ΑΣΚΗΣΗ 8 η : ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ

Εργαστήριο ΜΕΚ και Τεχνολογίας Αυτοκινήτου Καθηγητής: Χριστολουκάς Δημήτριος ΑΣΚΗΣΗ 8 η : ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ Ηχητική ειδοποίηση (κόρνες) Σύμφωνα με τον κανονισμό, ένα όχημα με κινητήρα πρέπει να χρησιμοποιεί μια διάταξη ηχητικής προειδοποίησης (κόρνα) ικανή να εκπέμπει έναν συνεχή ήχο το οποίο δεν είναι πάρα πολύ δυνατό. Ο ήχος που παράγεται από την κόρνα δεν θα πρέπει να είναι ένας θόρυβος, και όχι μουσική για να αποφευχθεί η ενόχληση στο κοινό. Για να παρέχετε ένας ευχάριστος και διεισδυτικό ήχο, χρησιμοποιούνται συνήθως δύο κόρνες. Μία από αυτές εκπέμπει έναν ήχο υψηλής συχνότητας για να καλύπτει το θόρυβο της κυκλοφορίας και το άλλο έναν μικρής συχνότητας ήχο, για να ακούγεται πάνω από μια απόσταση. Το βήμα του ήχου είναι η συχνότητά του, η οποία ορίζεται ως ο αριθμός των ταλαντώσεων ανά δευτερόλεπτο. Η μονάδα της συχνότητας είναι η hertz (Hz) η οποία είναι μία ταλάντωση ανά δευτερόλεπτο. Οι περισσότερες κόρνες λειτουργούν ηλεκτρικά, με τον ήχο να παράγεται μέσω ενός διαφράγματος το οποίο παλινδρομεί μαγνητικά, ή με άντληση αέρα μέσα από ένα διάφραγμα σε μια τρομπέτα. Σχήμα 1: Τυπικό ηλεκτρικό κύκλωμα ηχητικής ειδοποίησης (κόρνας) 1 Ηχητική ειδοποίηση οπισθοπορείας Ένα κύκλωμα το οποίο αρχίζει να χτυπάει την κόρνα του οχήματος όποτε αυτό κινείται με την όπισθεν φαίνεται στο σχήμα 2. Το κύκλωμα χρησιμοποιεί ένα διπλό χρονικό τρανζίστορ NE556 για να δημιουργήσει τον ήχο. Η λειτουργία του κυκλώματος είναι η ακόλουθη: όταν το όχημα κινείται με την όπισθεν, κλίνει ο διακόπτης S1 και ο χρονοδιακόπτης διεγείρεται για να δώσει υψηλή έξοδο (6), με αποτέλεσμα οι δίοδοι D1 και D2 να δώσουν υψηλή παροχή ρεύματος για λίγα δευτερόλεπτα, ανάλογα με την περίοδο χρόνου που ρυθμίζει η αντίσταση R4 και ο πυκνωτής C4. Την ίδια στιγμή ο χρονοδιακόπτης δεξιά αρχίζει να ταλαντώνεται. Η έξοδος του χρονοδιακόπτη τροφοδοτεί το ηχείο LS1 (9) μέσω του πυκνωτή C6. Το ηχείο παράγει ήχο όσο η είσοδος του αριστερού χρονοδιακόπτη είναι υψηλή. Όταν οι δίοδοι D1 και D2 είναι χαμηλά, ο αριστερός χρονοδιακόπτης σταματάει να ταλαντώνεται, και η έξοδος του δεξιού χρονοδιακόπτη που τροφοδοτεί το ηχείο μέσω του πυκνωτή C6 δεν παράγει ήχο στο ηχείο. 1 http://www.secondchancegarage.com/public/133.cfm

