Dispositivos que reagem a variações na atmosfera ou 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 aviso assim que a temperatura atmosférica cai para cerca de 0 ° C.
Por que as estradas congeladas são perigosas
O gelo, especificamente o gelo negro, 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 especificamente muito perigoso à noite e de manhã, principalmente porque pode parecer ruas úmidas em vez de geladas. O gelo preto é incrivelmente evasivo, o que significa que, para um veículo, isso pode facilmente acabar derrapando e causando acidentes.
Tendo isso em mente foi desenvolvido este circuito, que pode ser aplicado para obter um sinal de alerta sobre a temperatura que pode cair para o nível de geada. Ou talvez, como explicado neste projeto, o circuito possa estar acostumado a alertar o motorista do carro em relação às ruas congeladas.
O design
Além de um par de transistores bipolares, um tipo npn e um pnp, o circuito emprega adicionalmente 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 pequenas dimensões o ajudam a reagir rapidamente às variações de temperatura, enquanto a tampa de vidro protege o semicondutor das características de condução elétrica de líquidos que podem criar resultados enganosos.
Observe que um termistor ntc vem com uma resistência elétrica que aumenta conforme a temperatura cai. Além disso, um amplificador operacional IC que é o tipo 741 recomendado é utilizado como sendo um sensor de mudança de tensão sensível em torno de uma ponte de Wheatstone. Um braço particular do qual consiste no termistor.
O termistor pode ser qualquer termistor NTC de 100K.
Finalmente, uma lâmpada LED é usada como um indicador que pisca o sinal de aviso. Esta luz é compacta, robusta e consome quase nenhuma corrente para iluminar.
Descrição do circuito
Todo o circuito do alarme de “geada” é revelado na figura acima. É acionado pela tensão da bateria do carro de 12V. Alternativamente, para outras aplicações, uma bateria de 9V pode ser suficiente para executar o circuito.
O circuito basicamente é composto de alguns elementos divididos pela linha pontilhada. À esquerda desta linha mostra a ponte de Wheatstone sensível à temperatura, 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 de Wheatstone inclui resistores R1 e R2 que fixam a tensão no terminal inversor do amplificador operacional em cerca de 8V com referência à linha de terra (para uma bateria de 12V). O preset VR1 e o termistor RTH1 criam os segundos braços da ponte.
Isso ocorre porque o termistor é uma especificação NTC, você descobrirá que à medida que a temperatura diminui, sua resistência aumenta, fazendo com que a tensão no pino 3 aumente proporcionalmente.
Como essa tensão apenas cruza o nível de referência do pino 2, a saída do amplificador operacional muda de status e passa de zero para alguns volts positivos.
A temperatura em que 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 transforma o circuito oscilador mostrado no lado direito da linha pontilhada. O resistor R3 usa esta tensão para comutar 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 calculado R5 que limita a corrente que entra no LED abaixo da classificação máxima.
A frequência de intermitência do LED 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.
CONJUNTO DE CIRCUITO
Cada um dos elementos, exceto a bateria, o interruptor e o LED, pode ser montado em um Veroboard de matriz de 0,1 polegada, conforme demonstrado abaixo, embora o verdadeiro design possa depender da escala real das peças adquiridas pelo usuário.
O termistor deve ser posicionado longe de qualquer possível fonte de calor ou do motor. Deve estar perto do piso do carro para facilitar a detecção das temperaturas das manchas geladas nas estradas apenas um pé abaixo.
O termistor deve ser protegido de possíveis respingos de água ou chuva, pois o efeito de resfriamento devido à evaporação da água pode causar queda repentina de sua temperatura abaixo da temperatura ambiente real, levando a falsos alarmes.
Uma colocação eficaz do termistor é na parte traseira do pára-choques dianteiro, no entanto, um local ainda melhor pode ser identificado dependendo do tipo de carro. Uma vez encontrado o posicionamento correto do termistor, 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 mangas para proteger contra o contato com a água. Mangas com propriedade termoencolhível podem servir como a melhor opção.
O termistor deve ser cimentado no acabamento de um tubo de plástico curto para garantir que, enquanto o ar flui ao seu redor, ele permanece distante de possíveis respingos de água.
Qualquer pequena caixa de plástico pode ser usada para fechar 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: um par de fios irá 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 uma forma que permita um fácil empurrão através de um ilhó de plástico.
O LED deve ser conectado com precisão ao circuito para que o TR2 seja capaz de ligá-lo corretamente com uma polarização direta.
Você pode identificar facilmente o pino do ânodo do LED através 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 ficar semi-líquido. Certifique-se de que o gelo esteja realmente em uma condição de derretimento que fornecerá o nível de 0 °C necessário para o teste. Ainda para ter certeza, verifique a temperatura usando um termômetro, se você 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, à medida que a temperatura no termistor sobe, o LED finalmente para de piscar.
Alternativamente, você pode optar por uma temperatura diferente para o limite de piscar do LED.
O circuito é bastante resistente a variações nas tensões de alimentação, e não fará com que o LED pisque em temperaturas diferentes daquela definida. A propósito, o resistor R5 também ajuda a evitar que o LED pisque com frequência durante os períodos em que a temperatura do termistor está próxima do nível definido. Este resistor oferece uma rota de descarga lenta para o capacitor.
Personalizando o Circuito
Caso você sinta a necessidade de modificar o circuito de forma que ele ative um aviso sonoro em vez de um LED piscando, você pode simplesmente fazer o seguinte.
Modifique o valor de C1 para cerca de 0,1µF (escolha seu valor para sua frequência ideal) e substitua R5 junto com o LED por um pequeno alto-falante de 80 ohm, C1 neste ponto se juntando diretamente ao coletor TR2.
Para ter um sinal audiovisual duplo, faça a seguinte personalização, mas altere adicionalmente R4 com um LED. Praticamente, você pode achar fascinante ver que, em condições prováveis em que o gelo está prestes a agarrar a estrada, o circuito responde rapidamente e começa a sinalizar com o aviso de alerta.
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FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
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