วงจรเตือนน้ำแข็งสำหรับรถยนต์

อุปกรณ์ที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในบรรยากาศหรือความร้อนของของไหลนั้นสร้างได้ง่ายเนื่องจากเทอร์มิสเตอร์ที่มีอยู่ง่าย วงจรเตือนน้ำแข็งในรถนี้อธิบายถึงวิธีการ ใช้เทอร์มิสเตอร์ เช่นเดียวกับตัวแปลงสัญญาณในวงจรที่กะพริบไฟเตือนอย่างต่อเนื่องทันทีที่อุณหภูมิบรรยากาศลดลงเหลือประมาณ 0 ° C

ทำไม Freezing Roads ถึงอันตราย

น้ำแข็งโดยเฉพาะน้ำแข็งสีดำเป็นหนึ่งในสถานการณ์ที่อันตรายที่สุดที่ผู้ขับขี่สามารถพบเห็นได้ง่ายในช่วงเดือนที่อากาศหนาวเย็น แม้ว่าข้างนอกจะดูไม่หนาวจัดเกินไป แต่หิมะก็ยังคงตกลงบนท้องถนนซึ่งอาจทำให้คลายตัวลงอย่างเชื่องช้า น้ำแข็งสีดำอาจอันตรายเกินไปโดยเฉพาะในเวลากลางคืนและตอนเช้าส่วนใหญ่เป็นเพราะอาจดูเหมือนถนนชื้นแทนที่จะเป็นน้ำแข็ง น้ำแข็งสีดำเป็นสิ่งที่เข้าใจยากอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งหมายความว่าสำหรับยานพาหนะอาจทำให้เกิดการลื่นไถลและอุบัติเหตุได้อย่างง่ายดาย

โปรดจำไว้ว่าวงจรนี้ได้รับการพัฒนาซึ่งสามารถนำไปใช้เพื่อรับสัญญาณแจ้งเตือน เกี่ยวกับอุณหภูมิ ซึ่งอาจลดลงถึงระดับน้ำค้างแข็ง หรือบางทีตามที่อธิบายไว้ในโครงการนี้วงจรอาจคุ้นเคยกับการเตือนคนขับรถเกี่ยวกับถนนที่เป็นน้ำแข็ง

การออกแบบ

นอกจากสอง ทรานซิสเตอร์สองขั้ว , ประเภท npn และ pnp นอกจากนี้วงจรยังใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อีก 3 รูปแบบ ก่อนอื่นไฟล์ เทอร์มิสเตอร์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับสารกึ่งตัวนำในปริมาณเล็กน้อยจริงๆแล้วเป็นลักษณะสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ (NTC) แบบแคปซูล

ขนาดที่เล็กช่วยให้สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็วในขณะที่ฝาแก้วปกป้องเซมิคอนดักเตอร์จากลักษณะการนำไฟฟ้าของของเหลวซึ่งอาจทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ทำให้เข้าใจผิดได้

สังเกตว่า n.t.c. เทอร์มิสเตอร์มาพร้อมกับความต้านทานไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง นอกจากนี้ไฟล์ สหกรณ์แอมป์ IC ซึ่งเป็นชนิดที่แนะนำ 741 ถูกใช้เป็นเซ็นเซอร์การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ละเอียดอ่อนรอบ ๆ สะพานวีทสโตน แขนข้างหนึ่งซึ่งประกอบด้วยเทอร์มิสเตอร์

เทอร์มิสเตอร์สามารถเป็นเทอร์มิสเตอร์ NTC ขนาด 100K ใดก็ได้

สุดท้ายก หลอดไฟ LED ใช้เป็นไฟแสดงสถานะ ซึ่งจะกะพริบสัญญาณเตือน แสงนี้มีขนาดกะทัดรัดทนทานและแทบจะไม่กินกระแสเลยในการส่องสว่าง

คำอธิบายวงจร

วงจรทั้งหมดของสัญญาณเตือน 'น้ำค้างแข็ง' ถูกเปิดเผยในรูปด้านบน แรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่รถยนต์ 12V หรือสำหรับแอปพลิเคชันอื่น ๆ แบตเตอรี่ 9V อาจเพียงพอที่จะเรียกใช้วงจร

โดยพื้นฐานแล้ววงจรประกอบด้วยองค์ประกอบสองสามอย่างที่แบ่งตามเส้นประ ทางด้านซ้ายของบรรทัดนี้จะแสดงไฟล์ ไวต่ออุณหภูมิ สะพานวีทสโตนซึ่งตรวจพบเอาต์พุตโดยแอมป์ op ที่ทำงานเหมือน เครื่องขยายเสียงที่แตกต่างกัน .