Για να δουλέψει το κύκλωμα θα πρέπει να συνδεθεί στον διακόπτη της όπισθεν του αυτοκινήτου μέσω δύο συρμάτων, έτσι ώστε να κλείνει ο διακόπτης S1, όταν το αυτοκίνητο έχει στο κιβώτιο ταχυτήτων την όπισθεν και να ανοίγει ο διακόπτης S1 σε διαφορετική περίπτωση. Σχήμα 2: Κύκλωμα ηχητικής ειδοποίησης οπισθοπορείας 2 Ειδοποίηση κατεύθυνσης (φλας) Το Φλας (επισήμως ονομάζεται «δείκτες κατεύθυνσης» ή «σήμα κατεύθυνσης») είναι οι λαμπτήρες που αναβοσβήνουν και τοποθετούνται στις τέσσερεις γωνίες του οχήματος, και μερικές φορές στις πλευρές ή στους εξωτερικούς καθρέπτες του οχήματος. Ενεργοποιούνται από τον οδηγό για τη μία μόνο πλευρά του οχήματος, σε περίπτωση που ο οδηγός έχει την πρόθεση να στρίψει ή να αλλάξει λωρίδα προς εκείνη την πλευρά. Σύμφωνα με τον κανονισμό, τα οχήματα που κατασκευάζονται μετά το 1986 πρέπει να έχουν τρεις ενδεικτικές λυχνίες σε κάθε πλευρά του οχήματος που να αναβοσβήνουν ταυτόχρονα σε ποσοστό 60-120 λάμψεις ανά λεπτό. Επιπλέον, πρέπει να τοποθετηθεί ένας δείκτης για τον οδηγό. Αυτά τα φώτα πρέπει να είναι ορατά μέσα σε μία ορισμένη γωνία, και η λάμπα πρέπει να έχει ισχύ 15-36 W. Η διάταξη ενός τυπικού κυκλώματος ένδειξης κατεύθυνσης εμφανίζεται στο σχήμα 3. Όταν ο διακόπτης είναι ανοικτός προς τα αριστερά ή προς τα δεξιά, στέλνει το ρεύμα στους αντίστοιχους λαμπτήρες της αριστερής ή της δεξιάς πλευράς. Η διακοπτόμενη λειτουργία του φλας, εκτελείται από τη μονάδα φλάσερ, που βρίσκεται στην πλευρά του διακόπτη και είναι συνδεδεμένη σε σειρά με τις λάμπες. 2 http://circuits-projects.blogspot.gr/2012/08/car-reversing-horn-with-flasher.html

Σχήμα 3: Τυπικό αναλυτικό κύκλωμα ένδειξης κατεύθυνσης (φλας) με ακροδέκτες L, P, B και συσκευή φλάσερ θερμού σύρματος. 3 Φλάσερ θερμού σύρματος Τα κλασικά μηχανικού τύπου φλάσερ εκμεταλλεύονται την ιδιότητα της θερμικής επίδρασης του ηλεκτρικού ρεύματος για να κάμψει ή να εκτείνει ένα μεταλλικό έλασμα. Χρησιμοποιούνται δύο διμεταλλικά ελάσματα όπου το κάθε ένα τυλίγεται με ένα πηνίο θέρμανσης και στην άκρη του έχει μια επαφή. Όταν το ρεύμα διέρχεται μέσω του πηνίου, το έλασμα κάμπτεται και ανοιχοκλείνει τις επαφές. 3 http://www.da7c.co.uk/technical_torque_articles/modern_flasher_circuits.htm

Σχήμα 4: Τυπικό φλάσερ Σχήμα 5: Σχηματικό αναλυτικό διάγραμμα συσκευής φλάσερ θερμού σύρματος 3 επαφών 4 Ηλεκτρονικό φλάσερ Η ηλεκτρονική μονάδα φλάσερ είναι πιο αποτελεσματική από τα θερμικά φλάσερ. Αυτός ο τύπος παρέχει και ηχητικά και οπτικά σήματα προειδοποίησης αν καεί ένας λαμπτήρας, και ανταποκρίνεται με αυτόν τον τρόπο στα διεθνή πρότυπα. Όταν καεί ένας βολβός, αυτό υποδεικνύεται από τις υπόλοιπες λυχνίες του κυκλώματος οι οποίες αναβοσβήνουν δύο φορές πιο γρήγορα από το κανονικό ή χρησιμοποιώντας μια επιπλέον προειδοποιητική λυχνία. Το ηλεκτρονικό φλάσερ μπορεί να παρέχει ένα σήμα μέχρι 98 W χωρίς να μεταβληθεί η συχνότητα του φλας και επί πρόσθετα, ένα σήμα κινδύνου (αλάρμ) για πολλές ώρες συνεχούς χρήσης. 4 http://www.nsu4.nl/english/e1flasherunit.html

