Sensor de temperatura digital LED simples: 3 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Um sensor de temperatura eletrônico digital simples e de baixo custo

H. William James, agosto de 2015

Resumo LEDS piscando contêm um pequeno chip IC que faz com que pisquem continuamente quando uma tensão é aplicada. Este estudo mostra que a taxa de intermitência depende da temperatura se a tensão aplicada no LED permanecer constante. Assim, o LED piscando pode ser usado para medir a temperatura e fornece uma saída digital.

Introdução

Os diodos emissores de luz (LED) vêm em muitos formatos e emitem uma variedade de cores. Outro tipo de LED é o LED piscando ou piscando. São LEDs com um minúsculo chip multivibrador de IC embutido que faz com que o LED comece a piscar quando conectado a uma fonte de alimentação. LEDs piscantes podem ser adquiridos por menos de um dólar cada e vêm em uma variedade de cores.

O número de flashes de LED por minuto ou a taxa de intermitência do LED não é constante. Ele irá variar com mudanças significativas na tensão aplicada (tensão mais baixa = taxa de flash mais rápida e vice-versa). No entanto, estudos do autor, a partir de 2010, descobriram que a taxa de flash por minuto varia linearmente e com precisão com a mudança de temperatura. Conforme a temperatura diminui (aumenta), a taxa de intermitência do LED aumenta (diminui). LEDS vermelhos piscam mais rápido, enquanto os amarelos piscam mais devagar e os verdes ainda mais devagar em um determinado intervalo de tempo.

Usando um LED piscando para medir a temperatura

Para medir a temperatura com precisão com um LED piscando, é necessária uma fonte de tensão constante. Uma fonte de alimentação de 2 a 6 Vcc de uma tomada de parede CA pode fornecer voltagem estável através de um LED piscando colocado em série com um resistor de 10 a 30 Ohm. Se for usada uma bateria, a tensão pode ser estabilizada usando um chip IC regulador de tensão na bateria.

Conforme o LED pisca, a queda de tensão varia. Para registrar a taxa de piscadas do LED, ele pode ser integrado a um circuito que conta e até mesmo exibe e transmite o número de piscadas (e a temperatura) que ocorreram durante um período de tempo, como um minuto. Neste estudo, um LED piscando foi incorporado a um circuito oscilador de áudio simples. Conforme o LED pisca e apaga, o oscilador emite “bipes” audíveis para um alto-falante. O aplicativo de software ou App, “LiveBPM”, que exibe as batidas por minuto de uma música, capta esses bipes e conta e os exibe como batidas por minuto (BPM). Consulte a Figura 1. Um gráfico ou tabela de calibração que mostra a taxa de bipes versus temperatura permite que a temperatura seja determinada no display.

Taxa de intermitência do LED vs. mudança de temperatura

A Figura 2 mostra um gráfico da taxa de intermitência por mudança de temperatura para dois LEDs amarelos intermitentes. O LED foi comparado a um termômetro digital eletrônico de precisão colocado nas proximidades. Observe na figura que a calibração é linear de pelo menos +16 a cerca de -20C. Acima dessa faixa, a taxa de mudança de temperatura é de cerca de 0,95 ° C / piscar para um LED amarelo.

A Figura 3 mostra a taxa de intermitência por minuto para um LED amarelo intermitente de +35,2 a -18,5 ° C. Uma curva logarítmica de melhor ajuste foi adicionada (linha fina). A taxa geral de mudança é de cerca de 1C / intermitente.

Os LEDs foram testados por meses e a calibração permanece estável. Usando LiveBPM, pode-se detectar mudanças de temperatura próximas a 0,1C. A precisão do LED piscando é em torno de +/- 0,5 ° C de pelo menos +35 a -20 ° C. O tempo de resposta de temperatura do sensor não é lento. Após a remoção de um freezer onde estava mais frio do que -15 ° C, o sensor se recuperou para +17 ° C em apenas alguns minutos. Raspar a tampa de plástico do LED ajuda a acelerar o tempo de resposta. Testes adicionais dos LEDS em uma faixa de temperatura mais ampla serão realizados e publicados neste site.

O que faz com que a taxa de intermitência do LED mude com a temperatura não está claro. As mudanças de temperatura afetam o desempenho de diodos, resistores e capacitores. Esses componentes estão dentro do LED e do chip IC. Outra possibilidade é que os componentes do LED estejam mudando fisicamente (por exemplo, expandindo e contraindo) com a mudança de temperatura e isso muda o circuito IC, causando uma mudança na taxa de intermitência.

Conclusões

O LED piscando pode ser usado para medir facilmente a temperatura. A resposta da temperatura neste estudo mostra que é geralmente linear de cerca de +35 a -20 ° C. Outros testes serão feitos em uma faixa de temperatura mais ampla e os resultados publicados neste site. O sensor LED piscando permite designs de circuito eletrônico mais simples e de baixo custo para medir e exibir a temperatura.

Figuras

Figura 1. Exibição do aplicativo LiveBPM de "batidas por minuto". No entanto, aqui está exibindo as mudanças de temperatura ao longo de um período de 30 minutos a partir de um LED vermelho piscando inserido em um circuito oscilador de áudio. A taxa de mudança para um LED vermelho é de cerca de 0,84C / pisca

Figura 2. Gráfico de calibração de temperatura para dois LEDs amarelos piscando. O eixo x é a temperatura (graus C) e o eixo Y é a taxa de intermitência do LED durante 1 minuto. O software LiveBPM foi usado para determinar a taxa de intermitência dos LEDs.

Figura 3. Gráfico de calibração para um LED amarelo piscando. O eixo x são as piscadas por minuto e o eixo y é a temperatura (C) e cada ponto de dados mostra a temperatura medida. A linha preta fina é a curva logarítmica de melhor ajuste.

Referências:

Diodo emissor de luz:

Efeito da temperatura nos diodos:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Minhas outras páginas da web,

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