Obwód ostrzegawczy przed oblodzeniem w samochodach

Urządzenia, które reagują na zmiany atmosfery lub ciepło płynu, są łatwe do skonstruowania ze względu na łatwą dostępność termistorów. Ten obwód ostrzegawczy przed oblodzeniem samochodu wyjaśnia, jak to zrobić wdrożyć termistor jak przetwornik w obwodzie, który ciągle miga lampką ostrzegawczą, gdy tylko temperatura powietrza spadnie do około 0 ° C.

Dlaczego zamarznięte drogi są niebezpieczne

Lód, w szczególności czarny lód, należy do najbardziej niebezpiecznych okoliczności, na które kierowcy z łatwością mogą się natknąć podczas zimnych miesięcy. Nawet jeśli na zewnątrz może nie wyglądać zbyt chłodno, na ulicach wciąż może padać śnieg, który może powoli odmarzać. Czarny lód może być szczególnie niebezpieczny w nocy i w godzinach porannych, głównie dlatego, że może wyglądać jak wilgotne ulice zamiast oblodzone. Czarny lód jest niesamowicie nieuchwytny, co oznacza, że ​​w przypadku pojazdu może to łatwo skończyć się poślizgiem i wypadkiem.

Mając to na uwadze, opracowano ten obwód, który można zastosować do uzyskania sygnału ostrzegawczego dotyczące temperatury które mogą spaść do poziomu mrozu. A może, jak wyjaśniono w tym projekcie, tor może być przyzwyczajony do ostrzegania kierowcy samochodu przed zamarzniętymi ulicami.

Projektowanie

Oprócz kilku tranzystory bipolarne , typu npn i pnp, w obwodzie zastosowano dodatkowo 3 inne formy przyrządów półprzewodnikowych. Przede wszystkim termistor , który obejmuje niewielką ilość substancji półprzewodnikowej, jest w rzeczywistości stylem NTC (ang. ujemny współczynnik temperaturowy w szklanej obudowie).

Jego małe wymiary pomagają szybko reagować na zmiany temperatury, podczas gdy szklana osłona chroni półprzewodnik przed właściwościami przewodzenia prądu elektrycznego cieczy, które w przeciwnym razie mogą powodować mylące wyniki.

Zauważ, że n.t.c. termistor ma opór elektryczny, który rośnie wraz ze spadkiem temperatury. Ponadto plik wzmacniacz operacyjny IC który jest zalecanym rodzajem 741 jest używany jako czuły czujnik zmiany napięcia wokół mostka Wheatstone'a. Jedno szczególne ramię składa się z termistora.

Termistor może być dowolnym termistorem NTC 100K.

Wreszcie a Jako wskaźnik służy lampka LED który miga sygnałem ostrzegawczym. To światło jest kompaktowe, wytrzymałe i prawie nie pobiera prądu do oświetlenia.

Opis obwodu

Cały obwód alarmu „mrozu” jest pokazany na powyższym rysunku. Napędzany jest napięciem z akumulatora samochodowego 12V. Alternatywnie, w innych zastosowaniach bateria 9 V może wystarczyć do uruchomienia obwodu.

Zasadniczo obwód składa się z kilku elementów podzielonych linią przerywaną. Po lewej stronie tego wiersza pokazuje wrażliwe na temperaturę Mostek Wheatstone'a, którego wyjście jest wykrywane przez wzmacniacz operacyjny działający jak a wzmacniacz różnicowy .

Na prawo od przerywanej linii znajduje się dwu-tranzystorowy oscylator, który oscyluje diodą LED, gdy tylko termistor osiągnie zadaną temperaturę.

Mostek Wheatstone'a zawiera rezystory R1 i R2, które ustalają napięcie na zacisku odwracającym wzmacniacza operacyjnego na poziomie około 8 V w odniesieniu do linii uziemienia (dla akumulatora 12 V). Wstępnie ustawiony VR1 i termistor RTH1 tworzą drugie ramiona mostka.

Dzieje się tak, ponieważ termistor jest zgodny ze specyfikacją NTC, a wraz ze spadkiem temperatury jego rezystancja wzrasta, powodując proporcjonalny wzrost napięcia na pinie 3.

Ponieważ napięcie to właśnie przekracza poziom odniesienia na pinie 2, wyjście wzmacniacza operacyjnego zmienia stan i zmienia się od około zera do kilku woltów dodatnich.

Temperatura, w której sygnał wyjściowy zmienia się dramatycznie dodatnio, może być określona przez dokładne dostrojenie wstępnie ustawionego VR1. Szybki wzrost napięcia na wyjściu wzmacniacz operacyjny włącza oscylator obwód pokazany po prawej stronie przerywanej linii. Rezystor R3 wykorzystuje to napięcie do przełączania bazy tranzystora TR1.

Kondensator C1 pomaga w dodatnim sprzężeniu zwrotnym niezbędnym do utrzymania amplitud o niskiej częstotliwości. Plik tranzystor pnp TR2 zasila diodę LED w swoim zacisku kolektora wraz z obliczonym rezystorem szeregowym R5, który ogranicza prąd wchodzący do diody LED poniżej maksymalnej wartości znamionowej.

