ДЕТЕКТОР ГОЛОЛЕДИЦЫ – Введение в электронику

May 29, 2014 by admin Комментировать »

Зима со своими туманами, заморозками ц гололедицей таит опасности, которые не сразу Заметишь из теплой кабины автомобиля. Эта схема позволит вам всегда оставаться бдительным и предупредит вас о появлении гололедицы.

Принцип действия

Терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, помещенный в зонд, непрерывно измеряет температуру воздуха за окном.

Устройство содержит два компаратора, исследующих три диапазона температуры:

•          выше 1 °С;

•          в пределах между 0 и 1 °С;

·. ниже О °С.

Индикацию соответствующих температурных диапазонов осуществляют три светодиода: зеленый, желтый и красный.

Работа схемы Питание схемы

Измерение температуры с высокой точностью требует, чтобы напряжение питания было хорошо стабилизировано. Однако аккумуляторная батарея автомобиля не обеспечивает достаточной стабильности.

Это связано, в первую очередь, с состоянием аккумулятора (степенью его разряженности). На стабильность влияют и постоянные изменения режима работы двигателя. Генератор переменного тока автомашины также не отличается стабильностью.

Перечисленные факторы обусловили применение в устройстве интегрального стабилизатора напряжения – 7810, формирующего напряжение в 10 В (рис. 4.111).

Диод D1 защищает схему от неправильного подключения к питанию. Конденсаторы С2 и СЗ осуществляют дополнительную фильтрацию питающего напряжения соответственно по низким и высоким частотам.

Измерение температуры

Величина сопротивления терморезистора R11 уменьшается при увеличении температуры окружающего воздуха и увеличивается – при уменьшении. Поэтому в точке соединения терморезистора R11 с резистором R7 имеем напряжение 5-6 В, когда зонд помещен в среду

Рис. 4.111. Принципиальная схема детектора гололедицы с температурой, близкой к нулевой. При понижении температуры напряжение увеличивается.

Терморезистор подключен непосредственно к прямым (неинвертирующим) входам двух компараторов D2A и D2B. Напряжения на их инвертирующих входах определяются потенциометрами R9 и R10 и могут изменяться в широких пределах’

Сравнение потенциалов

Напряжения на инвертирующих входах компараторов определяют пороги их переключения, причем порог компаратора D2B немного выше порога компаратора D2A. В этих условиях могут наблюдаться три ситуации (рис. 4.112):

1.        Температура выше 1 °С. У обоих компараторов потенциал инвертирующего входа выше потенциала прямого входа – на выходах обоих компараторов одновременно будет низкий уровень напряжения.

2.        Температура между 0 и 1 °С. У компаратора D2A потенциал прямого входа выше потенциала инвертирующего входа – на выходе этого компаратора высокий уровень напряжения; состояние компаратора D2B не изменится.

3.        Температура ниже О °С. У компаратора D2B потенциал прямого входа выше потенциала инвертирующего входа и на его выходе также появится высокий уровень напряжения. Резисторы R5 и R6 (имеющие большое сопротивление), образуют цепь положительной обратной связи и обеспечивают работу компараторов в режиме триггеров Шмитта с малым значением гистерезиса. Этим достигается устойчивость переключения состояний компараторов.

Светодиодная индикация

Выходы компараторов соединяются соответственно со входами В и А интегральной схемы дешифратора D3 типа CD4028.

Напоминаем, что функция данного дешифратора заключается в преобразовании двоично-десятичного кода (BCD), подаваемого на его входы А, В, С и D, в позиционный десятиразрядный код, то есть в формировании на одном из своих выходов S0-S9 высокого уровня напряжения. Входы С и D соединены с низким уровнем, так что дешифратор реагирует только на комбинации уровней на входах В и А (00, 01, 10 и 11) и выдает высокие уровни на выходы SO, SI, S2 и S3.

Определяемым температурным диапазонам соответствуют следующие комбинации уровней на входах В и А:

Рис. 4.112. Временные диаграммы работы детектора гололедицы

. t > 1 °С            : 00;

• 0°C<t< 1°С: 10;

.t<0°C          :   И.

При этих комбинациях появляются высокие уровни на выходах >0, S2 и S3 и включаются светодиоды VD2 – зеленый, VD3 – жей и VD4 – красный. Резистор R8 ограничивает ток светодиодов еличиной 10-15 мА.

Монтаж устройства

Печатная плата (рис. 4.113) не слишком насыщена проводникам и ее изготовление не вызовет затруднений. Во время монтая (рис. 4.114) обратите внимание на установку компонентов, имев щих полярность. При изготовлении температурного зсщда особен* тщательно следите за герметичностью. Зонд необходимо поместить сн ружи автомашины, впереди и на достаточном удалении от двйгател чтобы он не нагревался от него. Зонд подвержен воздействию влаг поэтому терморезистор целесообразно снабдить металлической оболо1 кой (рис. 4.115). Для подключения следует использовать экранирова] ный соединительный провод. Проследите, чтобы его центральная жш не касалась металлической оболочки. Эпоксидная смола, заполняющг оболочку, обеспечит электрическую изоляцию и герметичность.

Порядок регулировки схемы следующий. Положим в стакан вод два-три кубика льда. Через несколько минут температура жидкост станет равна нулю. Поместим зонд в жидкость. Курсоры обоих поте! циометров нужно установить в крайнее левое положение, поворач1 вая против часовой стрелки. При включении схемы будет наблюдат] ся свечение только красного светодиода VD4.

Медленно поворачиваем курсор потенциометра R10 по часово стрелке до тех пор, пока не зажжется желтый светодиод VD3 и к погаснет красный – VD4.

Теперь следует подождать, когда лед растает. Когда температур достигнет 1 °С, начинаем вращать (также очень медленно) курсо потенциометра R9 по часовой стрелке, чтобы зажегся зеленый свете диод VD2 и погас желтый – VD3.

Рис. 4.113. Чертеж печатной платы детектора гололедицы

Рис. 4.114. Схема размещения элементов детектора гололедицы

Рис. 4.115. Температурный зонд

Рис. 4.116. Общий вид собранного детектора гололедицы

Калибровка детектора гололедицы закончена, и устройство мой но устанавливать на машине.

Общий вид устройства показан на ри£, 4.116. Его элементы пер» числены в табл. 4.27.

Таблица 4.27. Перечень элементов детектора гололедицы

Источник: Фигьера Б., Кноэрр Р., Введение в электронику: Пер. с фр. М.: ДМК Пресс, 2001. – 208 с.: ил. (В помощь радиолюбителю).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты