Системы освещения и световой сигнализации

2.1.1 Назначение и классификация световых приборов

Система освещения (СО) и световой сигнализации (СС) предназначена для освещения дороги, передачи информации о габаритных размерах автомобиля, предполагаемом или совершаемом маневре, для освещения номерного знака, кабины, салона кузова, контрольно измерительных приборов, багажника, подкапотного пространства и т.д. От состояния и характеристик световых приборов зависит безопасность движения автомобилей, особенно в темное время суток.

. Безопасность движения зависит от видимости объектов на дороге, которая, в свою очередь, определяется интенсивностью освещения, типом и состоянием дорожного покрытия, характеристиками органов зрения водителя и объектов на дороге. Автомобильные световые приборы должны обеспечивать хорошую видимость и необходимую информативность в широком диапазоне расстояний и в различных погодных условиях. Видимость ухудшается с наступлением темноты. а также во время тумана, дождя, снегопада или пылевой бури, при уменьшении прозрачности лобового стекла, а также с увеличением расстояния до объекта различения. Безопасность движения обеспечивается в том случае, если дальность видимости дороги превышает путь автомобиля при торможении.

2.1.2 Принципы работы системы освещения

Работа системы освещения основана на принципах генерирования излучения, распределения и перераспределения в пространстве электромагнитных излучений оптической области спектра. Органами зрения воспринимаются видимые излучения с длиной волны λ в диапазоне 380 –760 нм. (таблица 2.1).

Таблица2.1 – Спектр излучения световых приборов

Цветовой спектр	Длина волны, нм
Красный	770 –620
Оранжевый	620 –590
Желтый	590 –560
Зеленый	560 –500
Голубой	500 –480
Синий	480 –450
Фиолетовый	450 –380

Органы зрения обладают избирательной способностью к отдельным диапазонам видимого спектра. Наибольшую спектральную чувствительность глаз человека проявляет к излучению с длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет).

Автомобильные световые приборы делятся на осветительные и светосигнальные. Световой пучок осветительного прибора воспринимается после отражения от дороги или объекта на дороге, а световой поток светосигнального прибора наблюдатель воспринимает непосредственно. Фары и фонари заднего хода можно считать и осветительными, и светосигнальными приборами.

Основными светотехническими параметрами световых приборов являются активная поверхность оптической системы, световое отверстие, телесный и плоский углы охвата, углы излучения и рассеивания, фокус и фокусное расстояние оптической системы, коэффициент отражения для отражателей и коэффициент пропускания и поглощения для рассеивателей.

Активной поверхностью оптической системы является зеркальная поверхность отражателя. Ее проекция на плоскость, перпендикулярную оптической оси, называется световым отверстием. Оптическая ось светового прибора это ось его симметрии. Лучи, падающие на активную поверхность отражателя параллельно оптической оси, собираются в фокусе. В реальных оптических системах с фокусом совмещают центр тела накала источника света.

Телесным углом охвата активной поверхности является угол, в пределах которого поверхность оптической системы видна из фокуса.

2.1.3 Международная система обозначений световых приборов

Большое внимание уделяется нормированию характеристик автомобильных световых приборов. В 1958 году в рамках Комитета по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии при ООН (ЕЭК ООН) было подписано «Соглашение о принятии единообразных условий официального утверждения и о взаимном признании официального утверждения оборудования и частей механических транспортных средств». В развитие этого Соглашения разрабатывают прилагаемые к нему Правила. Отечественные стандарты на автомобильные световые приборы разрабатывают с учетом требований Правил ЕЭК ООН.

На соответствие Правилам ЕЭК ООН световые приборы проверяются в специальных светотехнических лабораториях. Автомобильные световые приборы, которые успешно прошли проверку на соответствие Правилам ЕЭК ООН, получают знак международного утверждения. Знак международного утверждения наносится на рассеиватель или основной корпус светового прибора и представляет собой круг, в котором проставлена буква Е и отличительный номер страны, выдавшей официальное утверждение (таблица 2.2). Порядковые номера странам присвоены в хронологическом порядке ратификации ими Соглашения (например, 2 Франция; 4 Нидерланды; 7 Венгрия). Под кругом или справа от него указывают номер официального утверждения.

