مستشعر درجة الحرارة الرقمي البسيط LED: 3 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

مستشعر درجة حرارة إلكتروني رقمي بسيط ومنخفض التكلفة

ويليام جيمس ، أغسطس 2015

الخلاصة تحتوي LEDS الوامضة على شريحة IC صغيرة تجعلها تومض وتطفئ باستمرار عند تطبيق الجهد. توضح هذه الدراسة أن معدل الوميض يعتمد على درجة الحرارة إذا ظل الجهد المطبق عبر مؤشر LED ثابتًا. وبالتالي ، يمكن استخدام LED الوامض لقياس درجة الحرارة وتوفير مخرجات رقمية.

مقدمة

تأتي الثنائيات الباعثة للضوء (LED) في العديد من الأشكال وتنبعث منها مجموعة متنوعة من الألوان. نوع آخر من LED هو مؤشر LED الوامض أو الوامض. هذه هي مصابيح LED مع شريحة هزاز IC صغيرة مدمجة بالداخل تؤدي إلى بدء وميض LED عند الاتصال بمصدر طاقة. يمكن شراء مصابيح LED الوامضة بأقل من دولار لكل منها وتأتي في مجموعة متنوعة من الألوان.

عدد ومضات LED في الدقيقة أو معدل وميض LED غير ثابت. سيختلف مع تغييرات كبيرة في الجهد المطبق (الجهد المنخفض = معدل وميض أسرع والعكس صحيح). ومع ذلك ، وجدت الدراسات التي أجراها المؤلف ، بدءًا من عام 2010 ، أن معدل الوميض في الدقيقة يختلف خطيًا ودقيقًا مع تغير درجة الحرارة. مع انخفاض (زيادة) درجة الحرارة ، يزداد معدل وميض LED (ينقص). يومض LEDS الأحمر بشكل أسرع ، بينما تومض المصابيح الصفراء بشكل أبطأ والمصابيح الخضراء أبطأ خلال نطاق زمني معين.

استخدام وميض LED لقياس درجة الحرارة

لقياس درجة الحرارة بدقة باستخدام وميض LED ، يلزم وجود مصدر جهد ثابت. يمكن أن يوفر مصدر طاقة تيار مستمر من 2 إلى 6 فولت من مصدر تيار تيار متردد جهدًا ثابتًا عبر مصباح LED وامض موضوع في سلسلة بمقاوم 10 إلى 30 أوم. في حالة استخدام بطارية ، يمكن تثبيت الجهد باستخدام شريحة IC لمنظم الجهد عبر البطارية.

عندما يومض LED ، يتغير انخفاض الجهد عبره. لتسجيل معدل وميض LED ، يمكن دمجه في دائرة تحسب وحتى تعرض وتنقل عدد الومضات (ودرجة الحرارة) التي حدثت خلال فترة زمنية مثل دقيقة واحدة. في هذه الدراسة ، تم دمج مصباح LED وامض في دائرة مذبذب صوتي بسيط. عندما يومض LED وإيقاف تشغيله ، يصدر المذبذب "أصوات تنبيه" مسموعة إلى مكبر الصوت. يقوم تطبيق البرنامج أو التطبيق "LiveBPM" ، الذي يعرض النبضات في الدقيقة للأغنية ، بالتقاط هذه الأصوات وإحصائها وعرضها كنبضات في الدقيقة (BPM). انظر الشكل 1. مخطط أو جدول معايرة يوضح معدل التنبيه مقابل درجة الحرارة يسمح بتحديد درجة الحرارة من الشاشة.

معدل وميض LED مقابل تغير درجة الحرارة

يوضح الشكل 2 مخططًا لمعدل الوميض لكل تغيير في درجة الحرارة لمصباحين LED وامضين باللون الأصفر. تمت مقارنة LED بميزان حرارة رقمي إلكتروني دقيق تم وضعه بالقرب منك. لاحظ في الشكل أن المعايرة خطية من +16 على الأقل إلى ما يقرب من -20 درجة مئوية. عبر هذا النطاق ، يبلغ معدل تغير درجة الحرارة حوالي 0.95 درجة مئوية / وميض لمصباح LED أصفر.

