Схема предупреждения обледенения автомобилей

Устройства, которые реагируют на изменения температуры атмосферы или жидкости, просты в изготовлении из-за легкой доступности термисторов. Схема предупреждения обледенения автомобиля объясняет, как реализовать термистор как преобразователь в цепи, который непрерывно мигает сигнальной лампой, как только температура воздуха падает примерно до 0 ° C.

Почему замерзающие дороги опасны

Лед, особенно гололед, является одним из наиболее опасных факторов, с которыми автомобилисты могут легко столкнуться в холодные месяцы. Даже когда на улице может быть не слишком холодно, снег все равно может выпадать на улицу, который может медленно размораживаться. Черный лед может быть слишком опасным в ночное время и в утренние часы, главным образом потому, что он может выглядеть как влажные улицы, а не ледяной. Черный лед невероятно труднодостижим, а это означает, что для автомобиля это может легко закончиться заносом и авариями.

Имея это в виду, была разработана эта схема, которую можно использовать для получения сигнала предупреждения. относительно температуры который может упасть до уровня мороза. Или, возможно, как объясняется в этом проекте, трасса может быть использована для предупреждения водителя автомобиля о замерзших улицах.

Дизайн

Помимо пары биполярные транзисторы , типа npn и pnp, в схеме дополнительно используются 3 других формы полупроводниковых устройств. Прежде всего, термистор , который содержит небольшое количество полупроводникового вещества, на самом деле представляет собой стеклянную капсулу с отрицательным температурным коэффициентом (NTC).

Его крошечные размеры помогают ему быстро реагировать на колебания температуры, а стеклянная крышка защищает полупроводник от электропроводных характеристик жидкостей, которые в противном случае могут привести к ошибочным результатам.

Обратите внимание, что n.t.c. Термистор имеет электрическое сопротивление, которое повышается при понижении температуры. Также операционный усилитель IC который является рекомендуемым типом 741 и используется в качестве чувствительного датчика изменения напряжения вокруг моста Уитстона. Одно из плеч состоит из термистора.

Термистор может быть любым термистором NTC 100K.

Наконец, Светодиодная лампа используется как индикатор который мигает предупреждающим сигналом. Этот светильник компактный, прочный и практически не потребляет ток для освещения.

Описание схемы

На рисунке выше показана вся схема «заморозки». Он приводится в действие напряжением от автомобильного аккумулятора 12 В. В качестве альтернативы, для других приложений может быть достаточно батареи 9 В для работы цепи.

Схема в основном состоит из пары элементов, разделенных пунктирной линией. Слева от этой строки отображается чувствительный к температуре Мост Уитстона, выходной сигнал которого определяется операционным усилителем, работающим как дифференциальный усилитель .

Справа от пунктирной линии находится двухтранзисторный генератор, который возбуждает светодиод, как только термистор достигает заданной температуры.

Мост Уитстона включает в себя резисторы R1 и R2, которые фиксируют напряжение на инвертирующей клемме операционного усилителя на уровне около 8 В относительно линии заземления (для батареи 12 В). Предустановка VR1 и термистор RTH1 образуют вторые плечи моста.

Это связано с тем, что термистор является спецификацией NTC, вы обнаружите, что при понижении температуры его сопротивление увеличивается, вызывая пропорциональное увеличение напряжения на выводе 3.

Поскольку это напряжение просто пересекает опорный уровень на контакте 2, выход операционного усилителя меняет состояние и переключается с нуля на некоторое положительное значение вольт.

Температуру, при которой выходной сигнал становится резко положительным, можно определить путем точной настройки предварительно установленного VR1. Быстрое повышение напряжения на выходе операционный усилитель поворачивает генератор Схема показана справа от пунктирной линии. Резистор R3 использует это напряжение для переключения базы транзистора TR1.

Конденсатор C1 помогает с положительной обратной связью, необходимой для удержания низкочастотных амплитуд. В pnp транзистор TR2 питает светодиод на своем выводе коллектора вместе с рассчитанным последовательным резистором R5, который ограничивает ток, входящий в светодиод, при максимальном номинальном значении.

