Výstražný obvod proti ledu pro automobily

Zařízení, která reagují na kolísání atmosféry nebo teplo kapaliny, lze snadno postavit díky snadné dostupnosti termistorů. Tento obvod varování před ledem vysvětluje, jak na to implementovat termistor jako snímač v obvodu, který nepřetržitě bliká výstražnou lampou, jakmile atmosférická teplota klesne na přibližně 0 ° C.

Proč jsou mrznoucí silnice nebezpečné

Led, konkrétně černý led, patří k nejnebezpečnějším okolnostem, na které mohou motoristé během chladných měsíců snadno narazit. I když to venku možná nevypadá příliš chladně, na ulicích může stále přistávat sníh, což může pomalu mrznout. Černý led může být v noční době a v ranních hodinách obzvláště nebezpečný, hlavně proto, že místo ledu může vypadat jako vlhké ulice. Černý led je neuvěřitelně nepolapitelný, což znamená, že pro vozidlo to může snadno skončit smykem a nehodami.

S ohledem na to byl vyvinut tento obvod, který lze použít k získání výstražného signálu ohledně teploty které mohou klesnout na úroveň mrazu. Nebo možná, jak je vysvětleno v tomto projektu, může být okruh zvyklý upozorňovat řidiče automobilu na zamrzlé ulice.

Design

Kromě pár bipolární tranzistory , typu npn a pnp, obvod navíc využívá 3 další formy polovodičových součástek. Za prvé, termistor , který zahrnuje malé množství polovodičové látky, je ve skutečnosti styl skleněného kapslového negativního teplotního koeficientu (NTC).

Jeho malé rozměry mu pomáhají rychle reagovat na kolísání teploty, zatímco skleněný kryt chrání polovodič před elektrickými vodivými charakteristikami kapalin, které by jinak mohly vést k zavádějícím výsledkům.

Všimněte si, že n.t.c. termistor přichází s elektrickým odporem, který stoupá s poklesem teploty. Také operační zesilovač IC což je doporučený druh 741 se používá jako citlivý senzor změny napětí kolem Wheatstoneova můstku. Jedno konkrétní rameno, které se skládá z termistoru.

Termistorem může být jakýkoli 100K NTC termistor.

Nakonec a Jako indikátor se používá LED lampa který bliká varovným signálem. Toto světlo je kompaktní, robustní a na osvětlení nespotřebovává téměř žádný proud.

Popis obvodu

Celý obvod alarmu „mrazu“ je znázorněn na výše uvedeném obrázku. Je poháněn napětím z 12 V autobaterie. Alternativně pro jiné aplikace může k provozu obvodu stačit 9V baterie.

Obvod je v zásadě tvořen několika prvky rozdělenými tečkovanou čarou. Vlevo od tohoto řádku se zobrazuje citlivé na teplotu Wheatstoneův most, jehož výstup je detekován operačním zesilovačem fungujícím jako a diferenciální zesilovač .

Vpravo od tečkované čáry existuje oscilátor se dvěma tranzistory, který osciluje LED, jakmile termistor dosáhne přednastavené teploty.

Wheatstoneův můstek obsahuje rezistory R1 a R2, které fixují napětí na invertující svorce operačního zesilovače kolem 8V s odkazem na zemní linku (pro 12V baterii). Přednastavená VR1 a termistor RTH1 vytvářejí druhá ramena můstku.

Je to proto, že termistor je specifikací NTC, zjistíte, jak teplota klesá, jeho odpor se zvyšuje, což způsobuje úměrné zvyšování napětí na kolíku 3.

Protože toto napětí právě překračuje referenční úroveň kolíku 2, výstup operačního zesilovače změní stav a převrátí z nuly na kladnou hodnotu některých voltů.

Teplotu, kde se výstup pohybuje dramaticky kladně, lze určit jemným doladěním přednastavené VR1. Rychlé zvýšení napětí na výstupu operační zesilovač otočí oscilátor obvod zobrazený na pravé straně tečkované čáry. Rezistor R3 používá toto napětí k přepínání základny tranzistoru TR1.

Kondenzátor C1 pomáhá s pozitivní zpětnou vazbou nezbytnou k udržení nízkofrekvenčních amplitud. The pnp tranzistor TR2 napájí LED ve své kolektorové svorce spolu s vypočítaným sériovým rezistorem R5, který omezuje proud vstupující do LED pod maximální jmenovitou hodnotou.

