Mạch cảnh báo băng giá cho ô tô

Các thiết bị phản ứng với sự thay đổi của nhiệt độ khí quyển hoặc chất lỏng được chế tạo đơn giản do dễ dàng có sẵn các nhiệt điện trở. Mạch cảnh báo băng trên ô tô này giải thích cách thực hiện một nhiệt điện trở giống như một bộ chuyển đổi trong mạch liên tục nhấp nháy đèn cảnh báo ngay khi nhiệt độ khí quyển giảm xuống khoảng 0 ° C.

Tại sao đường đóng băng lại nguy hiểm

Băng, đặc biệt là băng đen, là một trong những trường hợp nguy hiểm nhất mà người lái xe có thể dễ dàng gặp phải trong những tháng lạnh giá. Ngay cả khi bên ngoài trời có vẻ không quá lạnh, tuyết vẫn có thể đổ xuống các đường phố, có thể trôi đi một cách chậm chạp. Băng đen có thể đặc biệt quá nguy hiểm vào ban đêm và buổi sáng, chủ yếu là vì nó có thể trông giống những con phố ẩm ướt thay vì băng giá. Băng đen cực kỳ khó nắm bắt, điều đó có nghĩa là đối với một chiếc xe, điều này có thể dễ dàng dẫn đến trượt bánh và tai nạn.

Hãy ghi nhớ điều này, mạch này đã được phát triển, có thể được áp dụng để nhận tín hiệu cảnh báo liên quan đến nhiệt độ có thể giảm xuống mức băng giá. Hoặc có lẽ, như đã giải thích trong dự án này, mạch có thể đã quen với việc người lái xe ô tô cẩn thận khi đi trên đường phố đông lạnh.

Thiết kế

Bên cạnh một vài bóng bán dẫn lưỡng cực , một loại npn và một loại pnp, mạch sử dụng thêm 3 dạng linh kiện bán dẫn khác. Trước hết, nhiệt điện trở , bao gồm một lượng nhỏ chất bán dẫn, thực sự là một kiểu thủy tinh có hệ số nhiệt độ âm (NTC) bị lật ngược.

Kích thước siêu nhỏ của nó giúp nó phản ứng nhanh chóng với sự thay đổi nhiệt độ trong khi lớp vỏ thủy tinh bảo vệ chất bán dẫn khỏi các đặc tính dẫn điện của chất lỏng mà nếu không có thể tạo ra kết quả sai lệch.

Quan sát rằng một n.t.c. nhiệt điện trở đi kèm với một điện trở tăng khi nhiệt độ giảm xuống. Ngoài ra, một op amp IC đó là loại 741 được khuyến nghị được sử dụng làm cảm biến thay đổi điện áp nhạy xung quanh cầu Wheatstone. Một nhánh cụ thể của nó bao gồm nhiệt điện trở.

Nhiệt điện trở có thể là bất kỳ điện trở nhiệt NTC 100K nào.

Cuối cùng, một Đèn LED được sử dụng như một chỉ báo sẽ nhấp nháy tín hiệu cảnh báo. Đèn này nhỏ gọn, chắc chắn và hầu như không tiêu thụ bất kỳ dòng điện nào để chiếu sáng.

Mô tả mạch

Toàn bộ mạch của báo động 'băng giá' được tiết lộ trong hình trên. Nó được điều khiển bởi điện áp từ pin ô tô 12V. Ngoài ra, đối với các ứng dụng khác, pin 9V có thể đủ để chạy mạch.

Về cơ bản, mạch được tạo thành từ một vài yếu tố được chia nhỏ bởi đường chấm. Ở bên trái của dòng này hiển thị nhiệt độ nhạy cảm Cầu Wheatstone, có đầu ra được phát hiện bởi op amp hoạt động giống như một bộ khuếch đại vi sai .

Về phía bên phải của đường chấm có một bộ dao động hai bóng bán dẫn làm dao động đèn LED ngay sau khi nhiệt điện trở kéo dài đến nhiệt độ đặt trước.

Cầu Wheatstone bao gồm các điện trở R1 và R2 cố định điện áp trên cực nghịch lưu của amp op ở mức khoảng 8V có tham chiếu đến đường nối đất (đối với pin 12V). VR1 đặt trước và nhiệt điện trở RTH1 tạo ra các nhánh thứ hai của cây cầu.

Điều này là do nhiệt điện trở là một đặc điểm kỹ thuật của NTC, bạn sẽ thấy khi nhiệt độ xuống, điện trở của nó tăng lên, làm cho điện áp ở chân 3 tăng tương ứng.

Khi điện áp này chỉ vượt qua mức tham chiếu của chân 2, đầu ra của amp op thay đổi trạng thái và chuyển từ khoảng 0 sang dương một số vôn.

Nhiệt độ nơi đầu ra chuyển động tích cực đáng kể có thể được xác định bằng cách tinh chỉnh VR1 đặt trước. Sự tăng nhanh điện áp ở đầu ra của op amp biến dao động mạch hiển thị ở phía bên phải của đường chấm. Điện trở R3 sử dụng điện áp này để chuyển đổi cơ sở của bóng bán dẫn TR1.

Tụ điện C1 giúp tạo ra phản hồi tích cực cần thiết để giữ các biên độ tần số thấp. Các bóng bán dẫn pnp TR2 cấp nguồn cho đèn LED trong đầu cực thu của nó cùng với điện trở nối tiếp được tính toán R5 để giới hạn dòng điện đi vào đèn LED ở mức thấp nhất.

