Varovný obvod pred námrazou pre automobily

Zariadenia, ktoré reagujú na zmeny v atmosfére alebo na teplo kvapaliny, sa dajú ľahko konštruovať vďaka ľahkej dostupnosti termistorov. Tento obvod varovania pred námrazou auta vysvetľuje, ako na to implementovať termistor ako prevodník v obvode, ktorý nepretržite bliká výstražnou žiarovkou, akonáhle atmosférická teplota klesne na okolo 0 ° C.

Prečo sú Mrznúce cesty nebezpečné

Ľad, konkrétne čierny, patrí k najnebezpečnejším okolnostiam, na ktoré môžu motoristi v chladných mesiacoch ľahko naraziť. Aj keď to vonku nemusí vyzerať príliš chladno, na uliciach môže stále pristávať sneh, ktorý môže pomaly mrznúť. Čierny ľad môže byť v nočných hodinách a v ranných hodinách zvlášť nebezpečný, hlavne preto, že môže namiesto ľadu vyzerať ako vlhké ulice. Čierny ľad je neuveriteľne nepolapiteľný, čo pre vozidlo znamená, že to môže ľahko skončiť šmykom a nehodami.

Pamätajúc na to bol vyvinutý tento obvod, ktorý je možné použiť na získanie výstražného signálu ohľadom teploty ktoré môžu klesnúť na hladinu mrazu. Alebo možno, ako je vysvetlené v tomto projekte, môže byť okruh zvyknutý upozorňovať vodiča automobilu na zamrznuté ulice.

Dizajn

Okrem pár bipolárne tranzistory , typu npn a pnp, obvod navyše využíva 3 ďalšie formy polovodičových zariadení. Najskôr zo všetkého termistor , ktorý zahŕňa malé množstvo polovodičovej látky, je v skutočnosti štýl so skleneným tobolkovým negatívnym teplotným koeficientom (NTC).

Jeho malé rozmery mu pomáhajú rýchlo reagovať na zmeny teploty, zatiaľ čo sklenený kryt chráni polovodič pred elektrickými vodivými charakteristikami kvapalín, ktoré môžu inak viesť k zavádzajúcim výsledkom.

Všimnite si, že n.t.c. termistor má elektrický odpor, ktorý stúpa pri poklese teploty. Tiež, an operačný zosilňovač IC čo je odporúčaný typ 741 sa používa ako citlivý snímač zmeny napätia okolo Wheatstoneovho mosta. Jedno konkrétne rameno, ktoré pozostáva z termistora.

Termistor môže byť akýkoľvek 100K NTC termistor.

Nakoniec a Ako indikátor sa používa LED žiarovka ktorým bliká výstražný signál. Toto svetlo je kompaktné, robustné a na osvetlenie nespotrebováva takmer žiaden prúd.

Popis obvodu

Celý obvod alarmu „mrazu“ je znázornený na obrázku vyššie. Je napájaný napätím z 12 V autobatérie. Alternatívne pre iné aplikácie môže na spustenie obvodu stačiť 9V batéria.

Obvod je v zásade tvorený niekoľkými prvkami prerušovanými prerušovanou čiarou. Vľavo od tohto riadku sa zobrazuje citlivé na teplotu Wheatstoneov most, ktorého výstup je detekovaný operačným zosilňovačom fungujúcim ako a diferenciálny zosilňovač .

Vpravo od prerušovanej čiary sa nachádza dvojtranzistorový oscilátor, ktorý osciluje LED, hneď ako termistor dosiahne nastavenú teplotu.

Wheatstoneov most obsahuje odpory R1 a R2, ktoré fixujú napätie na invertujúcej svorke operačného zosilňovača okolo 8V vzhľadom na uzemnenie (pre 12V batériu). Prednastavený VR1 a termistor RTH1 vytvárajú druhé rameno mosta.

Je to tak preto, lebo termistor má špecifikáciu NTC, zistíte, že keď teplota klesá, jeho odpor sa zvyšuje, čo spôsobuje proporcionálne zvyšovanie napätia na kolíku 3.

Keď toto napätie pretína referenčnú úroveň kolíka 2, výstup operačného zosilňovača zmení stav a preklopí z nuly na kladnú hodnotu niektorých voltov.

Teplota, pri ktorej sa výstup pohybuje dramaticky kladne, sa dá určiť jemným doladením prednastavenej VR1. Rýchle zvýšenie napätia na výstupe z operačný zosilňovač otočí oscilátor obvod zobrazený na pravej strane prerušovanej čiary. Rezistor R3 používa toto napätie na spínanie základne tranzistora TR1.

Kondenzátor C1 pomáha s pozitívnou spätnou väzbou nevyhnutnou na udržanie nízkofrekvenčných amplitúd. The pnp tranzistor TR2 napája LED vo svojej kolektorovej svorke spolu s vypočítaným sériovým rezistorom R5, ktorý obmedzuje prúd vstupujúci do LED pri maximálnej hodnote.