Под кругом над порядковым номером официального утверждения может стоять горизонтальная стрелка. Направленная вправо стрелка на фаре головного освещения говорит о том, что фара сконструирована для эксплуатации в странах с левосторонним движением на дорогах. Двухстороннюю стрелку имеют фары, которые за счет перемещения лампы или оптического элемента могут быть использованы как при правостороннем, так и при левостороннем движении. На фарах, используемых на дорогах с правосторонним движением, стрелка не ставится. Стрелка на рассеивателях светосигнальных фонарей указывает направление, в котором обеспечивается наибольший геометрический угол видимости в горизонтальной плоскости. При установке передних и задних указателей поворота острие стрелки должно быть направлено к наружной части автомобиля, а при установке боковых указателей поворота к передней части автомобиля. Над кругом знака официального утверждения фар головного освещения наносят квадрат, в который вписывают буквы С, R, S, Н. Единичные буквы С или R означают, что фара удовлетворяет международным нормам только в отношении ближнего или дальнего света. Наличие в квадрате двух букв C, R говорит о том, что оптическая система фары рассчитана на работу в режимах как ближнего, так и дальнего света. Для обозначения цельностеклянного оптического элемента в квадрат вводят букву S. Отсутствие буквы S говорит об использовании металлостеклянного элемента. Фары с дополнительной буквой Н в квадрате рассчитаны на применение только галогенных ламп.

Таблица 2.2 – Международная система обозначений световых приборов

Для противотуманных фар и фонарей над кругом проставляют букву В. На рассеивателях задних габаритных огней в квадрате над кругом стоит буква R. Передние габаритные огни обозначают буквой А. На фонарях заднего хода проставляют символ. Для фонарей освещения номерного знака дополнительные надписи над кругом не предусмотрены.

Знак официального утверждения указателей поворота отличается тем, что над кругом дано обозначение категории светового прибора. К категории 1 относят передние указатели поворота, к категориям 2а и 2b соответственно одно и двухрежимные задние указатели поворота. Различные типы боковых указателей поворота разделены на категории 3, 4 и 5. К категории 3 относятся передние боковые указатели поворота, предназначенные для использования на транспортном средстве, не имеющем других указателей поворота. Передние боковые указатели поворота категории 4 устанавливают в том случае, если на транспортном средстве уже установлены указатели поворота категорий 2а или 2b. На транспортных средствах, где есть указатели поворота категорий 7 и 2 (2а или 2b), могут устанавливать дополнительные боковые указатели поворота категории 5.

Одно и двухрежимную работу сигналов торможения кодируют в квадрате над кругом знаками S1 и S2. На световых приборах, имеющих одновременно задний габаритный огонь и сигнал торможения, над кругом проставляют прямоугольник, в который вписывают буквы Я и знаки S1 или S> 2, отделенные горизонтальной чертой. Римские цифры I, II или III, указывающие категорию и номер официального утверждения световозвращателя, должны находиться на диаметрально противоположных сторонах круга, в который вписана буква Е, и в любом положении по отношению к нему. Световозвращатели категории I предназначены для транспортных средств шириной 1, 6 м и более, категории II для транспортных средств шириной менее 1, 6 м. Световозвращатели III категории устанавливаются на прицепы и полуприцепы. Знак официального утверждения проставляют на освещающей поверхности или на одной из освещающих поверхностей световозвращателя. Если сигнальные огни используются как одиночные и в сочетании двух огней, справа от обозначения ставят букву D. Пример маркировки светосигнальных приборов показан на рисунке 2.1. В том случае, если два или несколько огней являются частью одного устройства в группированных, комбинированных или совмещенных фонарях, их маркировка может выполняться по упрощенным вариантам (рисунок 2.2).

а–линейный размер (минимальное а–группированные;

значение б–комбинированные;

в–совмещены

Рисунок 2.1– Обозначение знака Рисунок 2.2 –Фонари и их обозначение международного утверждения

2.1.4 Конструкции световых приборов

В качестве источника света в автомобильных световых приборах используют электрические лампы накаливания. Требования к их параметрам и применяемости нормируются Правилом 37 ЕЭК ООН, ГОСТ 2023.1-88.

Конструкцию, применяемость и способы контроля лампы определяют следующие параметры и характеристики: категория, тип лампы, номинальное и расчетное напряжения, номинальное и предельное значения мощности и светового потока, средняя продолжительность горения, световая отдача, тип цоколя, масса, геометрические координаты положения нитевой системы относительно базовой (установочной) плоскости.