Plik Miga dioda LED częstotliwość jest ustalana do pewnego stopnia na podstawie własnej rezystancji, chociaż można ją regulować do pożądanego poziomu, wybierając odpowiednią wielkość Cl. Tranzystory TRI i TR2 muszą być uzupełniające się, aby obwód działał optymalnie.

MONTAŻ OBWODÓW

Każdy z elementów, poza baterią, przełącznikiem i diodą LED, można było zamontować na 0,1-calowej matrycy Veroboard, jak pokazano poniżej, chociaż prawdziwy projekt może zależeć od rzeczywistej skali części, które kupuje użytkownik.

Termistor należy umieścić z dala od wszelkich możliwych źródeł ciepła lub silnika. Powinien znajdować się blisko podłogi samochodu, aby ułatwić wykrywanie temperatury mroźnych, oblodzonych plam na drogach zaledwie kilka stóp poniżej.

Termistor należy chronić przed możliwymi rozpryskami wody lub deszcz , ponieważ efekt wychłodzenia spowodowany parowaniem wody może spowodować nagły spadek jej temperatury poniżej rzeczywistej temperatury otoczenia, prowadząc do fałszywych alarmów.

Efektywne umiejscowienie termistora znajduje się z tyłu przedniego zderzaka, jednak w zależności od typu samochodu można by zidentyfikować jeszcze lepsze miejsce. Po znalezieniu prawidłowego umiejscowienia termistora należy określić wymaganą odległość przewodu między termistorem a obwodem sterującym.

Należy zachować ostrożność przy lutowaniu przedłużacza do termistora ze względu na fakt, że połączenia lutowane należy zabezpieczyć tuleją chroniącą przed kontaktem z wodą. Najlepszą opcją mogą być rękawy z właściwościami termokurczliwymi.

Termistor należy wkleić w wykończenie krótkiej plastikowej rurki, aby powietrze mogło przepływać wokół niego, ale trzymało się z dala od ewentualnych rozprysków wody.

Prawie każde małe plastikowe pudełko może być użyte do zamknięcia obwodu, a także do bezpiecznego umieszczenia go gdzieś za deską rozdzielczą samochodu. Trzy zestawy przewodów wyjściowych powinny kończyć skrzynkę przelotką: kilka przewodów poprowadzi do akumulatora, 2 do termistora, a 2 do diody LED.

Wybierz lokalizację w myślniku, która może być najbardziej odpowiednia do wizualizacji Miga dioda LED . Wywierć otwór, aby przejść przez diodę LED w sposób umożliwiający łatwe przepchnięcie przez plastikową przelotkę.

Dioda LED powinna być dokładnie podłączona do obwodu, aby TR2 była w stanie prawidłowo ją włączyć z odchyleniem w przód.

Możesz łatwo zidentyfikować pin anody LED za pomocą multimetru ustawionego na zakres omów. Przed ostateczną instalacją obwodu wewnątrz samochodu wyniki należy potwierdzić za pomocą rzeczywistej temperatury lodu.

KALIBROWANIE

Rozbij trochę lodu w misce, aż zmieni się w półpłynną. Upewnij się, że lód faktycznie topi się, co zapewni wymagany poziom 0 ° C dla testu. Aby mieć pewność, sprawdź temperaturę za pomocą termometru, jeśli masz do niego dostęp.

Zanurz termistor w topiącym się lodzie i dostrój wstępnie ustawiony rezystor, aż dioda LED zacznie pulsować. Wyjmij termistor z wody lodowej, a może się okazać, że wraz ze wzrostem temperatury termistora dioda LED przestaje migać.

Alternatywnie możesz ustawić inną temperaturę dla progu migania diody LED.

Obwód jest dość odporny na wahania napięcia zasilania i nie powoduje migania diody LED w temperaturach innych niż ustawione. Nawiasem mówiąc, rezystor R5 pomaga również uniknąć częstego migania diody LED w okresach, gdy temperatura termistora jest tuż obok ustawionego poziomu. Ten rezystor zapewnia powolną drogę rozładowania kondensatora.

Dostosowywanie obwodu

Jeśli poczujesz potrzebę zmodyfikowania obwodu w taki sposób, aby zamiast migania diody LED emitował dźwiękowy sygnał ostrzegawczy, możesz po prostu wykonać następujące czynności.

Zmień wartość C1 na około 0,1 µF (wybierz wartość dla swojej idealnej częstotliwości) i zastąp R5 wraz z diodą LED małym głośnikiem 80 omów, gdzie C1 w tym momencie zostanie bezpośrednio połączony z kolektorem TR2.

Aby mieć podwójny sygnał audio-wizualny, dokonaj następujących dostosowań, ale dodatkowo zmień R4 na diodę LED. Praktycznie może być fascynujące, gdy zobaczysz, że w prawdopodobnych warunkach, w których lód zbliża się do nawierzchni, tor szybko reaguje i zaczyna sygnalizować ostrzeżenie.