Το σύστημα χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικά ρελέ για τον έλεγχο του ρεύματος προς τις λάμπες. Η μέθοδος με χρήση ρελέ παρέχει ένα σήμα, και δεν επηρεάζεται από τις υψηλές τάσεις που παράγονται κατά την λειτουργία άναψε-σβήσε. Επιπλέον, οι επαφές του ρελέ έχουν πολύ μικρή πτώση τάσης. Η πτώση σε όλες τις επαφές ρελέ είναι περίπου το ένα δέκατο από αυτό ενός τρανζίστορ. Αν και το τρανζίστορ είναι ιδανικό για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας, το ρελέ χρησιμοποιείται ακόμα για χαμηλές ταχύτητες, και βαριά χρήση. Το βασικό σύστημα ενός ηλεκτρονικού φλάσερ χρησιμοποιεί μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, το οποίο περιέχει ένα I.C., έναν πυκνωτή, έναν ρελέ και τρεις αντιστάσεις. Το τσιπ I.C. έχει τρία κύρια τμήματα, έναν ταλαντωτή, ένα ρελέ και τον ανιχνευτή για καμένη λάμπα. Μια δίοδος Zener μέσα στο I.C. ελέγχει την τάση λειτουργίας του τσιπ και εξασφαλίζει σταθερή συχνότητα φλας σε ένα εύρος τάσης τροφοδοσίας από 10-15 V. Η δράση φόρτισης-εκφόρτισης του πυκνωτή C ελέγχει τον χρονοδιακόπτη. Αυτό λειτουργεί σε συνδυασμό με την αντίσταση R1 και παρέχει ένα σταθερό χρόνο R-C για μία συχνότητα αναλαμπών των 90 ανά λεπτό με 50-50 off-on χρονικό σήμα. Οι παλμοί από τον ταλαντωτή διέρχονται σε ένα ρελέ Darlington, το οποίο παρέχει τετραγωνικό σήμα εξόδου. Προστασία μετάβασης του τρανζίστορ εξόδου επιτυγχάνεται μέσω μίας διόδου στον συλλέκτη του τρανζίστορ ισχύος. Αυτό προκαλεί φόρτιση στο πηνίο του ρελέ έτσι ώστε να παρακάμψει το τρανζίστορ. Ο ανιχνευτής για καμένη λάμπα ανιχνεύει την πτώση τάσεως στα άκρα της αντίστασης R2. Αυτή η αντίσταση με τη σειρά της ανιχνεύει το ρεύμα που περνά στις λάμπες του κυκλώματος μέσω των επαφών του ρελέ. Όταν ένας λαμπτήρας καεί, η χαμηλή ροή ρεύματος μειώνει την πτώση τάσης (πτώση IR) σε όλη την αντίσταση. Αυτή η μειωμένη τάση προκαλεί τον ανιχνευτή να μεταβάλλει την αντίσταση του στοιχείου χρόνου R-C εξαιτίας της οποίας διπλασιάζεται η συχνότητα των φλας. Σχήμα 6: Ηλεκτρονικό φλάσερ με χρονοδιακόπτη IC 555 56 Ο χρόνος για το άναψε-σβήσε του φλας ρυθμίζεται από την μεταβλητή αντίσταση VR1 μέχρι το 1 ανά 1.5 sec. Ο χρόνος για ανοιχτό φλας είναι: T ON= 0.69xC1x(R1 + VR1) second Και ο χρόνος για κλειστό φλας: T OFF= 0.69xC1xVR1 second Αν αλλαχτεί ο πυκνωτής C1 σε τιμές μέχρι 100 μf τότε μπορεί να αλλαχτεί ο χρόνος του άναψε-σβήσε μέχρι το 1 ανά 10sec. 5 http://www.electronic-circuits-diagrams.com/brakelight-flasher-circuit/ 6 http://circuits-projects.blogspot.gr/2012/08/car-reversing-horn-with-flasher.html

Σχήμα 7: Ηλεκτρονικό φλάσερ με απλό ρελέ 20 A και χρονοδιακόπτη 555 7. Η επιλογή της αντίστασης (*) ελέγχει το χρόνο του άναψε/σβήσε. Σχήμα 8: Ηλεκτρονικό φλάσερ, με transistor Q1(BC557) και MOSFET Q2 (IRF530) 8 Στο παραπάνω σχήμα φαίνεται ένα απλό αλλά ισχυρό κύκλωμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λάμπες φλας 12V σε αυτοκίνητα. Βασίζεται στα τρανζίστορ Q1(BC557) και MOSFET Q2 (IRF530), όπου το Q2 δίνει την απαραίτητη παροχή στη λάμπα. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν όσες λάμπες χρειάζονται, αρκεί να μην ξεπερνούν σε ισχύ τα 42W. Όλοι οι πυκνωτές πρέπει να έχουν ονομαστική τάση 25V. Η συχνότητα που αναβοσβήνει η λάμπα L1 ρυθμίζεται με μεταβολή της τιμής του C1. 7 http://www.robotechmaker.com/p/555-timer-ic-circuit.html 8 http://todayscircuits.blogspot.com/2011/06/12v-lamp-flasher-circuit.html