Правила 37 ЕЭК ООН и МЭК 809-85 устанавливают требования к лампам фар категорий R2, Н, Н2, НЗ, Н4, сигнальных фонарей P21/5W, P21W, R5W, R10W, C5W, щитков приборов и освещения салона T4W, W3W, W5W.

Автомобильная лампа состоит из колбы 1 (рисунок 2.3), одной или двух нитей накала 2 и 3, цоколя 7 с фокусирующим фланцем 5 или без него и выводов 6. Колба лампы представляет собой стеклянный сосуд шаровидной, каплевидной, грушевидной или цилиндрической формы, в котором размещены нити накала. Нити накала в двухнитевых лампах имеют различное функциональное назначение.

а –для фар головного освещения с европейской асимметричной системой светораспределения; б–галогенная категории Н1; в– галогенная категории Н3; г–галогенная категории Н4; д –двухнитевая штифтовая; е– однонитевая штифтовая; ж– пальчиковая; з– софитная

1– колба; 2– нить дальнего света; 3– нить ближнего света; 4– экран; 5– фокусирующий фланец; 6– выводы; 7– цоколь.

Рисунок 2.3– Автомобильные лампы

При прохождении электрического тока нить накала лампы нагревается и при определенной температуре начинает излучать свет. Энергия светового излучения, воспринимаемого человеческим глазом, составляет только небольшую часть потребляемой лампой электрической энергии. Большая часть электрической энергии выделяется в виде теплового излучения.

Нить накала должна выдерживать высокие температуры, иметь малые размеры. Ее изготавливают из тонкой вольфрамовой проволоки, свитой в цилиндрическую спираль. Спираль крепится к электродам и обычно имеет форму прямой линии или дуги окружности. Тугоплавкий вольфрам имеет температуру плавления 3380° С и позволяет нагревать спираль до 2300 –2700°С. С повышением температуры спирали увеличивается яркость и световая отдача лампы. Однако при температуре нити накала свыше 2400° С

вольфрам интенсивно испаряется и, оседая на стенках стеклянной колбы, образует темный налет, уменьшающий световой поток лампы.

Вольфрам интенсивнее испаряется в вакуумных лампах. Поэтому лампы мощностью свыше 2 Вт заполняют смесью инертных газов аргона и азота или криптона и ксенона. Благодаря большему давлению инертных газов в колбе газонаполненной лампы допускается более высокая температура нагрева спирали, что позволяет увеличить световую отдачу до 14 – 18 лм/Вт при сроке службы 125 – 200 ч.

Повышение температуры нити накала до 2700 –2900° С достигается в лампах с галогенным циклом. Это обеспечивает на 50 –60% большую световую отдачу лампы. Колба галогенной лампы также заполняется инертным газом (аргон, ксенон, криптон и др.) и дополнительно - небольшим количеством паров йода или брома. В лампах с йодным циклом частицы вольфрама, осевшие на стенках колбы после испарения нити накала, соединяются с парами йода и образуют йодистый вольфрам. При температуре колбы из жаростойкого кварцевого стекла 600 –700°С йодистый вольфрам испаряется, диффундирует в зону высокой температуры вокруг нити накала и распадается на вольфрам и йод. Вольфрам оседает обратно на нить, а пары йода остаются в газовом пространстве колбы, участвуя в дальнейшей реализации йодистого цикла.

Лампы накаливания различаются по назначению, конструкции, по электрическим и светотехническим параметрам. Отечественные автомобильные, лампы имеют обозначение типа (например, А 12-45+40), в которое входит буква А (автомобильная), указание на величину номинального напряжения (6, 12 или 24 В) и потребляемую мощность нитей накаливания дальнего и ближнего света в Вт. Значения мощности двухнитевых ламп пишутся одно за другим через знак «+». К перечисленным составляющим обозначения типа лампы может быть добавлена цифра через знак «-» для указания модификации типа. В обозначении типа галогенных ламп (например, АКГ 12-60+55) дополнительно введены буквы К (кварцевая) и Г (галогенная). Буквенные обозначения МН и С относятся к миниатюрным и софитным лампам соответственно. Для фар головного освещения с европейской системой светораспределения выпускается единая двухнитевая лампа со специальным унифицированным фланцевым цоколем типа P45/41 (рисунок 2.3, а). Фланец ступенчатой формы напаян на цоколь диаметром 22 мм. Наличие двух базовых опорных поверхностей фланца позволяет применять лампу в оптических элементах фар с фокусными расстояниями 27 и 22 мм (рисунок 2.4). Лампа имеет три штекерных вывода под контактную колодку, вставляется в оптический элемент с задней стороны отражателя и закрепляется пружинящими защелками.