ทางด้านขวาของเส้นประจะมีออสซิลเลเตอร์ทรานซิสเตอร์สองตัวที่สั่น LED ทันทีที่เทอร์มิสเตอร์ขยายไปถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้

สะพานวีทสโตนประกอบด้วยตัวต้านทาน R1 และ R2 ซึ่งแก้ไขแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วกลับด้านของแอมป์ op ที่ประมาณ 8V โดยอ้างอิงกับสายกราวด์ (สำหรับแบตเตอรี่ 12V) VR1 ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าและเทอร์มิสเตอร์ RTH1 จะสร้างแขนที่สองของสะพาน

เนื่องจากเทอร์มิสเตอร์เป็นข้อกำหนดของ NTC คุณจะพบว่าเมื่ออุณหภูมิลดลงความต้านทานจะเพิ่มขึ้นทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ขา 3 เพิ่มขึ้นตามสัดส่วน

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้านี้ข้ามระดับอ้างอิงของพิน 2 เอาท์พุทของแอมป์ op จะเปลี่ยนสถานะและพลิกจากศูนย์ไปเป็นโวลต์บางส่วนเป็นบวก

อุณหภูมิที่เอาต์พุตเคลื่อนที่เป็นบวกอย่างมากสามารถพิจารณาได้จากการปรับแต่ง VR1 ที่ตั้งไว้ล่วงหน้า แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่เอาต์พุตของ op amp เปลี่ยน oscillator วงจรแสดงที่ด้านขวาของเส้นประ ตัวต้านทาน R3 ใช้แรงดันไฟฟ้านี้เพื่อสลับฐานของทรานซิสเตอร์ TR1

ตัวเก็บประจุ C1 ช่วยในการตอบสนองเชิงบวกที่จำเป็นในการเก็บแอมพลิจูดความถี่ต่ำ ทรานซิสเตอร์ pnp TR2 ให้พลังงาน LED ในเทอร์มินัลตัวสะสมพร้อมกับตัวต้านทานอนุกรมที่คำนวณได้ R5 ซึ่ง จำกัด กระแสที่เข้าสู่ LED ที่ต่ำกว่าพิกัดสูงสุด

LED กระพริบ ความถี่ถูกกำหนดขึ้นในระดับหนึ่งโดยความต้านทานของตัวเองแม้ว่าจะสามารถปรับได้ตามระดับที่ต้องการโดยเลือกขนาดที่เหมาะสมสำหรับ Cl ทรานซิสเตอร์ TRI และ TR2 จำเป็นต้องมีการจับคู่เสริมกันเพื่อให้วงจรทำงานได้อย่างเหมาะสมที่สุด

การประกอบวงจร

องค์ประกอบแต่ละอย่างยกเว้นแบตเตอรี่สวิตช์และไฟ LED สามารถประกอบเข้ากับ Veroboard เมทริกซ์ขนาด 0.1 นิ้วตามที่แสดงไว้ด้านล่างแม้ว่าการออกแบบที่แท้จริงอาจขึ้นอยู่กับขนาดจริงของชิ้นส่วนที่ผู้ใช้ซื้อ

เทอร์มิสเตอร์ควรอยู่ในตำแหน่งที่ห่างไกลจากแหล่งความร้อนที่เป็นไปได้หรือจากเครื่องยนต์ ควรอยู่ใกล้กับพื้นรถเพื่อให้ตรวจจับอุณหภูมิของแผ่นน้ำแข็งที่หนาวจัดบนถนนได้ง่ายขึ้นเพียงไม่กี่ฟุต

เทอร์มิสเตอร์จะต้องได้รับการป้องกันไม่ให้น้ำกระเซ็นหรือ ฝน เนื่องจากผลกระทบที่หนาวเย็นเนื่องจากการระเหยของน้ำอาจทำให้อุณหภูมิลดลงอย่างกะทันหันต่ำกว่าอุณหภูมิโดยรอบจริงซึ่งนำไปสู่การเตือนที่ผิดพลาด

ตำแหน่งที่มีประสิทธิภาพของเทอร์มิสเตอร์อยู่ที่ด้านหลังของกันชนหน้าอย่างไรก็ตามสามารถระบุตำแหน่งที่ดีกว่าได้ขึ้นอยู่กับประเภทของรถ เมื่อพบตำแหน่งที่ถูกต้องสำหรับเทอร์มิสเตอร์แล้วคุณต้องกำหนดระยะห่างของสายไฟที่ต้องการระหว่างเทอร์มิสเตอร์กับวงจรควบคุม

