Глава 2. Радиоэлектронные устройства в быту .

2.6 КОНТРОЛЬ ИСПРАВНОСТИ СИГНАЛЬНЫХ ЛАМП

Обеспечение безопасности движения автотранспорта прямо связано с исправностью сигнальных ламп - указателей поворотов, торможения и др. Сейчас с увеличением средней скорости на дорогах эта проблема становится более актуальной. Очевидно, поэтому на некоторые современные автомобили стали устанавливать электронные устройства, призванные "сообщать" водителю о перегорании ламп той или иной сигнальной системы.

Схема простейшего контролирующего устройства для автомобиля приведена на рис. 77. Оно позволяет водителю по работе контрольной лампы HL1 судить об исправности сигнальных ламп.

Эксплуатация этого устройства выявила некоторые его недостатки, о которых стоит сказать подробнее. В первую очередь следует отметить низкую температурную стабильность. При понижении температуры увеличивается напряжение, которое необходимо подать на эмиттерный

переход транзистора VT1 для включения контрольной лампы. К тому же увеличивается и необходимый для насыщения транзистора базовый ток, что также повышает порог срабатывания индикатора. В результате в холодную погоду контрольная лампа указателей поворота начинает включаться лишь после прогрева устройства, установленного в моторном отсеке.

Несколько снизить зависимость порога срабатывания от температуры можно уменьшением сопротивления резистора R1, однако это увеличивает риск порчи транзистора VT1 при возможных замыканиях в цепи контролируемых ламп.

Второй недостаток - необходимость тщательной подборки сопротивления токоизмерительного резистора R2, причем эту операцию можно выполнить только на автомобиле.

Серьезным недостатком является и то, что падение напряжения на резисторе R2 при двух исправных лампах равно почти 1 В (при одной перегоревшей - около 0,5 В), что заметно снижает их яркость.

Контролирующее устройство, схема которого показана на рис. 78, свободно от указанных недостатков. Пороговым элементом в нем служит операционный усилитель DA1, сравнивающий половину падения напряжения на токоизмерительном резисторе R3 с пороговым уровнем, устанавливаемым подстроечным резистором R5.

При отсутствии тока в цепи контролируемых ламп напряжение на неинвертирующем входе ОУ ниже, чем на инвертирующем. Напря-

жение на выходе ОУ близко к нулю, все транзисторы устройства закрыты, контрольная лампа не светит.

Если цепи ламп и сами лампы исправны, то при их включении на резисторе R3 возникает падение напряжения. В результате напряжение на инвертирующем входе ОУ становится меньше, чем на неинвертирующем, ОУ переключается, его выходное напряжение становится близким к напряжению питания. Транзистор VT1 открывается и входит в насыщение. Вслед за ним открывается и транзистор VT3, включая контрольную лампу, индицирующую исправность контролируемых ламп.

При неисправности одной из контролируемых ламп (или питающей ее цепи) падения напряжения на резисторе R3 недостаточно для переключения ОУ, контрольная лампа не включается. Это и служит водителю сигналом о необходимости проверить систему.

Резистор R7 обеспечивает небольшой гистерезис ОУ, способствующий более четкому его переключению. Транзистор VT2 защищает мощный транзистор VT3 от выхода из строя при возможных аварийных замыканиях в цепи контрольной лампы. Если ток в этой цепи превысит 300 мА, транзистор VT2 откроется и, шунтируя эмиттерный переход транзистора VT3, ограничит его коллекторный ток. Мощность, рассеиваемая при этом на транзисторе VT3, достигает примерно 3 Вт, поэтому такой режим не должен быть длительным.

Стабилитрон VD1 служит для защиты ОУ от кратковременных всплесков напряжения в бортовой сети. Если на автомобиле установлен электронный регулятор напряжения, например, описанный в [8], и электронный блок зажигания с оксидным конденсатором большой емкости, шунтирующим бортовую сеть [9], то стабилитрон VD1 не нужен.

Развязывающий диод VD2 необходим лишь в том случае, когда контрольная лампа использована еще в какой-либо цепи автомобиля (т. е. выполняет и другие функции).

