Circuito de alerta de gelo para automóveis

Dispositivos que reagem a variações na atmosfera ou no calor do fluido são simples de construir devido à fácil disponibilidade de termistores. Este circuito de aviso de gelo do carro explica como implementar um termistor como um transdutor em um circuito que pisca continuamente uma lâmpada de advertência assim que a temperatura atmosférica cai para cerca de 0 ° C.

Por que estradas congeladas são perigosas

O gelo, especificamente o gelo preto, está entre as circunstâncias mais perigosas que os motoristas podem facilmente encontrar durante os meses frios. Mesmo quando não parece muito frio lá fora, a neve ainda pode cair nas ruas, que pode descongelar lentamente. O gelo preto pode ser especialmente perigoso à noite e pela manhã, principalmente porque pode parecer ruas úmidas em vez de gelo. O gelo preto é incrivelmente evasivo, o que significa que para um veículo isso pode facilmente resultar em derrapagens e acidentes.

Tendo isso em mente, este circuito foi desenvolvido, o que pode ser aplicado para obter um sinal de alerta em relação à temperatura que pode cair para o nível de gelo. Ou talvez, conforme explicado neste projeto, o circuito possa estar acostumado a alertar o motorista do carro quanto às ruas congeladas.

O design

Além de alguns transistores bipolares , um tipo npn e um tipo pnp, o circuito adicionalmente emprega 3 outras formas de dispositivos semicondutores. Em primeiro lugar, o termistor , que envolve uma pequena quantidade de substância semicondutora, é na verdade um estilo de coeficiente de temperatura negativo (NTC) encapsulado em vidro.

Suas dimensões minúsculas o ajudam a reagir rapidamente às variações de temperatura, enquanto a tampa de vidro protege o semicondutor das características de condução elétrica dos líquidos que podem, de outra forma, criar resultados enganosos.

Observe que um n.t.c. termistor vem com uma resistência elétrica que aumenta conforme a temperatura cai. Além disso, um op amp IC que é o tipo recomendado 741 é utilizado como um sensor de mudança de tensão sensível em torno de uma ponte de Wheatstone. Um braço específico consiste no termistor.

O termistor pode ser qualquer termistor NTC 100K.

Finalmente, um Lâmpada LED é usada como um indicador que pisca o sinal de aviso. Esta luz é compacta, robusta e quase não consome corrente para iluminar.

Descrição do Circuito

Todo o circuito do alarme de 'geada' é revelado na figura acima. É movido pela tensão da bateria do carro de 12V. Como alternativa, para outras aplicações, uma bateria de 9 V pode ser suficiente para executar o circuito.

O circuito é basicamente composto de alguns elementos divididos pela linha pontilhada. À esquerda desta linha mostra o sensível à temperatura Ponte de Wheatstone, cuja saída é detectada pelo amplificador operacional operando como um amplificador diferencial .

À direita da linha pontilhada existe um oscilador de dois transistores que oscila o LED assim que o termistor se estende até a temperatura predefinida.

A ponte Wheatstone inclui resistores R1 e R2 que fixam a tensão no terminal inversor do amplificador operacional em cerca de 8 V com referência à linha de aterramento (para uma bateria de 12 V). O VR1 predefinido e o termistor RTH1 criam os segundos braços da ponte.

Isso ocorre porque o termistor é uma especificação NTC, você verá que, à medida que a temperatura diminui, sua resistência aumenta, fazendo com que a tensão no pino 3 aumente proporcionalmente.

Como essa tensão cruza o nível de referência do pino 2, a saída do amplificador operacional muda de status e muda de cerca de zero para alguns volts positivos.

A temperatura onde a saída se move dramaticamente positiva pode ser determinada pelo ajuste fino do VR1 predefinido. O rápido aumento da tensão na saída do amplificador operacional vira oscilador circuito mostrado no lado direito da linha pontilhada. O resistor R3 usa essa tensão para alternar a base do transistor TR1.

O capacitor C1 ajuda com o feedback positivo essencial para manter as amplitudes de baixa frequência. O transistor pnp TR2 alimenta o LED em seu terminal coletor junto com um resistor em série R5 calculado que limita a corrente que entra no LED abaixo da classificação máxima.