Отечественная промышленность выпускает двухнитевые галогенные лампы АКГ 12-60+55 и АКГ 24-75+70 (категория Н4) для головных фар с европейским светораспределением и однонитевые лампы АКГ 12-55, АКГ 24-70 (категория Н1) и АКГ 12-55-1, АКГ 24-70-1 (категория НЗ) для прожекторов и противотуманных фар.

Рисунок 2.4– Размещение лампы накаливания категории R2 в отражателях с различными фокусными расстояниями

Светосигнальные фонари обеспечивают необходимые светотехнические характеристики при силе света от единиц до 700 кд. Номинальная мощность ламп светосигнальных фонарей не превышает 21 Вт. Для сигналов торможения и указателей поворота выпускают лампы А 12-21-3 и А 24-21-2 с штифтовым цоколем BA15s/19. Двухнитевая лампа А 12-21+5 с цоколем BAY15d предназначена для фонарей, совмещающих функции габаритного огня и сигнала торможения. В габаритные фонари устанавливают однонитевые лампы А 12-5-2 и А 24-5-2 с цоколем W2, 1x9, 5d. Выпускают также софитные лампы АС 12-5-1 с цоколем SV8.5/8, а для освещения приборов, блоков контрольных ламп и световых ламп и световых табло - лампы А 12-1, А 24-1, А 1 2-1, 2, А 24-2, АМН 12-3-1 и АМН 24-3. Миниатюрный цоколь BA9S/14 имеют однонитевые лампы А 12-4-1 и АМН 24-4.

1–отражатель; 2– экран; 3– линза

Рисунок 2.5– Формирование светового пучка ближнего света проекторной системой с элипсоидным отражателем

В последнее время получил распространение проекторный принцип формирования светораспределения с помощью проекционной оптики (конденсаторной линзы). Такой принцип реализуется светооптической системой с эллипсоидным отражателем 1 (рис. 2.5)накала устанавливается в переднем фокусе F эллипсоида. После отражения световой пучок концентрируется в зоне второго фокуса F2 отражателя на относительно малой площадке, где устанавливается экран с формой границы, симметричной светотеневой границе заданного режима освещения.

2.1.5 Противотуманные фары и фонари

В тумане ближний и дальний свет фар головного освещения не обеспечивают удовлетворительной видимости дороги. Лучи ближнего и особенно дальнего света отражаются от мельчайших капелек тумана, рассеиваются и создают молочно-белую пелену перед автомобилем, которая ослепляет водителя. При включении обычных фар головного освещения в тумане с метеорологической видимостью меньше 20 м водитель автомобиля практически не видит дорогу и объекты на ней.

Противотуманные фары отличаются от обычных большим углом рассеивания светового пучка в горизонтальной плоскости и более четкой верхней светотеневой границей. Такое светораспределение в горизонтальной плоскости обеспечивается соответствующим микрорельефом внутренней поверхности рассеивателя с вертикальными цилиндрическими линзами и экраном перед лампой. Больший угол рассеивания светового пучка обеспечивает хорошую видимость дороги и обочины на расстоянии 15 ÷ 25 м.

2.1.6 Приборы световой сигнализации

На автомобиле установлено большое число светосигнальных приборов при ограниченном пространстве для их размещения. Автомобиль имеет габаритные и стояночные фонари, сигналы торможения, указатели поворота, световозвращатели (рисунок 2.6).

Светосигнальные приборы должны быть хорошо опознаваемы, что достигается изменением силы света, цветности сигналов, а также проблесковым режимом их работы. В автомобильных светосигнальных приборах в основном используют красный, белый и оранжевый цвета.

