Circuito de advertencia de hielo para automóviles

Los dispositivos que reaccionan a las variaciones en la atmósfera o al calor de los fluidos son simples de construir debido a la fácil disponibilidad de termistores. Este circuito de advertencia de hielo del automóvil explica cómo implementar un termistor como un transductor en un circuito que hace parpadear continuamente una lámpara de advertencia tan pronto como la temperatura atmosférica desciende a alrededor de 0 ° C.

Por qué las carreteras heladas son peligrosas

El hielo, específicamente el hielo negro, se encuentra entre las circunstancias más peligrosas con las que los automovilistas pueden encontrarse fácilmente durante los meses fríos. Incluso cuando puede que no parezca demasiado frío afuera, la nieve puede caer en las calles, que puede descongelarse lentamente. El hielo negro puede ser específicamente demasiado peligroso durante la noche y las horas de la mañana, principalmente porque puede parecer calles húmedas en lugar de heladas. El hielo negro es increíblemente esquivo, lo que significa que para un vehículo esto puede terminar fácilmente derrapando y causando accidentes.

Teniendo esto en cuenta, se desarrolló este circuito, que se puede aplicar para obtener una señal de alerta. con respecto a la temperatura que puede caer al nivel de las heladas. O quizás, como se explica en este proyecto, el circuito puede estar acostumbrado a advertir al conductor del automóvil sobre calles congeladas.

El diseño

Además de un par de transistores bipolares , un tipo npn y pnp, el circuito además emplea otras 3 formas de dispositivos semiconductores. En primer lugar, el termistor , que involucra una pequeña cantidad de sustancia semiconductora, es en realidad un estilo de coeficiente de temperatura negativo (NTC) encapsulado en vidrio.

Sus pequeñas dimensiones lo ayudan a reaccionar rápidamente a las variaciones de temperatura, mientras que la cubierta de vidrio protege al semiconductor de las características de conducción eléctrica de los líquidos, que de otro modo pueden generar resultados engañosos.

Observe que un n.t.c. El termistor viene con una resistencia eléctrica que aumenta a medida que baja la temperatura. Además, un amplificador operacional IC que es el tipo 741 recomendado, se utiliza como sensor de cambio de voltaje sensible alrededor de un puente de Wheatstone. Un brazo particular del cual consiste en el termistor.

El termistor puede ser cualquier termistor NTC de 100K.

Finalmente, un La lámpara LED se utiliza como indicador. que parpadea la señal de advertencia. Esta lámpara es compacta, robusta y apenas consume corriente para iluminar.

Descripción del circuito

El circuito completo de la alarma de 'heladas' se revela en la figura anterior. Es impulsado por el voltaje de la batería del automóvil de 12V. Alternativamente, para otras aplicaciones, una batería de 9V podría ser suficiente para hacer funcionar el circuito.

El circuito se compone básicamente de un par de elementos desglosados ​​por la línea de puntos. A la izquierda de esta línea se muestra el sensible a la temperatura Puente de Wheatstone, cuya salida es detectada por el amplificador operacional que opera como un Amplificador diferencial .

Hacia la derecha de la línea de puntos existe un oscilador de dos transistores que hace oscilar el LED tan pronto como el termistor se extiende a la temperatura preestablecida.

El puente de Wheatstone incluye resistencias R1 y R2 que fijan el voltaje en el terminal inversor del amplificador operacional en alrededor de 8 V con referencia a la línea de tierra (para una batería de 12 V). El VR1 preestablecido y el termistor RTH1 crean los segundos brazos del puente.

Esto se debe a que el termistor es una especificación NTC, y encontrará que a medida que baja la temperatura, su resistencia aumenta, lo que hace que el voltaje en el pin 3 aumente proporcionalmente.

Como este voltaje cruza el nivel de referencia del pin 2, la salida del amplificador operacional cambia de estado y pasa de cero a algunos voltios positivos.

La temperatura donde la salida se mueve dramáticamente positiva podría determinarse mediante el ajuste fino del VR1 preestablecido. El rápido aumento de voltaje a la salida del amplificador operacional gira oscilador circuito que se muestra en el lado derecho de la línea de puntos. La resistencia R3 usa este voltaje para cambiar la base del transistor TR1.