В Светодиод мигает Частота определяется в определенной степени собственным сопротивлением, хотя ее можно регулировать до желаемого уровня путем выбора соответствующей величины для Cl. Транзисторы TRI и TR2 должны дополнять друг друга для оптимальной работы схемы.

ЦЕПНАЯ СБОРКА

Каждый из элементов, за исключением батареи, переключателя и светодиода, может быть собран на 0,1-дюймовой матричной плате Veroboard, как показано ниже, хотя реальный дизайн вполне может зависеть от фактического масштаба деталей, которые покупает пользователь.

Термистор следует размещать вдали от возможных источников тепла или двигателя. Он должен быть рядом с полом автомобиля, чтобы легче было определять температуру на обледенелых участках дороги всего в футе ниже.

Термистор должен быть защищен от возможных брызг воды или дождь , потому что эффект охлаждения из-за испарения воды может вызвать внезапное падение ее температуры ниже фактической температуры окружающей среды, что приведет к ложным срабатываниям.

Термистор эффективно размещается в задней части переднего бампера, однако, в зависимости от типа автомобиля, можно определить даже лучшее место. Как только будет найдено правильное размещение термистора, вам необходимо определить расстояние между проводами, которое необходимо между термистором и цепью управления.

Соблюдайте осторожность при пайке удлинительного провода к термистору, так как паяные соединения должны быть защищены гильзой для защиты от контакта с водой. Рукава с термоусадочным свойством могут быть лучшим вариантом.

Термистор должен быть вклеен в отделку короткой пластиковой трубки, чтобы воздух мог обтекать его, но не допускал попадания брызг воды.

Практически любую крошечную пластмассовую коробку можно использовать для закрытия цепи, а также для безопасного размещения ее где-нибудь за приборной панелью автомобиля. Три набора выходных проводов должны заканчиваться на коробке через втулку: пара проводов идет к батарее, 2 - к термистору и 2 - к светодиоду.

Выберите место в тире, которое может быть наиболее подходящим для визуализации Светодиод мигает . Просверлите отверстие, чтобы пропустить светодиод так, чтобы его можно было легко протолкнуть через пластиковую втулку.

Светодиод должен быть аккуратно присоединен к цепи, чтобы TR2 мог правильно его включить с прямым смещением.

Вы можете легко определить контакт анода светодиода с помощью мультиметра, настроенного на его диапазон сопротивления. Перед окончательной установкой контура внутри автомобиля результаты должны быть подтверждены фактическим тестированием температуры льда.

КАЛИБРОВКА

Разбейте немного льда в миске, пока он не станет полужидким. Убедитесь, что лед действительно тает, что обеспечивает необходимый для теста уровень 0 ° C. Тем не менее, чтобы убедиться, проверьте температуру с помощью термометра, если у вас есть доступ к нему.

Погрузите термистор в тающий лед и настраивайте предварительно установленный резистор, пока светодиод не начнет пульсировать. Выньте термистор из охлажденной воды, и вы можете обнаружить, что по мере увеличения температуры на термисторе светодиод, наконец, перестает мигать.

В качестве альтернативы, вы можете выбрать другую температуру для порога мигания светодиода.

Схема довольно устойчива к колебаниям напряжения питания и не будет вызывать мигание светодиода при температурах, отличных от заданной. Кстати, резистор R5 также помогает избежать частого мигания светодиода в периоды, когда температура термистора близка к установленному уровню. Этот резистор обеспечивает медленный разряд конденсатора.

Настройка схемы

Если вы чувствуете необходимость изменить схему так, чтобы она включала звуковое предупреждение вместо мигания светодиода, вы можете просто сделать следующее.

Измените значение C1 примерно на 0,1 мкФ (выберите его значение для вашей идеальной частоты) и замените R5 вместе со светодиодом на небольшой громкоговоритель 80 Ом, C1 на этом этапе напрямую соединяется с коллектором TR2.

Чтобы иметь двойной аудиовизуальный сигнал, выполните следующие настройки, но дополнительно измените R4 с помощью светодиода. На практике вам может показаться увлекательным то, что при вероятных условиях, когда лед вот-вот задет дорогу, трасса быстро реагирует и начинает предупреждать вас об опасности.