IJswaarschuwingscircuit voor auto's

Apparaten die reageren op variaties in atmosfeer of vloeistofwarmte zijn eenvoudig te construeren dankzij de gemakkelijke beschikbaarheid van thermistors. Dit waarschuwingscircuit voor auto-ijs legt uit hoe implementeer een thermistor als een transducer in een circuit dat continu een waarschuwingslampje laat knipperen zodra de atmosferische temperatuur daalt tot rond de 0 ° C.

Waarom bevroren wegen gevaarlijk zijn

IJs, en met name ijzel, is een van de gevaarlijkste omstandigheden die automobilisten gemakkelijk kunnen tegenkomen tijdens de koude maanden. Zelfs als het buiten misschien niet te koud lijkt, kan er toch sneeuw op de straten terechtkomen, die traag kan wegvriezen. IJzerijs kan met name 's nachts en' s ochtends te gevaarlijk zijn, vooral omdat het er misschien uitziet als vochtige straten in plaats van ijzig. IJzerijs is ongelooflijk ongrijpbaar, wat betekent dat dit voor een voertuig gemakkelijk kan leiden tot slippen en ongelukken.

Met dit in gedachten is dit circuit ontwikkeld, dat kan worden toegepast om een ​​waarschuwingssignaal te krijgen met betrekking tot de temperatuur die kunnen dalen tot vorstniveau. Of misschien, zoals uitgelegd in dit project, is het circuit misschien gewend om de automobilist te waarschuwen voor bevroren straten.

Het ontwerp

Behalve een paar bipolaire transistors , een npn- en een pnp-type, maakt de schakeling bovendien gebruik van 3 andere vormen van halfgeleiderapparaten. Allereerst de thermistor , die een kleine hoeveelheid halfgeleidende stof bevat, is eigenlijk een met glas ingekapselde negatieve temperatuurcoëfficiënt (NTC) -stijl.

Zijn kleine afmetingen helpen het om snel te reageren op temperatuurschommelingen, terwijl de glazen afdekking de halfgeleider beschermt tegen de elektrisch geleidende eigenschappen van vloeistoffen die anders misleidende resultaten zouden kunnen opleveren.

Merk op dat een n.t.c. thermistor wordt geleverd met een elektrische weerstand die stijgt naarmate de temperatuur daalt. Ook een op amp IC dat is de aanbevolen 741-soort die wordt gebruikt als een gevoelige spanningsveranderingssensor rond een Wheatstone-brug. Een specifieke arm hiervan bestaat uit de thermistor.

De thermistor kan elke 100K NTC-thermistor zijn.

Eindelijk een LED-lamp wordt gebruikt als indicator waarbij het waarschuwingssignaal knippert. Deze lamp is compact, stevig en verbruikt nauwelijks stroom om te verlichten.

Circuit Beschrijving

Het hele circuit van het 'vorst'-alarm wordt weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Hij wordt aangedreven door de spanning van de 12V auto-accu. Als alternatief kan voor andere toepassingen een 9V-batterij voldoende zijn om het circuit te laten werken.

De schakeling bestaat in feite uit een aantal elementen die zijn onderverdeeld door de stippellijn. Aan de linkerkant van deze regel staat het temperatuurgevoelig Wheatstone-brug, waarvan de uitvoer wordt gedetecteerd door de opamp die werkt als een differentiële versterker ​

Rechts van de stippellijn bevindt zich een twee-transistoroscillator die de LED oscilleert zodra de thermistor de vooraf ingestelde temperatuur bereikt.

De Wheatstone-brug bevat weerstanden R1 en R2 die de spanning op de inverterende terminal van de opamp vastleggen op ongeveer 8V ten opzichte van de aardingslijn (voor een 12V-batterij). De preset VR1 en de thermistor RTH1 vormen de tweede armen van de brug.

Dit komt omdat de thermistor een NTC-specificatie is, u zult merken dat naarmate de temperatuur daalt, de weerstand toeneemt, waardoor de spanning op pin 3 proportioneel stijgt.

Omdat deze spanning net het referentieniveau van pin 2 overschrijdt, verandert de uitgang van de opamp van status en flipt van ongeveer nul naar enkele volt positief.

De temperatuur waarbij de output dramatisch positief beweegt, zou kunnen worden bepaald door fijnafstelling van de preset VR1. De snelle toename van de spanning aan de uitgang van de op amp wordt oscillator circuit weergegeven aan de rechterkant van de stippellijn. Weerstand R3 gebruikt deze spanning om de basis van transistor TR1 te schakelen.

De condensator C1 helpt met de positieve feedback die essentieel is om de laagfrequente amplitudes vast te houden. De pnp-transistor TR2 voedt LED in zijn collectorterminal samen met een berekende serieweerstand R5 die de stroom die de LED binnenkomt onder de maximale classificatie beperkt.

