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將加熱二極體當作流量感測器使用

2014年04月09日  | Raju Baddi

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本文說明了一種使用外部加熱半導體二極體檢測和評估流體(氣體或液體)流動的方法。加熱二極體中的氣流會使溫度降低,從而使得二極體的壓降發生變化。此一原理與熱線風速計(hot-wire anemometer)所使用的原理相似。


圖1 當應用流體的流動使加熱二極體冷卻時,加熱二極體的正向電壓增加。
圖1 當應用流體的流動使加熱二極體冷卻時,加熱二極體的正向電壓增加。

利用此一效應就可以製作如圖2a所示的一種新奇的電子蠟燭。將感測器二極體置於LED旁,就可吹入空氣來將它吹熄(其中幾個二極體由堆疊在管中的一對AAA電池供電,使其看似有如是真的蠟燭,成為生日蛋糕的最佳點綴)。使用100k的微調器可以讓比較器的反相輸入端出現偏置,而非反相輸入端則連接至加熱到50°∼70°C的二極體。調整微調器,使LED能完全開啟。此時,非反相輸入端的電勢要略低於反相輸入端。當空氣吹入時,二極體的溫度降低,導致壓降升高(一根普通的矽二極體通常會產生-2.1mV/°C的壓降變化)。這就使非反相輸入端的電壓超過了反相輸入端的電壓,從而導致比較器輸出端開啟,LED關閉。


圖2b所示的簡易風速計的工作原理和熱探針相同。要校正風速計,需要使用特定電流加熱二極體,並在室溫且無任何氣流的情況下調整右側微調器使風速計實現零度偏斜。感測器二極體中的氣流會導致風速計兩端出現電壓差,進而導致風速計發生偏斜。帶*標的1N4148二極體應和加熱二極體暴露於同一類氣體中,以補償氣溫的變化。


還有一種可能的方法是在呼吸計中,吸入的空氣也可冷卻二極體。我們可思考加熱二極體的其他方法,使冷空氣可接觸到更多的二極體表面和引線。金屬絲電阻器中的細線極易獲得,可用於二極體加熱線圈。


圖2 圖中電路展示了將二極體當作溫度感測器的應用:(a)當有空氣吹入1N4148二極體時,電子蠟燭LED熄滅。同時使用電阻器和微調器,可進行更多精確調整。或許LM393可以不必使用-5V的電壓,在這種情況下,可以使用接地端。(b)風速計和熱線風速計的工作原理相同。
圖2 圖中電路展示了將二極體當作溫度感測器的應用:(a)當有空氣吹入1N4148二極體時,電子蠟燭LED熄滅。同時使用電阻器和微調器,可進行更多精確調整。或許LM393可以不必使用-5V的電壓,在這種情況下,可以使用接地端。(b)風速計和熱線風速計的工作原理相同。

圖3 感測器二極體的特寫
圖3 感測器二極體的特寫。




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