The LED bliká frekvence je do určité míry stanovena vlastním odporem, i když je nastavitelná na požadovanou úroveň výběrem vhodné velikosti pro Cl. Tranzistory TRI a TR2 musí být doplňkovou shodou, aby obvod fungoval optimálně.

MONTÁŽ OBVODU

Každý z prvků, kromě baterie, spínače a LED, lze sestavit přes 0,1palcový maticový Veroboard, jak je ukázáno níže, ačkoli skutečný design může dobře záviset na skutečném měřítku dílů, které si uživatel zakoupil.

Termistor by měl být umístěn daleko od jakéhokoli možného zdroje tepla nebo od motoru. Měla by být blízko podlahy automobilu, aby bylo snazší snímat teploty mrazivých ledových skvrn na silnicích jen pár metrů níže.

Termistor musí být chráněn před možným postříkáním vodou nebo déšť , protože chladicí účinek způsobený odpařováním vody může způsobit náhlý pokles její teploty pod skutečnou teplotu okolí, což vede k falešným poplachům.

Efektivní umístění termistoru je v zadní části předního nárazníku, ale podle typu automobilu lze identifikovat ještě lepší místo. Jakmile najdete správné umístění termistoru, musíte určit potřebnou vzdálenost vodičů mezi termistorem a řídicím obvodem.

Při pájení prodlužovacího vodiče k termistoru buďte opatrní, protože pájené spoje musí být chráněny objímkou, která chrání před kontaktem s vodou. Jako nejlepší volba mohou sloužit rukávy se smršťovací vlastností.

Termistor musí být stmelen do povrchové úpravy krátké plastové trubice, aby bylo zajištěno, že i když kolem něj bude proudit vzduch, zůstane stranou od případného postříkání vodou.

K uzavření obvodu a také k jeho bezpečnému umístění přímo za palubní desku automobilu lze použít téměř jakoukoli malou plastovou krabičku. Tři sady výstupních vodičů by měly zakončit krabici pomocí průchodky: pár vodičů jde do baterie, 2 do termistoru a 2 do LED.

Vyberte místo v pomlčce, které může být nejvhodnější pro vizualizaci LED bliká . Vyvrtejte otvor, který vede LED tak, aby umožňoval snadné protažení plastovou průchodkou.

LED by měla být připojena přesně k obvodu, aby ji TR2 mohl správně zapnout s předpětím.

Pin anody LED můžete snadno identifikovat pomocí multimetru nastaveného na rozsah jeho ohmů. Před konečnou instalací okruhu uvnitř automobilu musí být výsledky potvrzeny skutečným testováním teploty ledu.

KALIBRACE

Rozbijte trochu ledu v misce, dokud se nestane polotekutou. Ujistěte se, že je led skutečně ve stavu tání, který zajistí požadovanou hladinu 0 ° C pro zkoušku. Stále máte jistotu, že pokud máte přístup, ověřte teplotu pomocí teploměru.

Ponořte termistor do tajícího ledu a jemně dolaďte přednastavený odpor, dokud LED nezačne pulzovat. Vyjměte termistor z chlazené vody a možná zjistíte, že s postupným zvyšováním teploty na termistoru LED přestane blikat.

Alternativně můžete pro blikající prahovou hodnotu LED zvolit jinou teplotu.

Obvod je docela odolný vůči kolísání napájecího napětí a nezpůsobí blikání LED při teplotách kromě této sady. Mimochodem, rezistor R5 také pomáhá zabránit tomu, aby LED často neblikala během období, kdy je teplota termistoru těsně nad nastavenou úrovní. Tento rezistor nabízí pomalou cestu vybíjení kondenzátoru.

Přizpůsobení obvodu

V případě, že cítíte potřebu upravit obvod tak, aby umožňoval zvukové varování namísto blikání LED, můžete jednoduše provést následující.

Upravte hodnotu C1 na přibližně 0,1 µF (zvolte její hodnotu pro ideální frekvenci) a nahraďte R5 společně s LED diodou s 80 ohmovým malým reproduktorem, přičemž C1 se v tomto okamžiku spojí přímo s kolektorem TR2.

Chcete-li mít dvojitý audiovizuální signál, proveďte následující přizpůsobení, ale navíc změňte R4 pomocí LED. Prakticky vám připadá fascinující vidět, že za pravděpodobných podmínek, kdy se led chystá uchopit silnici, okruh rychle reaguje a začne vás signalizovat výstražným varováním.