Κύκλωμα προειδοποίησης πάγου για αυτοκίνητα

Οι συσκευές που αντιδρούν σε διακυμάνσεις στην ατμόσφαιρα ή τη θερμότητα του υγρού είναι απλές στην κατασκευή λόγω της εύκολης διαθεσιμότητας θερμίστορ. Αυτό το κύκλωμα προειδοποίησης πάγου αυτοκινήτου εξηγεί πώς να το κάνετε εφαρμόστε ένα θερμίστορ σαν ένας μορφοτροπέας σε ένα κύκλωμα που αναβοσβήνει συνεχώς μια προειδοποιητική λυχνία μόλις η ατμοσφαιρική θερμοκρασία πέσει στους περίπου 0 ° C.

Γιατί οι δρόμοι κατάψυξης είναι επικίνδυνοι

Ο πάγος, ειδικά ο μαύρος πάγος, είναι από τις πιο επικίνδυνες περιστάσεις στις οποίες οι οδηγοί μπορούν εύκολα να συναντήσουν κατά τους κρύους μήνες. Ακόμα και όταν δεν φαίνεται πολύ κρύο έξω, το χιόνι μπορεί ακόμα να προσγειωθεί στους δρόμους, κάτι που μπορεί να ξεπαγώσει αργά. Ο μαύρος πάγος μπορεί να είναι ιδιαίτερα επικίνδυνος τη νύχτα και τις πρωινές ώρες, κυρίως επειδή μπορεί να μοιάζει με υγρούς δρόμους αντί για παγωμένους. Ο μαύρος πάγος είναι απίστευτα αόριστος, πράγμα που σημαίνει ότι για ένα όχημα αυτό μπορεί εύκολα να καταλήξει σε ολίσθηση και ατυχήματα.

Έχοντας αυτό υπόψη, αυτό το κύκλωμα αναπτύχθηκε, το οποίο μπορεί να εφαρμοστεί για τη λήψη σήματος ειδοποίησης σχετικά με τη θερμοκρασία που μπορεί να πέσει στο επίπεδο του παγετού. Ή ίσως, όπως εξηγείται σε αυτό το έργο, το κύκλωμα μπορεί να είναι συνηθισμένο να προειδοποιεί τον οδηγό του αυτοκινήτου σχετικά με παγωμένους δρόμους.

Ο σχεδιασμός

Εκτός από δύο διπολικά τρανζίστορ , ένας τύπος npn και pnp, το κύκλωμα χρησιμοποιεί επιπλέον 3 άλλες μορφές συσκευών ημιαγωγών. Πρώτα απ 'όλα, το θερμίστορ , το οποίο περιλαμβάνει μια μικρή ποσότητα ημιαγωγού ουσίας, είναι στην πραγματικότητα ένα ύφος αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας (NTC) με γυάλινη κάψουλα.

Οι μικροσκοπικές του διαστάσεις το βοηθούν να αντιδρά γρήγορα στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, ενώ το γυάλινο κάλυμμα προστατεύει τον ημιαγωγό από τα ηλεκτρικά αγώγιμα χαρακτηριστικά των υγρών που διαφορετικά μπορούν να δημιουργήσουν παραπλανητικά αποτελέσματα.

Παρατηρήστε ότι ένα n.t.c. Το θερμίστορ έρχεται με μια ηλεκτρική αντίσταση που αυξάνεται καθώς η θερμοκρασία μειώνεται. Επίσης, ένα op amp IC που συνιστάται το είδος 741 χρησιμοποιείται ως ευαίσθητος αισθητήρας αλλαγής τάσης γύρω από μια γέφυρα Wheatstone. Ένας ιδιαίτερος βραχίονας του οποίου αποτελείται από το θερμίστορ.

Το θερμίστορ μπορεί να είναι οποιοδήποτε θερμίστορ 100K NTC.

Τέλος, α Η λυχνία LED χρησιμοποιείται ως ένδειξη που αναβοσβήνει το προειδοποιητικό σήμα. Αυτό το φως είναι συμπαγές, ανθεκτικό και καταναλώνει σχεδόν καθόλου ρεύμα για φωτισμό.

Περιγραφή κυκλώματος

Όλο το κύκλωμα του συναγερμού «παγετού» αποκαλύπτεται στην παραπάνω εικόνα. Κινείται από την τάση από την μπαταρία αυτοκινήτου 12V. Εναλλακτικά, για άλλες εφαρμογές μια μπαταρία 9V μπορεί να είναι αρκετή για την εκτέλεση του κυκλώματος.

Το κύκλωμα αποτελείται βασικά από μερικά στοιχεία που κατανέμονται από τη διακεκομμένη γραμμή. Στα αριστερά αυτής της γραμμής εμφανίζεται το ευαίσθητη στη θερμοκρασία Γέφυρα Wheatstone, της οποίας η έξοδος ανιχνεύεται από τον ενισχυτή που λειτουργεί σαν διαφορικός ενισχυτής .