а– ВАЗ 2105; б– ВАЗ 2107; в– ВАЗ 2108, 21094; г–ГАЗ 3102;

д– Москвич 2141; е– ЗАЗ 1102

1– указатель поворотов; 2– сигнал торможения (красный); 3– фонарь заднего хода (белый)4 4–габаритный фонарь (красный); 5–световозвращатель (красный); 6–противотуманный фонарь (красный); 7– фонарь освещения знака (белый)

Рисунок 2.6 – Расположение светосигнальных секций в задних левых сгруппированных световых приборах

Максимальная сила света светосигнальных приборов ограничена ввиду возможного ослепления водителей в темное время суток, а минимальная обусловлена способностью человека различать световой сигнал в солнечный день. В темное время суток светосигнальные приборы хорошо видны при силе света 2 –12 кд. Для обеспечения видимости световых сигналов в солнечный день силу света необходимо увеличивать до 200 –700 кд. Эти условия работы обеспечиваются двухрежимными указателями поворота и сигналами торможения. На режиме работы с уменьшенной силой света включаются дополнительные резисторы в цепи электроснабжения.

По европейским нормам спереди автомобиля не должно быть ни одного фонаря красного цвета. Белый цвет сзади имеют фонари заднего хода (как и в передних световых приборах, он сигнализирует о движении автомобиля в сторону наблюдателя) и освещения номерного знака.

2.1.7 Габаритные фонари

Два передних и два задних габаритных фонаря сигнализируют о наличии и примерной ширине транспортного средства. Прицепы и полуприцепы имеют два габаритных фонаря сзади, а при ширине более 1, 6 м еще и два передних. Автобусы с числом пассажирских мест более 10 дополнительно снабжены двумя верхними габаритными фонарями спереди, а также сзади. Углы видимости этих фонарей в горизонтальной плоскости +80°, а в вертикальной +5° и минус20°. Сила излучаемого света вдоль оси 40 –60 кд для передних и 2 ÷ 12 кд для задних и верхних габаритных фонарей.

Габаритные фонари располагают на равном расстоянии от плоскости симметрии, на одинаковой высоте и в одной плоскости, перпендикулярной к продольной оси автомобиля.

Расстояние между фонарями по ширине не менее 600 мм, высота установки габаритных фонарей 400 –1500 мм. Верхние габаритные фонари автобусов расположены на расстоянии не более 400 мм от плоскости верхнего габарита. Такое же расстояние до плоскости бокового габарита всех габаритных фонарей.

На транспортном средстве длиной более 6 м установлены боковые габаритные фонари оранжевого цвета.

Фонари сигнализации открытых дверей указывают на увеличение габарита автомобиля.

2.1.8 Стояночные фонари

Стояночные фонари в отличие от габаритных расходуют меньше электроэнергии. Размещение и углы геометрической видимости двух белых стояночных фонарей спереди и двух красных сзади такие же, как габаритных фонарей.

Обычно фонари стояночного света совмещают или группируют с габаритными фонарями. Разрешается включать стояночные фонари только с одной стороны автомобиля, наиболее удаленной от соответствующего края дорожного полотна.

2.1.9 Указатели поворота

Каждый автомобиль должен иметь два передних и два задних указателя поворота, устанавливаемых на одной высоте (400 –1500 мм) и на равном расстоянии от продольной плоскости симметрии автомобиля. Повышенная заметность светового сигнала о повороте достигается усилением силы света и работой в проблесковом режиме. Частота мигания сигнала указателя поворота 1–2 с~1. При меньшей частоте сигнал может быть не замечен вовремя участниками движения. Сигнал с частотой мигания более 2 с~1 не воспринимается как мигающий. Сила света передних указателей поворота 175–700 кд, а задних 50 –200 кд. Сила света задних двухрежимных указателей 175–700 кд днем и 40 –120 кд ночью. Боковые повторители указателей поворота обязательны для автомобилей длиной более 6 м и для автомобилей с прицепами и полуприцепами. Боковые повторители указателей поворота могут быть установлены на всех автомобилях. Сила света их в переднем направлении 175 –700 кд, а в заднем 0, 3 –200 кд. Многие автомобили имеют аварийную сигнализацию о неисправности и вынужденной остановке на проезжей части дорожного полотна.

Аварийная сигнализация – включение всех установленных на автомобиле указателей поворота.

