Video: Sensor de temperatura digital LED simple: 3 pasos
2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43
Un sensor de temperatura electrónico digital simple y de bajo costo
H. William James, agosto de 2015
Los LED parpadeantes abstractos contienen un pequeño chip IC que hace que parpadeen continuamente cuando se aplica voltaje. Este estudio muestra que la tasa de parpadeo depende de la temperatura si el voltaje aplicado a través del LED permanece constante. Por lo tanto, el LED parpadeante se puede utilizar para medir la temperatura y proporciona una salida digital.
Introducción
Los diodos emisores de luz (LED) vienen en muchas formas y emiten una variedad de colores. Otro tipo de LED es el LED que parpadea o parpadea. Estos son LED con un pequeño chip IC multivibrador incrustado en el interior que hace que el LED comience a parpadear cuando se conecta a una fuente de alimentación. Los LED parpadeantes se pueden comprar por menos de un dólar cada uno y vienen en una variedad de colores.
El número de parpadeos del LED por minuto o la frecuencia de parpadeo del LED no es constante. Variará con cambios significativos en el voltaje aplicado (voltaje más bajo = velocidad de destello más rápida y viceversa). Sin embargo, los estudios del autor, que comenzaron en 2010, encontraron que la frecuencia de destellos por minuto varía de manera lineal y precisa con los cambios de temperatura. A medida que la temperatura disminuye (aumenta), la frecuencia de parpadeo del LED aumenta (disminuye). Los LED rojos parpadean más rápido, mientras que los amarillos parpadean más lentamente y los verdes aún más lentamente en un rango de tiempo determinado.
Usando un LED parpadeante para medir la temperatura
Para medir la temperatura con precisión con un LED parpadeante, se requiere una fuente de voltaje constante. Una fuente de alimentación de 2 a 6 V CC de un tomacorriente de pared de CA puede proporcionar un voltaje estable a través de un LED parpadeante colocado en serie con una resistencia de 10 a 30 ohmios. Si se usa una batería, el voltaje se puede estabilizar usando un chip IC regulador de voltaje en la batería.
A medida que el LED parpadea, la caída de voltaje varía. Para registrar la frecuencia de parpadeo del LED, se puede integrar en un circuito que cuenta e incluso muestra y transmite el número de parpadeos (y la temperatura) que se produjeron durante un período de tiempo como un minuto. En este estudio, se incorporó un LED parpadeante en un circuito de oscilador de audio simple. A medida que el LED parpadea, el oscilador emite "pitidos" audibles a un altavoz. La aplicación de software o App, “LiveBPM”, que muestra los latidos por minuto de una canción, capta estos pitidos y los cuenta y los muestra como latidos por minuto (BPM). Consulte la Figura 1. Un cuadro o tabla de calibración que muestra la frecuencia de pitidos en función de la temperatura permite determinar la temperatura a partir de la pantalla.
Velocidad de parpadeo del LED frente al cambio de temperatura
La Figura 2 muestra un gráfico de la velocidad de parpadeo por cambio de temperatura para dos LED parpadeantes amarillos. El LED se comparó con un termómetro digital electrónico preciso colocado cerca. Observe en la figura que la calibración es lineal desde al menos +16 hasta cerca de -20C. En este rango, la tasa de cambio de temperatura es de aproximadamente 0,95 ° C / parpadeo para un LED amarillo.
La Figura 3 muestra la frecuencia de parpadeo por minuto para un LED amarillo parpadeante de +35,2 a -18,5C. Se agregó una curva logarítmica de mejor ajuste (línea delgada). La tasa general de cambio es de aproximadamente 1C / parpadeo.
Los LED se han probado durante meses y la calibración se mantiene estable. Usando LiveBPM, uno puede detectar cambios de temperatura cerca de 0.1C. La precisión del LED parpadeante es de alrededor de +/- 0.5C desde al menos +35 a -20C. El tiempo de respuesta de temperatura del sensor no es lento. Después de sacarlo de un congelador donde hacía más frío que -15 ° C, el sensor se recuperó a + 17 ° C en solo un par de minutos. Afeitar la cubierta de plástico LED ayuda a acelerar el tiempo de respuesta. Se realizarán más pruebas de los LEDS en un rango de temperatura más amplio y se publicarán en este sitio web.
No está claro qué hace que la frecuencia de parpadeo del LED cambie con la temperatura. Los cambios de temperatura afectan el rendimiento de diodos, resistencias y condensadores. Estos componentes están dentro del chip LED e IC. Otra posibilidad es que los componentes del LED estén cambiando físicamente (por ejemplo, expandiéndose y contrayéndose) con el cambio de temperatura y esto cambia el circuito IC, provocando un cambio en la frecuencia de parpadeo.
Conclusiones
El LED parpadeante se puede utilizar para medir fácilmente la temperatura. La respuesta a la temperatura en este estudio muestra que es generalmente lineal entre +35 y -20C. Se realizarán más pruebas en un rango de temperatura más amplio y los resultados se publicarán en este sitio web. El sensor LED parpadeante permite diseños de circuitos electrónicos más simples y de menor costo para medir y mostrar la temperatura.
Cifras
Figura 1. Visualización de la aplicación LiveBPM de "pulsaciones por minuto". Sin embargo, aquí se muestran los cambios de temperatura durante un período de 30 minutos desde un LED rojo parpadeante insertado en un circuito oscilador de audio. La tasa de cambio de un LED rojo es de aproximadamente 0.84C / parpadeo
Figura 2. Gráfico de calibración de temperatura para dos LED amarillos parpadeantes. El eje x es la temperatura (grados C) y el eje Y es la frecuencia de parpadeo del LED durante 1 minuto. Se utilizó el software LiveBPM para determinar la frecuencia de parpadeo de los LED.
Figura 3. Gráfico de calibración para un LED amarillo parpadeante. El eje x son los parpadeos por minuto y el eje y es la temperatura (C) y cada punto de datos muestra la temperatura medida. La línea negra fina es la curva logarítmica que mejor se ajusta.
Referencias:
Diodo emisor de luz:
Efecto de la temperatura sobre los diodos:
en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements
LiveBPM:
Mis otras páginas web,
Instrumentos meteorológicos caseros
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Salsa de pimiento picante casera
Derechos de autor 2016: H. W. James
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