El condensador C1 ayuda con la retroalimentación positiva esencial para mantener las amplitudes de baja frecuencia. los transistor pnp TR2 alimenta el LED en su terminal colector junto con una resistencia en serie calculada R5 que limita la corriente que ingresa al LED por debajo de la clasificación máxima.

los LED parpadeando La frecuencia se establece en cierta medida por su propia resistencia, aunque se puede ajustar al nivel deseado eligiendo una magnitud apropiada para Cl. Los transistores TRI y TR2 deben ser una combinación complementaria para que el circuito funcione de manera óptima.

MONTAJE DEL CIRCUITO

Cada uno de los elementos, salvo la batería, el interruptor y el LED, podría ensamblarse sobre una Veroboard de matriz de 0,1 pulgadas como se muestra a continuación, aunque el verdadero diseño puede depender de la escala real de las piezas que compra el usuario.

El termistor debe colocarse lejos de cualquier posible fuente de calor o del motor. Debe estar cerca del piso del automóvil para detectar más fácilmente las temperaturas de los parches helados en las carreteras a solo un pie de distancia.

El termistor debe estar protegido contra posibles salpicaduras de agua o lluvia , porque el efecto de enfriamiento debido a la evaporación del agua puede causar una caída repentina de la temperatura por debajo de la temperatura real del entorno, lo que genera falsas alarmas.

Una ubicación efectiva del termistor es en la parte trasera del parachoques delantero, sin embargo, se podría identificar un lugar aún mejor según el tipo de automóvil. Una vez que se encuentra la ubicación correcta para el termistor, debe determinar la distancia de cable necesaria entre el termistor y el circuito de control.

Tenga cuidado al soldar el cable de extensión al termistor debido al hecho de que las uniones soldadas deben protegerse con mangas para proteger contra el contacto con el agua. Las fundas con propiedades termocontraíbles pueden ser la mejor opción.

El termistor debe estar cementado en el acabado de un tubo de plástico corto para garantizar que, mientras se permite que el aire fluya a su alrededor, se mantenga alejado de posibles salpicaduras de agua.

Se puede usar casi cualquier caja de plástico pequeña para encerrar el circuito y también para colocarlo de manera segura en algún lugar detrás del tablero del automóvil. Tres juegos de cables de salida deben terminar la caja a través de un ojal: un par de cables irán a la batería, 2 al termistor y 2 al LED.

Elija una ubicación dentro del tablero que pueda ser la más apropiada para visualizar la LED parpadeando . Taladre un agujero para pasar el LED de manera que permita empujarlo fácilmente a través de un ojal de plástico.

El LED debe estar conectado con precisión al circuito para que TR2 pueda encenderlo correctamente con polarización directa.

Puede identificar fácilmente el pin del ánodo LED a través de un multímetro ajustado a su rango de ohmios. Antes de la instalación final del circuito dentro del automóvil, los resultados deben confirmarse con una prueba de temperatura del hielo real.

CALIBRACIÓN

Machaca un poco de hielo dentro de un bol hasta que se vuelva semilíquido. Asegúrese de que el hielo se esté derritiendo, lo que proporcionará el nivel de 0 ° C requerido para la prueba. Aún así, asegúrese de verificar la temperatura con un termómetro si tiene acceso a él.

Sumerge el termistor dentro del hielo derretido y ajusta la resistencia preestablecida hasta que el LED comience a parpadear. Retire el termistor del agua fría y puede encontrar que a medida que la temperatura del termistor sube, el LED finalmente deja de parpadear.

Alternativamente, podría optar por una temperatura diferente para el umbral de parpadeo del LED.

El circuito es bastante resistente a las variaciones de voltaje de suministro y no hará que el LED parpadee a temperaturas distintas a las establecidas. Por cierto, la resistencia R5 también ayuda a evitar que el LED parpadee con frecuencia durante los períodos en que la temperatura del termistor está cerca del nivel establecido. Esta resistencia ofrece una ruta de descarga lenta para el condensador.

Personalización del circuito

En caso de que sienta la necesidad de modificar el circuito de modo que active una advertencia audible en lugar de un LED parpadeante, simplemente puede hacer lo siguiente.

Modifique el valor C1 a alrededor de 0.1µF (elija su valor para su frecuencia ideal), y sustituya R5 junto con el LED con un pequeño altavoz de 80 ohmios, C1 en este punto se une directamente con el colector TR2.

Para tener una señal audio-visual doble, realice la siguiente personalización, pero además cambie R4 con un LED. Prácticamente, puede resultarle fascinante ver que, en condiciones probables en las que el hielo está a punto de adherirse a la carretera, el circuito responde rápidamente y comienza a señalizarlo con la advertencia de alerta.