Các LED nhấp nháy tần số được thiết lập ở một mức độ nhất định bằng điện trở của chính nó mặc dù nó có thể điều chỉnh đến mức mong muốn bằng cách chọn độ lớn thích hợp cho Cl. Các bóng bán dẫn TRI và TR2 cần phải là một đấu bổ sung để mạch hoạt động tối ưu.

LẮP RÁP MẠCH

Mỗi phần tử, trừ pin, công tắc và đèn LED, có thể được lắp ráp trên Veroboard ma trận 0,1 inch như minh họa bên dưới, mặc dù thiết kế thực sự có thể phụ thuộc vào quy mô thực tế của các bộ phận mà người dùng mua.

Điện trở nhiệt nên được đặt ở xa bất kỳ nguồn nhiệt nào có thể có hoặc từ động cơ. Nó phải ở gần sàn xe để dễ dàng cảm nhận nhiệt độ của các mảng băng giá lạnh trên những con đường chỉ cách đó một feet.

Điện trở nhiệt phải được che chắn khỏi nước bắn vào hoặc mưa , vì hiệu ứng làm lạnh do nước bay hơi có thể làm giảm nhiệt độ đột ngột xuống thấp hơn nhiệt độ thực tế xung quanh, dẫn đến báo động sai.

Vị trí hiệu quả của nhiệt điện trở là ở phía sau của cản trước, tuy nhiên, vị trí thậm chí tốt hơn có thể được xác định tùy thuộc vào loại xe. Khi đã tìm được vị trí chính xác cho nhiệt điện trở, bạn cần xác định khoảng cách dây cần thiết giữa nhiệt điện trở và mạch điều khiển.

Thận trọng khi hàn dây nối dài với nhiệt điện trở do thực tế là các mối nối hàn phải được bảo vệ bằng cách sử dụng kiểu dáng đẹp để che chắn chống tiếp xúc với nước. Ốp lưng có đặc tính co nhiệt có thể là lựa chọn tốt nhất.

Nhiệt điện trở phải được gắn chặt vào phần cuối của một ống nhựa ngắn để đảm bảo rằng trong khi không khí được phép lưu thông xung quanh nó, nó vẫn tránh được các tia nước có thể bắn vào.

Chỉ cần khoảng bất kỳ hộp nhựa nhỏ nào có thể được sử dụng để bao bọc mạch điện và cũng để định vị nó an toàn ngay đâu đó phía sau bảng điều khiển xe hơi. Ba bộ dây đầu ra phải kết thúc hộp thông qua một grommet: một vài dây sẽ đi đến pin, 2 đến nhiệt điện trở và 2 đến đèn LED.

Chọn một vị trí trong dấu gạch ngang có thể thích hợp nhất để hình dung LED nhấp nháy . Khoan một lỗ để luồn đèn LED theo cách cho phép dễ dàng đẩy qua một grommet bằng nhựa.

Đèn LED phải được nối chính xác với mạch để TR2 có thể bật chính xác với phân cực thuận.

Bạn có thể dễ dàng xác định chân cực dương của đèn LED thông qua một đồng hồ vạn năng được đặt thành dải ohms của nó. Trước khi lắp đặt mạch điện cuối cùng bên trong xe, kết quả phải được xác nhận bằng thử nghiệm nhiệt độ nước đá thực tế.

ĐỊNH LƯỢNG

Đập một ít đá vào trong bát cho đến khi đá chuyển sang dạng bán lỏng. Đảm bảo rằng nước đá thực sự đang trong tình trạng tan chảy sẽ cung cấp mức 0 ° C cần thiết cho thử nghiệm. Tuy nhiên, hãy chắc chắn xác minh nhiệt độ bằng nhiệt kế nếu bạn tiếp cận nó.

Nhúng nhiệt điện trở vào bên trong băng tan và tinh chỉnh điện trở đặt trước cho đến khi đèn LED bắt đầu phát xung. Lấy điện trở nhiệt ra khỏi nước lạnh và bạn có thể thấy rằng khi nhiệt độ trên điện trở nhiệt tăng lên thì đèn LED cuối cùng cũng ngừng nhấp nháy.

Ngoài ra, bạn có thể chọn một nhiệt độ khác cho ngưỡng nhấp nháy của đèn LED.

Mạch có khả năng chống chịu tốt với các biến thể điện áp cung cấp và sẽ không làm cho đèn LED nhấp nháy ở nhiệt độ ngoài bộ đó. Đồng thời, điện trở R5 cũng giúp tránh đèn LED nhấp nháy thường xuyên trong thời gian nhiệt độ nhiệt điện trở gần mức cài đặt. Điện trở này cung cấp một lộ trình phóng điện chậm chạp cho tụ điện.

Tùy chỉnh mạch

Trong trường hợp bạn cảm thấy cần phải sửa đổi mạch sao cho nó bật cảnh báo bằng âm thanh thay vì đèn LED nhấp nháy, bạn có thể chỉ cần thực hiện như sau.

Sửa đổi giá trị C1 thành khoảng 0,1µF (chọn giá trị của nó cho tần số lý tưởng của bạn) và thay thế R5 cùng với đèn LED bằng một loa nhỏ 80 ohm, C1 tại thời điểm này được kết hợp trực tiếp với bộ thu TR2.

Để có tín hiệu nghe nhìn kép, hãy thực hiện tùy chỉnh sau nhưng thay đổi thêm R4 bằng đèn LED. Trên thực tế, bạn có thể thấy thú vị khi thấy rằng trong các điều kiện có khả năng là băng sắp bám vào đường, mạch điện nhanh chóng phản hồi và bắt đầu báo hiệu cho bạn bằng cảnh báo cảnh báo.