O LED piscando a frequência é estabelecida até certo ponto por sua própria resistência, embora seja ajustável ao nível desejado, escolhendo uma magnitude apropriada para Cl. Os transistores TRI e TR2 precisam ser uma combinação complementar para que o circuito funcione de maneira ideal.

MONTAGEM DO CIRCUITO

Cada um dos elementos, exceto a bateria, o interruptor e o LED, pode ser montado sobre um Veroboard de matriz de 0,1 polegada como demonstrado abaixo, embora o verdadeiro design possa depender da escala real das peças que são adquiridas pelo usuário.

O termistor deve ser posicionado longe de qualquer fonte de calor possível ou do motor. Deve estar próximo ao chão do carro para facilitar a detecção das temperaturas das manchas de gelo nas estradas apenas 30 centímetros abaixo.

O termistor deve ser protegido de possíveis salpicos de água ou chuva , porque o efeito de resfriamento devido à evaporação da água pode causar queda repentina de temperatura abaixo da temperatura ambiente real, levando a falsos alarmes.

Uma colocação eficaz do termistor é na parte traseira do pára-choque dianteiro, mas um lugar ainda melhor pode ser identificado dependendo do tipo de carro. Uma vez que o posicionamento correto para o termistor for encontrado, você precisa determinar a distância do fio necessária entre o termistor e o circuito de controle.

Tenha cuidado ao soldar o fio de extensão ao termistor, pois as juntas soldadas devem ser protegidas com luvas para evitar o contato com a água. Mangas com propriedade termoencolhível podem ser a melhor opção.

O termistor deve ser cimentado no acabamento de um tubo de plástico curto para garantir que, embora o ar possa fluir ao seu redor, ele permaneça afastado de possíveis respingos de água.

Praticamente qualquer caixa de plástico minúscula pode ser usada para encerrar o circuito e também para posicioná-lo com segurança em algum lugar atrás do painel do carro. Três conjuntos de fios de saída devem terminar a caixa por meio de um ilhó: alguns fios irão para a bateria, 2 para o termistor e 2 para o LED.

Escolha um local dentro do traço que possa ser mais apropriado para visualizar o LED piscando . Faça um furo para passar o LED de forma que permita um fácil empurrão através de um anel isolante de plástico.

O LED deve ser conectado com precisão ao circuito para que TR2 seja capaz de ligá-lo corretamente com uma polarização direta.

Você pode identificar facilmente o pino do ânodo do LED por meio de um multímetro configurado para sua faixa de ohms. Antes da instalação final do circuito dentro do carro, os resultados devem ser confirmados com um teste real de temperatura do gelo.

CALIBRAÇÃO

Esmague um pouco de gelo dentro de uma tigela até que fique semilíquido. Certifique-se de que o gelo esteja realmente derretendo, o que fornecerá o nível de 0 ° C necessário para o teste. Ainda para ter certeza verifique a temperatura usando um termômetro se tiver acesso a ele.

Mergulhe o termistor dentro do gelo derretido e ajuste o resistor predefinido até que o LED comece a pulsar. Remova o termistor da água gelada e você pode descobrir que, conforme a temperatura no termistor sobe, o LED finalmente pára de piscar.

Alternativamente, você poderia escolher uma temperatura diferente para o limite de piscar do LED.

O circuito é bastante resistente a variações de tensão de alimentação e não fará com que o LED pisque em temperaturas diferentes daquela configurada. A propósito, o resistor R5 também ajuda a evitar que o LED pisque frequentemente durante os períodos em que a temperatura do termistor está perto do nível definido. Este resistor oferece uma rota de descarga lenta para o capacitor.

Personalizando o Circuito

Caso sinta a necessidade de modificar o circuito de forma a permitir um aviso sonoro em vez de um LED piscando, basta fazer o seguinte.

Modifique o valor C1 para cerca de 0,1 µF (escolha seu valor para sua frequência ideal) e substitua R5 junto com o LED por um alto-falante pequeno de 80 ohms, C1 neste ponto sendo conectado diretamente ao coletor TR2.

Para ter um sinal audiovisual duplo, faça a personalização a seguir, mas, adicionalmente, troque R4 por um LED. Praticamente você pode achar fascinante ver que sob condições prováveis ​​em que o gelo está prestes a pegar a estrada, o circuito responde rapidamente e começa a sinalizar para você um alerta de alerta.