, goedkope, digitale elektronische temperatuursensor
H. William James, augustus, 2015
Abstract Flikkerende LEDS bevatten een kleine IC chip waardoor ze voortdurend knipperen in- en uitschakelen wanneer een spanning wordt toegepast. Deze studie toont aan dat de knippersnelheid afhankelijk van de temperatuur, is als de toegepaste spanning over de LED constant blijft. Dus, de knipperende LED kan worden gebruikt voor het meten van temperatuur en biedt een digitale uitgang.
Introductie
Light Emiting Diodes (LED) komen in vele vormen en het uitstoten van een verscheidenheid van kleuren. Een ander type van LED is de knipperende of knipperende LED. Dit zijn de LED's met een kleine IC multivibrator spaander ingebed binnen waardoor de LED te beginnen te knipperen wanneer aangesloten op een voedingsbron. Knipperende LED's kan worden gekocht voor minder dan een dollar elke en komen in een verscheidenheid van kleuren.
Het aantal LED knippert per minuut of de knippersnelheid van de LED is niet constant. Het zal variëren met significante veranderingen in de toegepaste spanning (lager voltage = sneller flash tarief en vice versa). Studies door de auteur, vanaf 2010, vond echter dat de flash tarief per minuut varieert lineair en nauwkeurig met het veranderen van temperatuur. Als de temperatuur daalt (toeneemt) stijgt de knippersnelheid van de LED (daalt). Rode LEDS knipperen de snelste, terwijl gele degenen langzamer en groene degenen nog langzamer over een bepaald tijdsbereik knipperen.
Met behulp van een knipperende LED voor het meten van temperatuur
Voor het meten van temperatuur nauwkeurig met een knipperende LED, is een bron van constante spanning vereist. Een 2 tot 6V DC voeding aan het eind van een AC wall outlet: hetstopcontact bieden stabiele spanning over een knipperende LED in serie met een weerstand van 10 tot 30 Ohm geplaatst. Als een batterij gebruikt, kan de spanning worden gestabiliseerd door een voltage regulator IC chip te gebruiken in de batterij.
Als de LED knippert varieert de spanningsval overheen. Als u wilt opnemen van de knippersnelheid van de LED kan het ingebouwd worden in een circuit dat telt en zelfs wordt weergegeven en het aantal knippert (en de temperatuur) die hebben plaatsgevonden over een periode zoals één minuut verzendt. In deze studie werd een knipperende LED opgenomen in een eenvoudige, audio-oscillator circuit. Als de LED in- en uitschakelen knippert, straalt de oscillator hoorbaar "piepers" een spreker. De softwaretoepassing of App, "LiveBPM", waarin de beats per minuut van een lied, pakt deze piepjes en telt en weergegeven als hartslagen per minuut (hsm). Zie figuur 1. Een kalibratie grafiek of tabel weergegeven: beep Snelheid versus temperatuur zorgt voor de temperatuur te bepalen van de weergave.
De knippersnelheid van de LED vs. temperatuurverandering
Figuur 2 toont een complot van de knippersnelheid per temperatuurverandering voor twee gele knipperende LEDs. De LED werd vergeleken met een nauwkeurige elektronische digitale thermometer in de buurt van-door geplaatst. Opmerking in de afbeelding dat de kalibratie lineair van ten minste +16 is om in de buurt van -20 C. Over dit bereik is de mate van temperatuurverandering over 0.95 C/knipperen voor een gele LED.
Figuur 3 toont de knippersnelheid per minuut voor een geel knipperende LED uit +35.2 - 18,5 C. Een beste fit logaritmische curve is toegevoegd (dunne lijn). De algemene mate van verandering is over 1C/knipperen.
De LED's zijn getest voor maanden en de kalibratie stabiel blijft. Met behulp van LiveBPM, kan een temperatuurveranderingen in de buurt van 0,1 C. detecteren De nauwkeurigheid van de knipperende LED is rond +/-0,5 C van ten minste + 35 tot-20C. De reactietijd van de temperatuur van de sensor is niet traag. Na verwijdering van een vriezer waar het kouder dan-15C was, hersteld de sensor +17C in slechts een paar minuten. Scheren weg helpt de plastic dekking van LED snelheid de reactietijd. Verder de LEDS te testen via een bredere temperatuurwaaier zal worden gedaan en geplaatst op deze website.
Het is niet duidelijk wat de oorzaak van de knippersnelheid van de LED te veranderen met de temperatuur. Temperatuurveranderingen hebben invloed op de prestaties van de dioden, weerstanden en condensatoren. Deze onderdelen zijn binnen de LED en IC chip. Een andere mogelijkheid is dat de LED componenten fysiek zijn veranderen (bijvoorbeeld uitbreiden en contractering) met temperatuur verandering en dit verandert het IC-circuit, veroorzaakt door een verandering in de knippersnelheid.
Conclusies
De knipperende LED kan worden gebruikt om te kunnen meten van de temperatuur. De reactie van de temperatuur in deze studie toont aan dat het is over het algemeen lineair van ten minste +16 tot -20 C. Verdere testen zullen gedaan worden over een breder scala van de temperatuur en de resultaten op deze website geplaatst. De knipperende LED-sensor zorgt voor eenvoudiger, lagere kosten elektronische schakeling ontwerpen om te meten en weergeven van temperatuur.
Cijfers
Figuur 1 hierboven . De weergave van de LiveBPM App van "beats per minuut". Echter, hier is het weergave temperatuurveranderingen over een periode van 30 minuten van een knipperende rode LED ingevoegd een audio oscillator-circuit. De mate van verandering voor een rode LED gaat 0.84 C/knipperen
Figuur 2 boven : Temperatuur kalibratie plot voor twee knipperende gele LEDs. De x-as is temperatuur (graden C) en de y-as is de knippersnelheid van de LED gedurende 1 minuut. LiveBPM software werd gebruikt om de knippersnelheid van de LEDs bepalen.
Figuur 3 hierboven: Kalibratie plot voor een geel knipperende LED. De x-as is de knippert per minuut en de y-as is temperatuur (C) elk gegevenspunt toont de temperatuur gemeten. Dunne, zwarte lijn is een beste fit logaritmische curve.
Referenties:
Light Emitting Diode: https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diod...
De invloed van de temperatuur op diodes:
https://en.wikipedia.org/wiki/diode#Temperature_measurements
LiveBPM: https://itunes.apple.com/us/app/livebpm-beat-dete...
Copyright 2016: H.W.James