The LED bliká frekvencia je do istej miery ustanovená vlastným odporom, aj keď je nastaviteľná na požadovanú úroveň výberom vhodnej veľkosti pre Cl. Tranzistory TRI a TR2 musia byť doplnkovou zhodou, aby obvod fungoval optimálne.

MONTÁŽ OBVODU

Každý z prvkov, okrem batérie, spínača a LED, je možné zostaviť na 0,1 palcovom matrixe Veroboard, ako je demonštrované nižšie, aj keď skutočný dizajn môže dobre závisieť od skutočného rozsahu dielov, ktoré si užívateľ zakúpi.

Termistor by mal byť umiestnený ďaleko od možného zdroja tepla alebo od motora. Mal by byť blízko podlahy vozidla, aby ľahšie snímal teploty mrazivých zľadovatených škvŕn na cestách, ktoré sú vzdialené len pár metrov.

Termistor musí byť chránený pred možným postriekaním vodou alebo dážď , pretože chladiaci efekt v dôsledku odparovania vody môže spôsobiť náhly pokles jej teploty pod skutočnú teplotu okolia, čo povedie k falošným poplachom.

Efektívne umiestnenie termistora je v zadnej časti predného nárazníka, ešte lepšie miesto by sa dalo identifikovať v závislosti od typu automobilu. Keď sa nájde správne umiestnenie termistora, musíte určiť potrebnú vzdialenosť drôtu medzi termistorom a riadiacim obvodom.

Pri spájkovaní predlžovacieho kábla s termistorom buďte opatrní, pretože spájkované spoje musia byť chránené objímkami na ochranu pred kontaktom s vodou. Ako najlepšia voľba môžu slúžiť rukávy s teplom zmrštiteľnou vlastnosťou.

Termistor musí byť zacementovaný do povrchovej úpravy krátkej plastovej trubice, aby sa zabezpečilo, že aj keď bude okolo neho prúdiť vzduch, zostane stranou od možného postriekania vodou.

Na uzavretie obvodu a tiež na jeho bezpečné umiestnenie priamo za palubnú dosku automobilu možno použiť takmer každú malú plastovú skrinku. Tri sady výstupných vodičov by mali ukončiť krabicu cez priechodku: pár vodičov pôjde do batérie, 2 do termistora a 2 do LED.

Vyberte miesto v pomlčke, ktoré môže byť najvhodnejšie na vizualizáciu LED bliká . Vyvŕtajte otvor, aby prechádzala LED dióda takým spôsobom, ktorý umožňuje ľahké pretlačenie cez plastovú priechodku.

LED by mala byť pripojená presne k obvodu, aby ho TR2 bola schopná správne zapnúť s predpätím vpred.

Anódový kolík LED môžete ľahko identifikovať pomocou multimetra nastaveného na rozsah jeho ohmov. Pred konečnou inštaláciou okruhu vo vnútri vozidla musia byť výsledky potvrdené testovaním skutočnej teploty ľadu.

KALIBRÁCIA

V miske rozdrvte trochu ľadu, kým sa nestane polotekutým. Uistite sa, že je ľad skutočne v stave topenia, ktorý zabezpečí požadovanú hladinu 0 ° C pre test. Stále musíte byť istí, že teplotu overujete pomocou teplomeru, ak máte k nemu prístup.

Ponorte termistor do topiaceho sa ľadu a dolaďte nastavený odpor, až kým LED nezačne pulzovať. Vyberte termistor z chladenej vody a môžete zistiť, že s rastúcou teplotou termistora konečne prestane blikať LED.

Alternatívne môžete pre blikajúcu prahovú hodnotu LED nastaviť inú teplotu.

Obvod je dosť odolný voči zmenám napájacieho napätia a nespôsobí blikanie LED pri teplotách odlišných od tejto sady. Mimochodom, rezistor R5 tiež pomáha zabrániť častému blikaniu LED v obdobiach, keď je teplota termistora blízko nastavenej úrovne. Tento rezistor ponúka pomalú cestu vybíjania kondenzátora.

Prispôsobenie obvodu

V prípade, že máte pocit, že je potrebné upraviť obvod tak, aby umožňoval zvukové varovanie namiesto blikania LED, môžete urobiť nasledovné.

Upravte hodnotu C1 na približne 0,1 µF (vyberte jej hodnotu pre svoju ideálnu frekvenciu) a nahraďte R5 spolu s LED diódou s 80 ohmovým malým reproduktorom, C1 sa v tomto okamihu priamo spojí s kolektorom TR2.

Ak chcete mať dvojitý audiovizuálny signál, urobte nasledujúce prispôsobenie, ale navyše R4 zmeňte pomocou LED. Prakticky vám môže pripadať fascinujúce vidieť, že za pravdepodobných podmienok, keď sa chystá priľnúť ľad k ceste, okruh rýchlo reaguje a začne vás signalizovať výstražným varovaním.