КОНТРОЛЕР ЛАМП АВТОМОБИЛЯ
В. ХРОМОВ, г. Красноярск
В журнале "Радио " был опубликован ряд статей, посвященных устройствам контроля исправности бортовых ламп накаливания. Ниже описано интересное контролирующее устройство с датчиками в виде самодельных герконовых реле.
Датчиком в контролирующих устройствах обычно служит токоизмерительный резистор [1; 2], что нередко ограничивает их применение, например, из-за большого падения напряжения в контролируемой цепи и бесполезной мощности, рассеиваемой датчиком тока. В [3] эти недостатки сведены к минимуму, но путем усложнения схемы.
В предлагаемом устройстве применен иной способ контроля тока в цепи ламп - релейный, использующий гистерезис электромагнитного реле и присущий лампе накаливания пусковой импульс тока при ее включении. Этот способ позволяет уменьшить падение напряжения в контролируемой цепи до пренебрежимо малого значения. В отличие от описанных ранее устройств, оно индицирует три состояния ламп.
Принципиальная схема контролера ламп стоп-сигнала представлена на рис. 1. Датчиком тока служит герконовое реле К1, обмотка которого включена последовательно в цепь сигнальных ламп HL2, HL3. На логических элементах DD1.1, DD1.2 собран управляемый генератор импульсов с периодом около 0,5 с. Элемент DD1.3 - электронный переключатель, срабатывающий с временной задержкой. Транзистор VT1 - усилитель тока, нагруженный светодиодом HL1.
Рис. 1
Когда педаль тормоза не нажата и контакты SF1, связанные с ней, разомкнуты, работает только генератор импульсов. Нижний по схеме вход элемента DD1.3 через резисторы R4, R5 соединен с общим проводом. Поэтому импульсы через этот элемент не проходят и на его выходе - высокий уровень. Низкий уровень на выходе инвертора DD1.4 закрывает транзистор VT1 - светодиод HL1 выключен.
При нажатии на педаль тормоза она замыкает контакты SF1 и ток от бортовой сети начинает протекать через предохранитель FU1 автомобиля, обмотку К1 и лампы HL2, HL3. Если при этом обе лампы исправны, то их пусковой ток, хоть и краткий, но больший номинального почти в десять раз, приводит к надежному срабатыванию реле К1.
Контакты К1.1 геркона замыкаются, напряжение питания с резистивного делителя R1R2 через диод VD1 поступает на объединенные входы элемента DD1.1 и блокирует работу генератора, причем на выходе элемента DD1.2 фиксируется высокий уровень. Номиналы резисторов R1, R2 выбраны таким образом, чтобы при сравнительно небольшом токе через геркон напряжение, снимаемое с делителя, соответствовало единичному уровню.
Через короткий промежуток времени ток в цепи ламп уменьшится до номинального значения, но геркон К1.1 остается замкнутым, поскольку номинальный ток двух ламп HL2 и HL3 больше тока отпускания реле К1.
По истечении времени т=R4*С2 (около секунды) с момента нажатия на педаль тормоза напряжение на конденсаторе С2 увеличивается до порога переключения элемента DD1.3. На выходе элемента появляется низкий, а на выходе инвертора DD1.4 - высокий уровень, открывающий транзистор VT1. Светодиод включается, индицируя исправность ламп.
После отпускания педали гаснут лампы HL2, HL3, обесточивается обмотка К1 и геркон размыкается, разрешая работу генератора. Его импульсы периодически закрывают транзистор VT1, поэтому светодиод мигает.
Конденсатор С2 разряжается через резистор R4, обмотку реле К1 и лампы HL2, HL3, и через некоторое время, когда напряжение на нем уменьшится до порога переключения элемента DD1.3, импульсы перестанут проходить на вход инвертора. Транзистор открываться не будет, светодиод погаснет. Такой режим индикации позволяет убедиться в исправности ламп и одновременно в работе генератора.
Если же при нажатии на педаль тормоза неисправной оказалась одна лампа (перегорела или нарушился контакт в патроне), то реле сначала сработает под действием пускового тока второй - исправной - лампы. Но номинального тока одной лампы недостаточно для удержания геркона замкнутым, и он размыкается. Этот процесс длится несколько десятков миллисекунд и на индикации никак не отражается. Через секунду элемент DD1.3 начнет пропускать импульсы от генератора и светодиод начнет мигать. При отпускании педали тормоза процесс аналогичен рассмотренному выше.
В случае, когда одна задругой вышли из строя обе лампы или произошел обрыв цепи их питания, геркон вообще не замкнется и светодиод будет мигать, как и при одной неисправной лампе. Случается, что перегорает предохранитель FU1 (или окисляются его контакты). Тогда питающее напряжение не поступает на устройство и при нажатии на педаль тормоза индикация отсутствует полностью.
В качестве индикатора можно, конечно, использовать и лампу накаливания, однако надежность светодиода выше. В контролере применены резисторы С2-ЗЗН, ОМЛТ; конденсаторы - керамические, КМ-5, КМ-6, а оксидный - К50-35. Вместо К561ЛА7 подойдет микросхема КР1561ЛА7. Транзистор КТ315Г заменим любым кремниевым п-р-п транзистором, например, КТ501Г-КТ501Е.
Геркон - КЭМ-1; его обмотка содержит девять витков медного обмоточного провода ПЭВ-2 0,8. Если применен геркон меньших размеров, то число витков нужно уменьшить, ориентировочно в 1,5...2 раза.