يوضح الشكل 3 معدل الوميض في الدقيقة لمصباح LED أصفر وامض من +35.2 إلى -18.5 درجة مئوية. تمت إضافة أفضل منحنى لوغاريتمي (خط رفيع). المعدل الإجمالي للتغيير حوالي 1C / وميض.

تم اختبار مصابيح LED لعدة أشهر وتظل المعايرة مستقرة. باستخدام LiveBPM ، يمكن للمرء اكتشاف تغيرات درجة الحرارة بالقرب من 0.1 درجة مئوية. تبلغ دقة وميض LED حوالي +/- 0.5 درجة مئوية من +35 إلى -20 درجة مئوية على الأقل. وقت استجابة درجة حرارة المستشعر ليس بطيئًا. بعد إزالته من الفريزر حيث كان الجو أكثر برودة من -15 درجة مئوية ، استعاد المستشعر +17 درجة مئوية في غضون دقيقتين فقط. يساعد حلق الغطاء البلاستيكي LED على تسريع وقت الاستجابة. سيتم إجراء مزيد من الاختبارات لمصابيح LED على نطاق أوسع من درجات الحرارة ونشرها على هذا الموقع.

ليس من الواضح سبب تغير معدل وميض LED مع درجة الحرارة. تؤثر التغيرات في درجات الحرارة على أداء الثنائيات والمقاومات والمكثفات. هذه المكونات موجودة داخل شريحة LED و IC. الاحتمال الآخر هو أن مكونات LED تتغير فعليًا (على سبيل المثال ، التمدد والانكماش) مع تغير درجة الحرارة وهذا يغير دائرة IC ، مما يتسبب في تغيير معدل الوميض.

الاستنتاجات

يمكن استخدام مصباح LED الوامض لقياس درجة الحرارة بسهولة. تظهر استجابة درجة الحرارة في هذه الدراسة أنها خطية بشكل عام من حوالي +35 إلى -20 درجة مئوية. سيتم إجراء مزيد من الاختبارات على نطاق أوسع لدرجة الحرارة وسيتم نشر النتائج على هذا الموقع. يسمح مستشعر LED الوامض بتصميمات دوائر إلكترونية أبسط وأقل تكلفة لقياس درجة الحرارة وعرضها.

الأرقام

شكل 1. عرض تطبيق LiveBPM لـ "نبضة في الدقيقة". ومع ذلك ، فإنه يعرض هنا التغيرات في درجة الحرارة خلال فترة 30 دقيقة من مصباح LED أحمر وامض تم إدخاله في دائرة مذبذب الصوت. يبلغ معدل التغيير لمؤشر LED الأحمر حوالي 0.84 درجة مئوية / وميض

الشكل 2. مخطط معايرة درجة الحرارة لمصابيح LED صفراء وامضة. المحور السيني هو درجة الحرارة (درجة مئوية) والمحور الصادي هو معدل وميض مؤشر LED خلال دقيقة واحدة. تم استخدام برنامج LiveBPM لتحديد معدل وميض مصابيح LED.

الشكل 3. مخطط معايرة لمؤشر LED وامض أصفر. المحور السيني هو عدد الومضات في الدقيقة والمحور الصادي هو درجة الحرارة (C) وكل نقطة بيانات توضح درجة الحرارة المقاسة. الخط الأسود الرفيع هو أفضل منحنى لوغاريتمي.

مراجع:

الصمام الثنائي الباعث للضوء:

تأثير درجة الحرارة على الثنائيات:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measures

LiveBPM:

صفحات الويب الأخرى الخاصة بي ،

أدوات الطقس محلية الصنع

تلسكوب كبير محلي الصنع

صلصة الفلفل الحار محلية الصنع

حقوق الطبع والنشر 2016: HW James