Устройство можно существенно упростить, если вместо контрольной лампы использовать све-тодиод. При этом становятся излишними все транзисторы, диод VD2 и резисторы R10-R14, а контрольный светодиод подключают вместо резистора R10 (резистор R9 заменяют другим, сопротивлением около 1,5 кОм). К сожалению, яркость свечения светодиодов в ряде случаев их применения на автомобиле недостаточна, Повысить заметность индикатора можно применением группы последовательно включенных светодиодов вместо одиночного.

Все элементы размещены на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, ее чертеж представлен на рис. 79.

В устройстве можно использовать практически любой ОУ широкого применения; корректирующий конденсатор Ск (на схеме не показан) устанавливают при необходимости на предусмотренное для него на печатной плате место. Транзисторы заменимы на любые кремниевые соответствующей структуры, VT1 и VT2 - маломощные, VT3 - средней или большой мощности.

Резистор R5 - СПЗ-19а. Резисторы R1 и R2, R4 и R6 следует подобрать попарно возможно более близкими по сопротивлению, различие не должно превышать 1%. Вообще же номиналы этих пар резисторов могут быть любыми в пределах 10...20 кОм. Лучше всего здесь использовать стабильные резисторы, например С2-29В.

Если резисторы с такой точностью подобрать не удастся, придется увеличить номинал подстроечного резистора R5 примерно до 2,2...3,3 кОм, и включить его потенциометром - движок соединен с неинвертирующим входом ОУ, а нижний по схеме вывод - с верхним выводом резистора R6. При этом плавность подстройки тока срабатывания ухудшится.

Резистор R3 - самодельный, он представляет собой жгут из четырех проводов диаметром 0,8 мм из высокоомного сплава, свитый в виде пружины. Длину жгута подбирают так, чтобы при токе 5 А падение напряжения на нем было в пределах 0,25...0,3 В. Резистор R3 удобно собрать из двух типа С5-14В (С5-16В, С5-17В) мощностью не менее 0,5 Вт и сопротивлением по 0,1 Ом, соединенных параллельно.

Налаживание устройства заключается в установке резистором R5 необходимого порога срабатывания. Эту операцию следует выполнять после установки узла на автомобиль. Подают питание на контролируемые лампы, вращая движок, устанавливают его на границу включения контрольной лампы и отмечают положение шлица карандашом. Затем удаляют одну из контролируемых ламп, снова находят границу включения контрольной лампы и еще раз отмечают положение шлица. После этого устанавливают движок в среднее между отметками положение.

Изготовленный экземпляр устройства позволял подстраивать порог тока срабатывания от 0,5 до 5 А.

Контролирующее устройство можно сделать двухканальным -исправность ламп указателя поворотов и стоп-сигнала будет индицировать одна лампа. Для этого оно должно содержать два канала. включающие в себя все элементы, показанные на схеме рис. 78 левее базы транзистора VT1, и общий выходной узел на транзисторах VT1-VT3. Точку соединения резисторов R9 каждого канала подключают к общему резистору R10 и базе транзистора VT1. Элементы R8, С1, VD1 могут быть также общими для обоих каналов. В таком устройстве удобно использовать сдвоенный ОУ К140УД20.

Световой индикатор целесообразно дополнить звуковым сигнализатором, включающимся лишь при перегорании лампы. Схема одного из вариантов такого сигнализатора показана на рис. 80.

Сигнализатор представляет собой генератор пачек импульсов, собранный на элементах DD1.1-DD1.4, частота повторения пачек -около 4 Гц, частота заполнения - 1000 Гц. При подаче напряжения питания и высокого уровня с выхода ОУ DA1 (когда лампы исправны и включены), генератор заторможен. Если же одна из ламп перегорает, на выходе ОУ DA1 появляется низкий уровень и генератор начинает работать. На транзисторе VT4 собран усилитель тока, нагрузкой которого служит звукоизлучатель НА1. Таким образом, при перегорании лампы звучит прерывистый звуковой сигнал.

В сигнализаторе допустимо также использовать микросхемы КР1561ЛЕ5 или 564ЛЕ5. Звукоизлучателем может работать капсюль ДЭМ-4 или любой другой сопротивлением 50... 100 Ом.