Σχήμα 9: Κύκλωμα για ηλεκτρονικό φλας με λάμπες LED 9 Στο παραπάνω σχήμα φαίνεται ένα κύκλωμα φλας με χρονοδιακόπτη και λάμπες LED. Με τα απαραίτητα υλικά μπορεί να φτιαχτεί στο εργαστήριο μια πλακέτα με σκοπό τη κατανόηση της λειτουργίας του φλας και της λειτουργίας και ρύθμισης του φλάσερ. Πως λειτουργεί: Οι αντιστάσεις R1, R2, C1 και η τάση τροφοδοσίας καθορίζουν το ρυθμό του άναψε/σβήσε του φλας. Η χρήση ενός ρυθμιζόμενου τροφοδοτικού θα κάνει πολλά για να εξασφαλίσει ένα σταθερό ρυθμό φλας. Για μεταβλητό ρυθμό άναψε/σβήσε του φλας, αντικαταστήστε την αντίσταση R1 με ένα ποτενσιόμετρο 1 megohm σε σειρά με μια αντίσταση 22k. Ο κύκλος λειτουργίας του κυκλώματος (το ποσοστό του χρόνου που το LED 1 είναι ενεργοποιημένο σε σχέση με το χρόνο που είναι εκτός λειτουργίας κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου) καθορίζεται από την αναλογία R1 προς R2. Αν η τιμή του R1 είναι χαμηλή σε σχέση με το R2, ο κύκλος λειτουργίας θα είναι κοντά στο 50%. Εάν χρησιμοποιούνται και τα δύο LED, πιθανότατα ο κύκλος θα έχει 50% άναψε/σβήσε. Από την άλλη πλευρά, αν το R2 είναι χαμηλό σε σύγκριση με το R1, ο κύκλος λειτουργίας θα είναι μικρότερος από 5%. Αυτό είναι χρήσιμο για την παραγωγή εφέ τύπου στροβοσκοπίου, όταν χρησιμοποιείται μόνο η LED1. Το κύκλωμα χρονοδιακόπτη NE555 μπορεί να καταστραφεί με την τάση αντίστροφης πολικότητας που εφαρμόζεται σε αυτό. Μπορείτε να κάνετε το κύκλωμα πιο αξιόπιστο τοποθετώντας μια δίοδο σε σειρά με ένα από τα καλώδια τροφοδοσίας. Ο σκοπός των αντιστάσεων R3 και R4 είναι να περιορίσουν το μέγιστο ρεύμα που μπορούν να δεχτούν τα LED (συνήθως 20 milliamps). Θα πρέπει να επιλέξετε την τιμή αυτών σύμφωνα με την τάση τροφοδοσίας. 470 ohms είναι καλά για μια τάση τροφοδοσίας 9-12 volts. Θα χρειαστεί να μειώσετε την τιμή για χαμηλότερες τάσεις. Ειδοποίηση κινδύνου (Αλάρμ) Η χρήση των λαμπτήρων των φλας και για την ειδοποίηση κινδύνου με ταυτόχρονο άναψε/σβήσε όλων των λαμπτήρων και των δύο κατευθύνσεων επιτυγχάνεται με τη σύνδεση ενός διπλού διακόπτη αλάρμ παράλληλα με τον διακόπτη των φλας, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η λειτουργία του αλάρμ είναι ίδια με των φλας καθώς χρησιμοποιεί το ίδιο κύκλωμα με διαφορετική εντολή λειτουργίας (διαφορετικός διακόπτης). 9 http://wild-bohemian.com/electronics/flasher.html

Σχήμα 10: Τυπικό διάγραμμα συνδεσμολογίας για την ειδοποίηση κινδύνου (αλάρμ) παράλληλα με τα φλας 10 10 http://www.turbosport.co.uk/showthread.php?t=176205