De LED knippert frequentie wordt tot op zekere hoogte bepaald door zijn eigen weerstand, hoewel het instelbaar is op het gewenste niveau door een geschikte grootte voor Cl te kiezen. Transistors TRI en TR2 moeten een complementaire match zijn om het circuit optimaal te laten functioneren.

CIRCUIT MONTAGE

Elk van de elementen, met uitzondering van de batterij, schakelaar en de LED, zou kunnen worden gemonteerd over een 0,1 inch matrix Veroboard zoals hieronder wordt aangetoond, hoewel het werkelijke ontwerp heel goed kan afhangen van de werkelijke schaal van de onderdelen die door de gebruiker worden gekocht.

De thermistor moet ver weg van mogelijke warmtebronnen of van de motor worden geplaatst. Het moet dicht bij de vloer van de auto zijn om de temperaturen van de ijzige ijzige plekken op wegen net een meter lager te kunnen voelen.

De thermistor moet worden beschermd tegen mogelijke waterspetters of regen , omdat het koelende effect als gevolg van het verdampen van water een plotselinge daling van de temperatuur onder de werkelijke omgevingstemperatuur kan veroorzaken, wat kan leiden tot vals alarm.

Een effectieve plaatsing van de thermistor is aan de achterkant van de voorbumper, maar afhankelijk van het type auto kan een nog betere plaats worden geïdentificeerd. Zodra de juiste plaatsing voor de thermistor is gevonden, moet u de benodigde draadafstand tussen de thermistor en het regelcircuit bepalen.

Wees voorzichtig bij het solderen van de verlengdraad aan de thermistor, aangezien de soldeerverbindingen moeten worden beschermd met behulp van een beschermhuls tegen watercontact. Hoezen met warmtekrimpbare eigenschappen kunnen als de beste optie dienen.

De thermistor moet in de afwerking van een korte plastic buis worden gecementeerd om ervoor te zorgen dat, hoewel lucht eromheen kan stromen, deze op afstand blijft van mogelijke waterspatten.

Zowat elk klein plastic doosje kan worden gebruikt om het circuit te omsluiten en ook om het veilig ergens achter het autodashboard te plaatsen. Drie sets uitgangsdraden zouden de doos moeten beëindigen via een doorvoertule: een paar draden gaan naar de batterij, 2 naar de thermistor en 2 naar de LED.

Kies een locatie binnen het streepje die het meest geschikt is voor het visualiseren van het LED knippert ​Boor een gat in om de LED zo te laten passeren dat u deze gemakkelijk door een plastic doorvoertule kunt duwen.

De LED moet nauwkeurig op het circuit worden aangesloten, zodat deze TR2 deze correct kan inschakelen met een voorwaartse voorspanning.

U kunt de LED-anodepen gemakkelijk identificeren via een multimeter die is ingesteld op zijn ohm-bereik. Voordat het circuit definitief in de auto wordt geïnstalleerd, moeten de resultaten worden bevestigd met een daadwerkelijke ijstemperatuurtest.

KALIBRATIE

Smash een beetje ijs in een kom tot het half vloeibaar wordt. Zorg ervoor dat het ijs daadwerkelijk smelt, waardoor het vereiste 0 ° C-niveau voor de test wordt bereikt. Controleer voor de zekerheid de temperatuur met een thermometer als je er toegang toe hebt.

Dompel de thermistor onder in het smeltende ijs en stel de vooraf ingestelde weerstand af totdat de LED net begint te pulseren. Haal de thermistor uit het gekoelde water en het kan zijn dat als de temperatuur op de thermistor stijgt, de LED uiteindelijk stopt met knipperen.

Als alternatief zou je eventueel voor een andere temperatuur kunnen gaan voor de knipperdrempel van de led.

Het circuit is redelijk goed bestand tegen variaties in voedingsspanningen en zal er niet voor zorgen dat de LED knippert bij andere temperaturen dan die set. Overigens helpt weerstand R5 ook om te voorkomen dat de LED vaak knippert tijdens perioden dat de thermistortemperatuur net dicht bij het ingestelde niveau ligt. Deze weerstand biedt een trage ontladingsroute voor de condensator.

Het circuit aanpassen

Als u de behoefte voelt om het circuit zo te wijzigen dat het een hoorbare waarschuwing in plaats van een knipperende LED mogelijk maakt, kunt u eenvoudig het volgende doen.

Wijzig de C1-waarde naar ongeveer 0,1 µF (kies de waarde ervan voor uw ideale frequentie) en vervang R5 samen met de LED door een kleine luidspreker van 80 ohm, waarbij C1 op dit punt rechtstreeks wordt samengevoegd met de TR2-collector.

Om een ​​dubbel audiovisueel signaal te hebben, voert u de volgende aanpassingen uit, maar wijzigt u bovendien R4 met een LED. In de praktijk vindt u het misschien fascinerend om te zien dat onder waarschijnlijke omstandigheden, waar ijs de weg dreigt te grijpen, het circuit snel reageert en u begint te signaleren met de waarschuwing.