2.1.10 Сигнал торможения

Два задних сигнала торможения автомобиля включаются при срабатывании тормозных систем и сигнализируют о замедлении движения или остановке автомобиля. Расстояние между парными симметричными сигналами торможения не более 600 мм, высота установки 400 –1500 мм. Сила света сигнала торможения на оси отсчета у однорежимных фонарей 40–100 кд, а у двухрежимных 130 –520 кд днем и 30 –80 кд ночью.

2.1.11 Фонари освещения номерного знака

Номерной знак освещается одним или двумя фонарями. Европейские нормы устанавливают допуски на неравномерность освещения номерного знака: минимальная освещенность таблицы 10 лк, а максимальная 490 лк. Яркость в контрольных точках таблицы номерного знака должна быть не менее 2, 5 кд/м². Различие яркости на расстоянии между двумя любыми точками не должно превышать удвоенной минимально допустимой яркости.

Максимальное поле видимости номерного знака в вертикальной плоскости в пределах угла ±5° и в горизонтальной ±30°. Углы видимости отсчитывают от перпендикуляра к соответствующему краю таблицы номерного знака.

2.1.12 Фонари заднего хода

По конструкции и требованиям фонари заднего хода относятся к светосигнальным. Один или два фонаря заднего хода с рассеивателями белого цвета размещены в задней части автомобиля на высоте 400 –1200 мм. Углы геометрической видимости фонарей при включении заднего хода по вертикали +15° и минус5° и по горизонтали ±45° для одиночного фонаря и +45° и минус30° для двух парных фонарей. Фонари заднего хода автобусов обеспечивают углы геометрической видимости. По вертикали ±15° и по горизонтали ±45°.

2.1.13 Опознавательные знаки

В автопоездах используются опознавательные знаки. При наличии прицепа три рядом расположенных фонаря оранжевого цвета установлены на крыше кабины тягача. Расстояние между фонарями 150 –300 мм. Углы геометрической видимости по вертикали ±5° и по горизонтали ±80°. Прицепы оборудуют сзади габаритными фонарями, указателями поворота и сигналами торможения, которые дублируют соответствующие светосигнальные приборы автомобиля-тягача и загораются одновременно с ними.

Конструкция стенда

Конструкция стенда разработана на основе электрооборудования базовой модели ВАЗ 2107. Элементы освещения, световой сигнализации и органы управления размещены на передней панели стенда (рисунок 2.7) обозначение и нумерация которых представлены в спецификации. Элементы мультиплексной системы также размещены на передней панели (13, 14, 43), а органы управления на горизонтальной панели (24–29). Переход управления от классической системы (ВАЗ 2107) к мультиплексной осуществляется переключателем 12, который с помощью электромагнитных реле коммутирует световые приборы к той или другой системе.

Рисунок 2.7 – Учебно-диагностический стенд

Обозначение элементов на стенде:

1 Контрольная точка Х1(напряжение минус АКБ)

2 Контрольная точка X2(напряжение плюс АКБ)

3 Контрольная точка X3(ближний свет)

4 Контрольная точка X4(дальний свет)

5 Контрольная точка X5(стоп сигнал)

6 Контрольная точка X6(лампы сигнала поворотов)

7 Контрольная точка X7(замок зажигания)

8 Контрольная точка X8(напряжение на входе управляющего контроллера)

9 Контрольная точка X9(напряжение питания модуля управления

10 Контрольная точка X10(шина CAN )

11 Контрольная точка X11(шина CAN)

12 Переключатель «КЛАСИЧЕСКАЯ» или «МУЛЬТИПЛЕКСНАЯ»

13 Управляемый модуль

14 Модуль управления

15 Реле дальнего света

16 Реле ближнего света

17 Реле поворотов

18 Выключатель габаритных огней

19 Многофункциональный переключатель

20 Выключатель аварийной сигнализации

21 Выключатель стоп сигналов

22 Фонарь освещения номерного знака

23 Замок зажигания

24 Кнопка включения габаритов и ближнего света

25 Кнопка включения аварийной сигнализации

26 Кнопка включения стопсигналов

27 Кнопка включения заднего хода

28 Переключатель поворотов

29 Кнопка переключения дальнего или ближнего света

30 Передняя левая блокфара

31 Передняя правая блокфара

32 Задний левый фонарь

33 Задний левый фонарь

34 Повторитель поворота правый

35 Повторитель поворота левый

36 Колодка предохранителей

37 Индикатор запуска стенда

38 Индикатор включения питания стенда

39 Индикатор правого поворота

40 Индикатор дальнего света

41 Индикатор габаритных огней

42 Индикатор левого поворота

43 Разъем подключения ПК

Для управления мультиплексной системой с помощью внешних программных устройств предусмотрен разъем 43.