ใช้ความระมัดระวังขณะบัดกรีสายต่อเข้ากับเทอร์มิสเตอร์เนื่องจากข้อต่อที่บัดกรีต้องได้รับการป้องกันโดยใช้ปลอกหุ้มเพื่อป้องกันการสัมผัสกับน้ำ การหุ้มด้วยคุณสมบัติหดความร้อนอาจเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด

เทอร์มิสเตอร์จะต้องประสานเข้ากับส่วนปลายของท่อพลาสติกสั้น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าในขณะที่อากาศได้รับอนุญาตให้ไหลไปรอบ ๆ ตัวเทอร์มิสเตอร์จะต้องอยู่ห่างจากน้ำกระเซ็น

อาจใช้กล่องพลาสติกเล็ก ๆ เพื่อปิดวงจรและวางตำแหน่งไว้อย่างปลอดภัยที่ด้านหลังแผงหน้าปัดรถ สายเอาท์พุตสามชุดควรยุติกล่องผ่านปลอกยาง: สายไฟสองเส้นจะไปที่แบตเตอรี่ 2 ตัวไปยังเทอร์มิสเตอร์และ 2 ไปยัง LED

เลือกตำแหน่งภายในเส้นประที่อาจเหมาะสมที่สุดสำหรับการแสดงภาพไฟล์ LED กระพริบ . เจาะรูเพื่อส่งผ่าน LED ในลักษณะที่ทำให้กดผ่านวงแหวนพลาสติกได้ง่าย

LED ควรเชื่อมต่อกับวงจรอย่างถูกต้องเพื่อให้ TR2 สามารถเปิดได้อย่างถูกต้องโดยมีอคติไปข้างหน้า

คุณสามารถระบุพินแอโนด LED ได้อย่างง่ายดายผ่านมัลติมิเตอร์ที่ตั้งค่าเป็นช่วงโอห์ม ก่อนการติดตั้งวงจรภายในรถขั้นสุดท้ายจะต้องยืนยันผลลัพธ์ด้วยการทดสอบอุณหภูมิน้ำแข็งจริง

สอบเทียบ

ทุบน้ำแข็งเล็กน้อยในชามจนกลายเป็นของเหลว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าน้ำแข็งอยู่ในสภาพหลอมละลายซึ่งจะให้ระดับ 0 ° C ที่ต้องการสำหรับการทดสอบ ยังคงต้องแน่ใจว่าได้ตรวจสอบอุณหภูมิโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์หากคุณสามารถเข้าถึงได้

จุ่มเทอร์มิสเตอร์ลงในน้ำแข็งที่กำลังละลายและปรับตัวต้านทานที่ตั้งไว้อย่างละเอียดจนกระทั่ง LED เริ่มเต้นเป็นจังหวะ ถอดเทอร์มิสเตอร์ออกจากน้ำเย็นและคุณอาจพบว่าเมื่ออุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์เลื่อนขึ้น LED จะหยุดกะพริบในที่สุด

หรือคุณอาจใช้อุณหภูมิที่แตกต่างออกไปสำหรับเกณฑ์การกะพริบของ LED

วงจรค่อนข้างทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าและจะไม่ทำให้ LED กะพริบที่อุณหภูมินอกเหนือจากที่กำหนด อย่างไรก็ตามตัวต้านทาน R5 ยังช่วยหลีกเลี่ยงไม่ให้ LED กระพริบบ่อยๆในช่วงที่อุณหภูมิเทอร์มิสเตอร์ใกล้เคียงกับระดับที่ตั้งไว้ ตัวต้านทานนี้มีเส้นทางการปล่อยที่ช้าสำหรับตัวเก็บประจุ

การปรับแต่งวงจร

ในกรณีที่คุณรู้สึกว่าจำเป็นต้องแก้ไขวงจรเพื่อให้สามารถส่งเสียงเตือนแทนไฟ LED กะพริบคุณสามารถทำสิ่งต่อไปนี้ได้

แก้ไขค่า C1 เป็นประมาณ 0.1µF (เลือกค่าสำหรับความถี่ในอุดมคติของคุณ) และแทนที่ R5 พร้อมกับ LED ด้วยลำโพงขนาดเล็ก 80 โอห์ม C1 ณ จุดนี้จะเชื่อมต่อโดยตรงกับตัวสะสม TR2

หากต้องการมีสัญญาณภาพและเสียงคู่ให้ทำการปรับแต่งดังต่อไปนี้ แต่เปลี่ยน R4 เพิ่มเติมด้วย LED ในทางปฏิบัติคุณอาจพบว่ามันน่าสนใจที่ได้เห็นว่าภายใต้สภาวะที่น้ำแข็งกำลังจะเกาะถนนวงจรจะตอบสนองอย่างรวดเร็วและเริ่มส่งสัญญาณเตือนคุณด้วยการแจ้งเตือน