Capteur de température numérique à LED simple : 3 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Un capteur de température électronique numérique simple et économique

H. William James, août 2015

Résumé Les LED clignotantes contiennent une petite puce IC qui les fait clignoter en continu lorsqu'une tension est appliquée. Cette étude montre que le taux de clignotement dépend de la température si la tension appliquée aux bornes de la LED reste constante. Ainsi, la LED clignotante peut être utilisée pour mesurer la température et fournit une sortie numérique.

introduction

Les diodes électroluminescentes (DEL) se présentent sous de nombreuses formes et émettent une variété de couleurs. Un autre type de LED est la LED clignotante ou clignotante. Ce sont des LED avec une minuscule puce multivibratrice IC intégrée à l'intérieur qui fait que la LED commence à clignoter lorsqu'elle est connectée à une source d'alimentation. Les LED clignotantes peuvent être achetées pour moins d'un dollar chacune et sont disponibles dans une variété de couleurs.

Le nombre de clignotements de LED par minute ou le taux de clignotement de la LED n'est pas constant. Elle variera avec des changements significatifs de la tension appliquée (tension inférieure = taux de flash plus rapide et vice versa). Cependant, des études menées par l'auteur, à partir de 2010, ont révélé que la vitesse d'éclair par minute varie de manière linéaire et précise avec les changements de température. Lorsque la température diminue (augmente), le taux de clignotement de la LED augmente (diminue). Les LED rouges clignotent le plus rapidement, tandis que les jaunes clignotent plus lentement et les vertes encore plus lentement sur une plage de temps donnée.

Utilisation d'une LED clignotante pour mesurer la température

Pour mesurer la température avec précision avec une LED clignotante, une source de tension constante est requise. Une alimentation 2 à 6 V CC à partir d'une prise murale CA peut fournir une tension stable à travers une LED clignotante placée en série avec une résistance de 10 à 30 Ohm. Si une batterie est utilisée, la tension peut être stabilisée en utilisant une puce IC régulateur de tension à travers la batterie.

Lorsque la LED clignote, la chute de tension à ses bornes varie. Pour enregistrer le taux de clignotement de la LED, il peut être intégré dans un circuit qui compte et même affiche et transmet le nombre de clignotements (et la température) qui se sont produits sur une période de temps telle qu'une minute. Dans cette étude, une LED clignotante a été incorporée dans un simple circuit audio-oscillateur. Lorsque la LED clignote, l'oscillateur émet des « bips » audibles vers un haut-parleur. L'application logicielle ou App, "LiveBPM", qui affiche les battements par minute d'une chanson, capte ces bips et compte et les affiche en battements par minute (BPM). Voir la figure 1. Un graphique ou un tableau d'étalonnage indiquant le taux de bip en fonction de la température permet de déterminer la température à partir de l'affichage.

Taux de clignotement des LED par rapport au changement de température

La figure 2 montre un tracé du taux de clignotement par changement de température pour deux LED jaunes clignotantes. La LED a été comparée à un thermomètre numérique électronique précis placé à proximité. Notez dans la figure que l'étalonnage est linéaire d'au moins +16 à près de -20C. Sur cette plage, le taux de changement de température est d'environ 0,95 C/clignotement pour une LED jaune.

La figure 3 montre le taux de clignotement par minute pour une LED clignotante jaune de +35,2 à -18,5C. Une courbe logarithmique de meilleur ajustement a été ajoutée (ligne fine). Le taux global de changement est d'environ 1C/clignotement.

Les LED ont été testées pendant des mois et le calibrage reste stable. En utilisant LiveBPM, on peut détecter des changements de température proches de 0,1C. La précision de la LED clignotante est d'environ +/- 0.5C d'au moins +35 à -20C. Le temps de réponse en température du capteur n'est pas lent. Après avoir été retiré d'un congélateur où il faisait plus froid que -15C, le capteur est revenu à +17C en quelques minutes seulement. Le rasage du couvercle en plastique LED permet d'accélérer le temps de réponse. Des tests supplémentaires des LEDS sur une plage de températures plus large seront effectués et publiés sur ce site Web.

Ce qui fait que le taux de clignotement de la LED change avec la température n'est pas clair. Les changements de température affectent les performances des diodes, des résistances et des condensateurs. Ces composants sont à l'intérieur de la puce LED et IC. Une autre possibilité est que les composants de la LED changent physiquement (par exemple, se dilatent et se contractent) avec le changement de température, ce qui modifie le circuit IC, provoquant une modification du taux de clignotement.

Conclusion

La LED clignotante peut être utilisée pour mesurer facilement la température. La réponse en température dans cette étude montre qu'elle est généralement linéaire d'environ +35 à -20C. Des tests supplémentaires seront effectués sur une plage de températures plus large et les résultats seront publiés sur ce site Web. Le capteur LED clignotant permet des conceptions de circuits électroniques plus simples et moins coûteuses pour mesurer et afficher la température.

Les figures

Figure 1. Affichage de l'application LiveBPM des "battements par minute". Cependant, ici, il affiche les changements de température sur une période de 30 minutes à partir d'une LED rouge clignotante insérée dans un circuit oscillateur audio. Le taux de changement pour une LED rouge est d'environ 0.84C/clignotement

Figure 2. Tracé d'étalonnage de la température pour deux LED jaunes clignotantes. L'axe des X est la température (degrés C) et l'axe des Y est la vitesse de clignotement de la LED pendant 1 minute. Le logiciel LiveBPM a été utilisé pour déterminer le taux de clignotement des LED.

Figure 3. Tracé d'étalonnage pour une LED jaune clignotante. L'axe des x est le clignotement par minute et l'axe des y est la température (C) et chaque point de données montre la température mesurée. La fine ligne noire est la courbe logarithmique la mieux ajustée.

Les références:

Diode électroluminescente:

Effet de la température sur les diodes:

en.wikipedia.org/wiki/Diode#Temperature_measurements

LiveBPM:

Mes autres pages Web,

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