Питание элементов стенда осуществляется напряжением 12 В от аккумуляторной батареи через замок зажигания 23. Контроль включения соответствующих элементов освещения осуществляется с помощью индикаторов 39 –42. Для измерения параметров и режимов работы электрической схемы и схемы управления предусмотрены контрольные точки (1 –11), указанные на электрических схемах.

2.2.1 Электрические схемы стенда

На рисунке 2.8, 2.9, 2.5 представлены электрические схемы стенда, разделенные по функциональному назначению: управление сигналами поворотов и аварийной сигнализацией ( см.рисунок 2.8), управление основным освещением, стопсигналом и сигналом заднего хода ( см.рисунок 2.9), управление мультиплексной системой ( см.рисунок 2.11).Электрические схемы управления световыми приборами ( см.рисунок 2.8, 2.9) функционально можно разделить на одноуровневые и двухуровневые схемы управления. Напряжение от источника питания (1) подается в замок зажигания, который включает реле зажигания (13). В одноуровневых системах управления (например стопсигналом, указателем заднего хода) напряжение от источника питания через выключатели 8, 9 непосредственно поступает к элементам освещения. Это обусловлено малой мощностью элементов освещения. В двухуровневой системе напряжение питания поступает к элементам освещения (например ближний или дальний свет) через контактную группу электромагнитных реле (17, 18, 19). которые управляются соответствующими переключателями (14, 15, 21).

Прерывание питания в цепи сигналов поворота и аварийной сигнализации осуществляется с помощью электронного реле прерывателя 17 (типа РС951 или 23.3747), схема которого приведена на рисунке 2.10. Напряжение питания к лампам поворота 23 –27 поступает через контакты электромагнитного реле 6 и затем переключатель поворотов 30 или переключатель аварийной сигнализации 31. Управление током в обмотке реле 6 осуществляет транзисторный ключ 14. Режим работы ключа определяется состоянием транзистора 10. В исходном состоянии напряжение на его базе и эмиттере равны за счет резистивных делителей 2, 17 и 3, 18. Поэтому он закрыт. Соответственно закрыт ключ 6. При подключении низкоомных ламп поворотов (3–5 Ом) через переключатели 30, 31 и резистор 11 и диод 12 к эмиттеру транзистора 10 потенциал эмиттера понижается и он открывается, открывая ключ 14. Через замкнутые контакты реле 6 напряжение питания поступает к лампам поворотов и они загораются. Одновременно напряжение питания поступает через резистор 11 и диод 12 к эмиттеру транзистора 10, что привело бы к его быстрому запиранию. Однако ток заряда конденсатора 8 через резисторы 7, 2 поддерживает некоторое время повышенное напряжение на базе транзистора 10 (открытое состояние), определяя цикл прерывания тока в цепи ламп поворотов (1 –2 с).

На рисунке 2.11 представлена схема мультиплексной системы управления световыми приборами. Сигнал с управляющего элемента Х8, Х9 поступает в управляющий контроллер 23 и коммутатор 25 сигналов управления (индикации). Кодированный сигнал по шине CAN поступает (контрольные точки Х10, Х11) к подчиненным контроллерам 22.

Обозначение элементов на электрических схемах:

1 Аккумуляторная батарея

2 Замок зажигания

3 Контрольные лампы на приборной панели

4 Передняя левая блокфара

5 Передняя правая блокфара

6 Передние указатели поворотов

7 Повторители указателей поворотов

8 Датчик включения заднего хода

9 Датчик включения стоп сигнала

10 Задний левый фонарь

11 Задний правый фонарь

12 Фонарь подвески номерного знака

13 Реле зажигания (головное реле)

14 Выключатель габаритных огней

15 Переключатель дальнего и ближнего света

16 Выключатель аварийной сигнализации

17 Реле поворотов

18 Реле дальнего света

19 Реле ближнего света

20 Реле габаритных огней

21 Переключатель поворотов

22 Управляемый модуль

23 Модуль управления

24 Системный разъем

25 Коммутатор сигналов управления

Рисунок 2.8 – Сигналы поворотов и аварийной сигнализации ( классическая)

Рисунок 2.9 – Основное освещение, задний ход, стоп сигнал ( классическая)

Рисунок 2.10 – Реле прерыватель поворотов

Рисунок 2.11 – Мультиплексная система

Электрическая схема для формирования сигналов в управляющем контроллере и их обработки в подчиненном контроллере представлена на рисунках 2.12, 2.13.