Розетка разъема Х1 - РГ1Н-1-3, а вставка - РШ2Н-1-17. При замене разъема на другой необходимо учитывать условия его работы - вибрацию и удары, повышенные влажность и температуру. Разъемы Х2 и ХЗ, рассчитанные на большой ток, использованы автомобильные; допустимо заменить их винтовыми зажимами.
Светодиод АЛ307М лучше заменить на более яркий L-53SRC-E фирмы Kingbright. Конструктивно устройство собрано на монтажной плате с разводкой проводом МГТФ сечением 0,07 мм2 и помещено в подходящую изоляционную коробку. Колодка разъема Х1 закреплена в торцевой ее части.
Для изготовления реле подбирают или склеивают из плотной бумаги трубку с таким расчетом, чтобы геркон легко в нее входил. Годятся жесткие трубки и из любого другого немагнитного материала - металла или пластмассы. На трубку наматывают обмотку так, чтобы осевая длина обмотки была несколько меньше длины баллона геркона, и промазывают эпоксидным клеем. Выводы укорачивают до 8... 10 мм и облуживают для монтажа на плату.
Проводники, соединяющие обмотку реле с системой электрооборудования автомобиля, должны иметь сечение, не меньшее (а лучше, чуть большее), чем у проводов к лампам. Контролер следует размещать возможно ближе к контактам SF1 и надежно крепить. Светодиод монтируют на приборном щитке.
При налаживании контролера, подключенного к автомобилю, необходимую чувствительность реле подбирают перемещением геркона относительно обмотки. Геркон в оптимальном положении фиксируют в трубке каплями клея.
На рис. 2 представлена схема подобного контролера для ламп ближнего и дальнего света. Здесь на триггере Шмитта DD1.1 собран генератор тактовых импульсов с периодом повторения около 0,5 с, на триггере DD1.2 - буфер-инвертор, на триггерах DD1.3, DD1.4 - электронные переключатели с временной задержкой, подобные тем, какие использованы в предыдущем устройстве, для каналов дальнего и ближнего света соответственно.
Рис.2
Транзисторы VT1, VT2 служат усилителями тока, их нагрузка - двухцветный светодиод HL1. Датчики тока К1 и К2 - такие же герконовые реле. Генератор работает непрерывно, независимо от состояния герконов К1.1 и К2.1.
Поскольку оба канала одинаковы, рассмотрим работу только канала ближнего света. С генератора импульсов тактовая последовательность через инвертор DD1.2 поступает на верхний по схеме вход триггера DD1.4. Так как нижний вход триггера через обмотку реле К1, предохранители FU1, FU2 и лампы EL1, EL2 ближнего света (а также через резисторы R5, R8) соединен с корпусом, то на его выходе - высокий уровень. Транзистор VT2 и светодиод HL1 выключены.
При исправных лампах EL1, EL2 включение ближнего света приводит к появлению напряжения на разъеме Х2, в результате чего они включаются. От их пускового тока срабатывает реле К1, и через геркон К1.1 напряжение поступает на верхний вход триггера Шмитта DD1.4, однако триггер не изменяет своего состояния. После установления номинального тока через лампы геркон остается замкнутым.
Примерно через секунду напряжение на конденсаторе СЗ, увеличиваясь, достигает высокого уровня на входе триггера, он переключается в нулевое состояние. Транзистор VT2 открывается и включает "зеленый" светодиод сборки HL1.
При выключении ближнего света пропадает напряжение питания на разъеме Х2, лампы выключаются, реле размыкает геркон К1.1. Импульсы с генератора периодически переключают триггер DD1.4, что приводит к миганию светодиода зеленым светом. Через некоторое время конденсатор СЗ разрядится и триггер Шмитта DD1.3 снова заблокирует прохождение импульсов с генератора на базу транзистора VT2.
При перегорании хотя бы одной лампы (или ее предохранителя) включение ближнего света приведет к тому, что через секунду начнет мигать зеленый сигнал, указывая водителю на возникшую неисправность. Точно указать на причину отсутствия свечения лампы этот контролер не может.
Второй канал - дальнего света - работает аналогично, только индикатором служит "красный" светодиод сборки HL1.
Вместо КТ209Г в устройстве можно использовать любой транзистор из серии КТ503. Светодиод АЛС331А целесообразно заменить его аналогом повышенной яркости, например, L-59EGC фирмы Kingbright. С микросхемой КР1561ТЛ1, допускающей большее напряжение питания, контролер будет работать надежнее.
В реле К1 и К2 использованы те же герконы КЭМ-1. Обмотка реле К1 содержит 6 витков, а К2 имеет 2 витка, намотанных проводом ПЭВ-2 диаметром не менее 1,5 мм.
Монтажная плата устройства помещена в изоляционную коробку подходящих размеров, которая укреплена вблизи реле дальнего и ближнего света автомобиля. Реле К1 и К2 подключают к системе электрооборудования четырьмя гибкими изолированными проводами сечением не менее 2 мм2.
Эксплуатация описанных контролеров на автомобиле ВАЗ-2106 в течение нескольких лет показала их надежность и удобство в пользовании.
ЛИТЕРАТУРА
1. Чуйкин А. Стоп-сигнал под надежным контролем. - За рулем, 1995, № 9, с. 80.
2. Банников В., Варюшин А. Контролер ламп стоп-сигнала. - Радио, 1996, № 8, с. 52.
3. Алексеев С. Контроль исправности сигнальных ламп. - Радио,1997,№ 5,с.42,43.
Радио 2/2002, с.37-38