Προς τα δεξιά της διακεκομμένης γραμμής υπάρχει ένας ταλαντωτής δύο τρανζίστορ που ταλαντεύεται το LED μόλις το θερμίστορ επεκταθεί στην προκαθορισμένη θερμοκρασία.

Η γέφυρα Wheatstone περιλαμβάνει αντιστάσεις R1 και R2 που καθορίζουν την τάση στον ακροδέκτη αντιστροφής του ενισχυτή στα 8V περίπου με αναφορά στη γραμμή γείωσης (για μια μπαταρία 12V). Το προκαθορισμένο VR1 και το θερμίστορ RTH1 δημιουργούν τους δεύτερους βραχίονες της γέφυρας.

Αυτό συμβαίνει επειδή το θερμίστορ είναι προδιαγραφή NTC, θα βρείτε καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, αυξάνεται η αντίστασή του, προκαλώντας την τάση στον ακροδέκτη 3 να αυξάνεται αναλογικά.

Καθώς αυτή η τάση διασχίζει το επίπεδο αναφοράς του πείρου 2, η έξοδος του op amp αλλάζει κατάσταση και αναστρέφεται από περίπου μηδέν σε μερικά βολτ θετικά.

Η θερμοκρασία όπου η έξοδος κινείται δραματικά θετική θα μπορούσε να προσδιοριστεί με τη ρύθμιση του προκαθορισμένου VR1. Η γρήγορη αύξηση της τάσης στην έξοδο του το op amp μετατρέπει τον ταλαντωτή κύκλωμα που φαίνεται στη δεξιά πλευρά της διακεκομμένης γραμμής. Η αντίσταση R3 χρησιμοποιεί αυτήν την τάση για να αλλάξει τη βάση του τρανζίστορ TR1.

Ο πυκνωτής C1 βοηθά στην θετική ανάδραση απαραίτητη για τη συγκράτηση των εύρους χαμηλής συχνότητας. ο τρανζίστορ pnp Το TR2 τροφοδοτεί το LED στον ακροδέκτη του συλλέκτη μαζί με μια υπολογισμένη αντίσταση σειράς R5 που περιορίζει το ρεύμα που εισέρχεται στο LED κάτω από τη μέγιστη βαθμολογία.

ο Αναβοσβήνει LED Η συχνότητα καθορίζεται σε κάποιο βαθμό από τη δική της αντίσταση αν και είναι ρυθμιζόμενη στο επιθυμητό επίπεδο επιλέγοντας ένα κατάλληλο μέγεθος για το Cl. Τα τρανζίστορ TRI και TR2 πρέπει να είναι ένα συμπληρωματικό ταίριασμα ώστε το κύκλωμα να λειτουργεί βέλτιστα.

ΣΥΝΕΛΕΥΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ

Καθένα από τα στοιχεία, με την αποτροπή της μπαταρίας, του διακόπτη και του LED, θα μπορούσε να συναρμολογηθεί πάνω από μια μήτρα μήκους 0,1 ιντσών, όπως φαίνεται παρακάτω, αν και ο πραγματικός σχεδιασμός μπορεί να εξαρτάται από την πραγματική κλίμακα των ανταλλακτικών που αγοράζει ο χρήστης.

Το θερμίστορ πρέπει να τοποθετηθεί μακριά από οποιαδήποτε πιθανή πηγή θερμότητας ή από τον κινητήρα. Θα πρέπει να είναι κοντά στο πάτωμα του αυτοκινήτου για ευκολότερη ανίχνευση των θερμοκρασιών των παγωμένων παγωμένων μπαλωμάτων σε δρόμους μόλις ένα πόδι κάτω.

Το θερμίστορ πρέπει να προστατεύεται από πιθανές πιτσιλιές νερού ή βροχή , επειδή το φαινόμενο ψύξης λόγω της εξάτμισης του νερού μπορεί να προκαλέσει ξαφνική πτώση της θερμοκρασίας του κάτω από την πραγματική θερμοκρασία περιβάλλοντος, οδηγώντας σε ψευδείς συναγερμούς.

Μια αποτελεσματική τοποθέτηση του θερμίστορ είναι στο πίσω μέρος του μπροστινού προφυλακτήρα, ωστόσο το ακόμη καλύτερο μέρος θα μπορούσε να προσδιοριστεί ανάλογα με τον τύπο του αυτοκινήτου. Μόλις βρεθεί η σωστή τοποθέτηση για το θερμίστορ, πρέπει να προσδιορίσετε την απόσταση καλωδίου που απαιτείται μεταξύ του θερμίστορ και του κυκλώματος ελέγχου.

Να είστε προσεκτικοί κατά τη συγκόλληση του καλωδίου επέκτασης στο θερμίστορ λόγω του γεγονότος ότι οι συγκολλημένοι σύνδεσμοι πρέπει να προστατεύονται χρησιμοποιώντας μανίκι για να προστατεύεται από την επαφή με το νερό. Το μανίκι με θερμοσυστελλόμενη ιδιότητα μπορεί να χρησιμεύσει ως η καλύτερη επιλογή.

Το θερμίστορ πρέπει να στερεωθεί στο φινίρισμα ενός κοντού πλαστικού σωλήνα για να διασφαλιστεί ότι ενώ επιτρέπεται η ροή του αέρα γύρω του, παραμένει μακριά από πιθανές πιτσιλιές νερού.

Σχεδόν οποιοδήποτε μικροσκοπικό πλαστικό κουτί μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περικλείει το κύκλωμα και επίσης να το τοποθετεί με ασφάλεια ακριβώς κάπου πίσω από το ταμπλό του αυτοκινήτου. Τρία σύνολα καλωδίων εξόδου πρέπει να τερματίσουν το κουτί μέσω μιας ροδέλας: μερικά καλώδια θα πάνε στην μπαταρία, 2 στο θερμίστορ και 2 στο LED.

Επιλέξτε μια τοποθεσία μέσα στην παύλα που μπορεί να είναι πιο κατάλληλη για την οπτικοποίηση του Αναβοσβήνει LED . Ανοίξτε μια τρύπα για να περάσετε τη λυχνία LED με τρόπο που επιτρέπει την εύκολη ώθηση μέσω ενός πλαστικού δακτυλίου.

Η λυχνία LED πρέπει να συνδέεται με ακρίβεια στο κύκλωμα έτσι ώστε το TR2 να είναι σε θέση να το ενεργοποιήσει σωστά με εμπρόσθια προκατάληψη.

Μπορείτε εύκολα να αναγνωρίσετε τον πείρο ανόδου LED μέσω ενός πολυμέτρου που βρίσκεται στο εύρος των ωμ. Πριν από την τελική εγκατάσταση του κυκλώματος μέσα στο αυτοκίνητο, τα αποτελέσματα πρέπει να επιβεβαιωθούν με πραγματική δοκιμή θερμοκρασίας πάγου.

ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ

Σπάστε λίγο πάγο μέσα σε ένα μπολ μέχρι να γίνει ημι-υγρό. Βεβαιωθείτε ότι ο πάγος είναι πραγματικά σε κατάσταση τήξης που θα παρέχει το απαιτούμενο επίπεδο 0 ° C για τη δοκιμή. Ακόμα να είστε σίγουροι επαληθεύστε τη θερμοκρασία χρησιμοποιώντας ένα θερμόμετρο εάν έχετε πρόσβαση σε αυτό.

Βυθίστε το θερμίστορ μέσα στον λιωμένο πάγο και ρυθμίστε την προεπιλεγμένη αντίσταση έως ότου η λυχνία LED αρχίσει να παλμά. Αφαιρέστε το θερμίστορ από το κρύο νερό και ίσως διαπιστώσετε ότι καθώς η θερμοκρασία στο θερμίστορ ανεβαίνει, το LED σταματά να αναβοσβήνει.

Εναλλακτικά, θα μπορούσατε ενδεχομένως να πάρετε μια διαφορετική θερμοκρασία για το κατώφλι που αναβοσβήνει στο LED.

Το κύκλωμα είναι αρκετά ανθεκτικό στις διακυμάνσεις τάσης τροφοδοσίας και δεν θα προκαλέσει το LED να αναβοσβήνει σε θερμοκρασίες εκτός από αυτό το σετ. Παρεμπιπτόντως, η αντίσταση R5 βοηθά επίσης να αποφευχθεί το LED να αναβοσβήνει συχνά κατά τη διάρκεια περιόδων όταν η θερμοκρασία του θερμίστορ είναι ακριβώς κοντά στο καθορισμένο επίπεδο. Αυτή η αντίσταση προσφέρει μια αργή διαδρομή εκφόρτισης για τον πυκνωτή.

Προσαρμογή του κυκλώματος

Σε περίπτωση που αισθανθείτε την ανάγκη τροποποίησης του κυκλώματος έτσι ώστε να επιτρέπει μια ηχητική προειδοποίηση αντί για ένα LED που αναβοσβήνει, μπορείτε απλά να κάνετε τα εξής.

Τροποποιήστε την τιμή C1 σε περίπου 0,1 μF (επιλέξτε την τιμή για την ιδανική σας συχνότητα) και αντικαταστήστε το R5 μαζί με το LED με ένα μικρό μεγάφωνο 80 ohm, το C1 σε αυτό το σημείο συνδέεται άμεσα με τον συλλέκτη TR2.

Για να έχετε ένα διπλό οπτικοακουστικό σήμα, κάντε την ακόλουθη προσαρμογή αλλά αλλάξτε επιπλέον το R4 με LED. Πρακτικά μπορεί να σας φανεί συναρπαστικό να βλέπετε ότι υπό πιθανές συνθήκες όπου ο πάγος πρόκειται να πιάσει τον δρόμο, το κύκλωμα ανταποκρίνεται γρήγορα και αρχίζει να σας σηματοδοτεί με την προειδοποίηση προειδοποίησης.