Схема управляющего контроллера ( см. рисунок 2.12) рассчитана на подключение шести управляющих элементов (выключателей). В качестве выключателей могут быть использованы кнопочные устройства как с фиксацией, так и без неё. Каждый выключатель выполняет определённую функцию. Принцип опроса состояния выключателей следующий: соответствующий вывод порта настраивается на ввод. Резисторы R1…R6 подключают его к уровню +5 Вольт, что соответствует логической единице при питании микроконтроллера +5 Вольт. При нажатии выключателя (кнопки) вывод закорачивается на землю, что соответствует логическому нулю на входе. C1, C3, C5 служат для защиты от высокочастотных помех. Программа микроконтроллера выполняет определённые действия и отправляет нужную информацию на блок асинхронного приёмопередатчика, к выводам которого подключена микросхема приёмопередатчика интерфейса CAN. К выводам CANH и CANL преобразователя уровней подключается линия передачи. В нашем случае – витая пара. Для стабилизации напряжения используется специализированная микросхема. Схема рассчитана на питание от источника постоянного напряжения +12 Вольт

Рисунок 2.12 – Электрическая принципиальная схема управляющего контроллера

Задачей подчинённого контроллера (см. рисунок 2.13) является коммутация потребителей электроэнергии в соответствии с командой, передаваемой управляющим контроллером. Для этого используются электромагнитные реле. Управление обмотками реле К1.1–К6.1 осуществляется с помощью ключей на полевых транзисторах VT1–VT6. Так как они имеют высокое входное сопротивление, то затвор полевого транзистора можно подключать напрямую к выводам микроконтроллера. В данной схеме выводы контроллера, подключены к затворам транзисторов. RН1 ÷ RН6 на схеме коммутируемая нагрузка (элементы освещения). Для питания логики и приёмопередатчика используется интегральный стабилизатор напряжения 7805. Защита от высокочастотных помех осуществлена с помощью неэлектролитических конденсаторов. Через сеть CAN подчиненный микроконтроллер получает управляющую информацию от управляющего контроллера, декодирует её, и управляет ключами на полевых транзисторах, а также отправляет подтверждение управляющему контроллеру. Согласование логических уровней осуществляется с помощью приёмопередатчика интерфейса CAN.

Рисунок 2.13– Электрическая принципиальная схема подчинённого контроллера

2. 3 Порядок выполнения лабораторной работы.

Изучить описание лабораторной работы и освоить принцип работы многоканального осциллографа В-421(BORDO) согласно приложению.

Классическая СО и СС

2.3.1 Ознакомиться с различными системами ОС и СС в теоретическом разделе2. 1.

2.3.2 Изучить электрические схемы и органы управления СО и СС стенда (раздел2. 2).

2.3.3 Замок зажигания 23 находится в положении III «выключено». Переключить поворотом ключа замка зажигания 23 из положения «выключено» поочередно в положение I (загорится красная лампочка) и в положение II «старт», (загорится желтый индикатор).

2.3.4 Тумблер 12 установить в положение «вправо», при этом загорится индикатор тумблера. Это положение тумблера соответствует работе классический СО и СС.

2.3.5 Согласно электрической схеме стенда, нумерации элементов и органов управления включить поочередно:

– габаритное освещение;

–ближний свет;

–дальний свет;

–повороты (левый, правый);

–аварийную сигнализацию.

2.3.6 Описать порядок включения СО и СС с указанием элементов электрической схемы ( см. рисунки 2.8, 2.9) и органов управления стендом( см.рисунок 2.7).

2.3.7 С помощью секундомера (время измерения 10 – 30 с) рассчитать период переключения сигнала поворотов Т.

где ∆ t – время измерения;

n – количество переключений сигнала поворотов.

2.3.8 Установить органы управления в первоначальное положение.

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