Sensor Suhu Digital LED Sederhana: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Sensor Suhu Elektronik Digital Sederhana, Murah

H. William James, Agustus 2015

Abstrak LED Berkedip berisi chip IC kecil yang menyebabkannya berkedip terus menerus dan mati saat diberi tegangan. Studi ini menunjukkan bahwa tingkat kedipan tergantung pada suhu jika tegangan yang diberikan pada LED tetap konstan. Dengan demikian, LED yang berkedip dapat digunakan untuk mengukur suhu dan memberikan output digital.

pengantar

Light Emiting Diodes (LED) datang dalam berbagai bentuk dan memancarkan berbagai warna. Jenis LED lainnya adalah LED yang berkedip atau berkedip. Ini adalah LED dengan chip multivibrator IC kecil yang tertanam di dalamnya yang menyebabkan LED mulai berkedip saat terhubung ke sumber listrik. LED yang berkedip dapat dibeli dengan harga masing-masing kurang dari satu dolar dan tersedia dalam berbagai warna.

Jumlah LED berkedip per menit atau tingkat kedipan LED tidak konstan. Ini akan bervariasi dengan perubahan signifikan pada tegangan yang diberikan (tegangan lebih rendah = laju flash lebih cepat dan sebaliknya). Namun, studi oleh penulis, mulai tahun 2010, menemukan bahwa kecepatan kilat per menit bervariasi secara linier dan akurat dengan perubahan suhu. Saat suhu menurun (meningkat) tingkat kedipan LED meningkat (menurun). LED merah berkedip paling cepat, sedangkan LED kuning berkedip lebih lambat dan LED hijau lebih lambat dalam rentang waktu tertentu.

Menggunakan LED yang berkedip untuk mengukur suhu

Untuk mengukur suhu secara akurat dengan LED yang berkedip, diperlukan sumber tegangan konstan. Catu daya DC 2 hingga 6V dari catu stopkontak AC dapat memberikan tegangan stabil pada LED yang berkedip yang ditempatkan secara seri dengan resistor 10 hingga 30 Ohm. Jika baterai digunakan, tegangan dapat distabilkan dengan menggunakan chip IC pengatur tegangan yang melintasi baterai.

Saat LED berkedip, penurunan tegangan di atasnya bervariasi. Untuk merekam tingkat kedipan LED dapat dibangun ke dalam sirkuit yang menghitung dan bahkan menampilkan dan mentransmisikan jumlah kedipan (dan suhu) yang terjadi selama periode waktu seperti satu menit. Dalam penelitian ini, LED yang berkedip dimasukkan ke dalam rangkaian osilator audio sederhana. Saat LED berkedip dan mati, osilator mengeluarkan bunyi “bip” yang terdengar ke speaker. Aplikasi atau Aplikasi perangkat lunak, "LiveBPM", yang menampilkan ketukan per menit dari sebuah lagu, mengambil bunyi bip ini dan menghitungnya dan menampilkannya sebagai ketukan per menit (BPM). Lihat Gambar 1. Bagan atau tabel kalibrasi yang menunjukkan laju bip versus suhu memungkinkan suhu ditentukan dari tampilan.

Tingkat kedipan LED vs. perubahan suhu

Gambar 2 menunjukkan plot tingkat kedipan per perubahan suhu untuk dua LED berkedip kuning. LED dibandingkan dengan termometer digital elektronik akurat yang ditempatkan di dekatnya. Perhatikan pada gambar bahwa kalibrasi linier dari setidaknya +16 hingga mendekati -20C. Selama rentang ini, laju perubahan suhu sekitar 0,95C/kedip untuk LED kuning.

Gambar 3 menunjukkan tingkat kedipan per menit untuk LED yang berkedip kuning dari +35,2 hingga -18,5C. Kurva logaritma yang paling cocok ditambahkan (garis tipis). Tingkat perubahan keseluruhan adalah sekitar 1C/kedip.

LED telah diuji selama berbulan-bulan dan kalibrasi tetap stabil. Menggunakan LiveBPM, seseorang dapat mendeteksi perubahan suhu mendekati 0,1C. Keakuratan LED yang berkedip sekitar +/- 0,5C dari setidaknya +35 hingga -20C. Waktu respons suhu sensor tidak lambat. Setelah dikeluarkan dari freezer yang lebih dingin dari -15C, sensor pulih ke +17C hanya dalam beberapa menit. Mencukur penutup plastik LED membantu mempercepat waktu respons. Pengujian lebih lanjut LED pada rentang suhu yang lebih luas akan dilakukan dan diposting di situs web ini.

Apa yang menyebabkan tingkat kedipan LED berubah dengan suhu tidak jelas. Perubahan suhu memang mempengaruhi kinerja dioda, resistor, dan kapasitor. Komponen-komponen ini berada di dalam chip LED dan IC. Kemungkinan lain adalah bahwa komponen LED berubah secara fisik (misalnya, mengembang dan menyusut) dengan perubahan suhu dan ini mengubah rangkaian IC, menyebabkan perubahan kecepatan kedip.

Kesimpulan

LED yang berkedip dapat digunakan untuk mengukur suhu dengan mudah. Respon suhu dalam penelitian ini menunjukkan bahwa secara umum linier dari sekitar +35 hingga -20C. Pengujian lebih lanjut akan dilakukan pada rentang suhu yang lebih luas dan hasilnya diposting di situs web ini. Sensor LED yang berkedip memungkinkan desain sirkuit elektronik yang lebih sederhana dan lebih murah untuk mengukur dan menampilkan suhu.

Angka

Gambar 1. Tampilan Aplikasi LiveBPM "detak per menit". Namun, di sini ia menampilkan perubahan suhu selama periode 30 menit dari LED merah berkedip yang dimasukkan ke dalam rangkaian osilator audio. Tingkat perubahan untuk LED merah sekitar 0,84C/kedip

Gambar 2. Plot kalibrasi suhu untuk dua LED kuning yang berkedip. Sumbu x adalah suhu (derajat C) dan sumbu Y adalah tingkat kedipan LED selama 1 menit. Perangkat lunak LiveBPM digunakan untuk menentukan tingkat kedipan LED.

Gambar 3. Plot kalibrasi untuk satu LED berkedip kuning. Sumbu x adalah kedipan per menit dan sumbu y adalah suhu (C) dan setiap titik data menunjukkan suhu yang diukur. Garis hitam tipis adalah kurva logaritmik yang paling cocok.

Referensi:

Dioda Pemancar Cahaya:

Efek suhu pada dioda:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Halaman web saya yang lain,

Instrumen Cuaca Buatan Sendiri

Teleskop Besar Buatan Sendiri

Saus cabai buatan sendiri

Hak Cipta 2016: H. W. James