|
 
|
ЗАЩИТА ЛАМП ФАР
Схема(Рис.1,2)
Автомобильные лампы, как известно, работают в тяжелых условиях и поэтому довольно быстро выходят из строя. Замечено, что особенно ненадежны те светотехнические приборы автомобиля, лампы которых во время движения машины (когда напряжение в бортовой сети повышено) часто коммутируют - включают и выключают. Самые дорогостоящие и дефицитные из ламп, работающих на автомобиле,- фарные. Об особенностях их работы и увеличении долговечности и пойдет речь в статье.
Наиболее распространенные в настоящее время - лампы АКГ 12-60-55 (зарубежный аналог - Н4). Это двунитевые криптоновые галогенные лампы на номинальное напряжение 12 В, потребляемой мощностью 60 Вт (нить дальнего света) и 55 Вт (ближнего). Обе нити находятся в общем стеклянном баллоне, а включаются поочередно - либо нить дальнего света, либо ближнего. Такой режим обеспечен системой электрооборудования автомобиля.
В холодном состоянии электрическое сопротивление нити лампы не превышает 0,15...0,2 Ом (в особенности оно мало в морозную погоду). Поэтому в момент включения импульс тока, протекающего через нить, приближается к сотне ампер! По указанной причине нить перегорает, как правило, именно при включении лампы. Если же ограничить начальный импульс тока. относительно медленнее прогревать нить, долговечность лампы неизмеримо возрастет. Как показали эксперименты, для гарантированного сохранения нити достаточно "растянуть" процесс ее разогревания всего до двух десятых долей секунды, что практически даже незаметно "на глаз".
Один из очевидных способов реализации устройства "мягкого включения" - введение последовательно в цепь нити лампы плавно открываемого транзистора. Однако этот вариант защиты ламп фар потребует установки четырех мощных транзисторов, способных работать при токе коллектора 5 А. К тому же на полностью открытом (насыщенном) транзисторе неизбежно будет падать около 1 В, а это значит, что яркость свечения ламп будет занижена.
Поэтому был выбран другой путь - двуступенное зажигание ламп. Суть его состоит в том, что с момента включения фар ток ламп протекает через ограничительный резистор, а спустя несколько десятых долей секунды этот резистор замыкается.
Необходимый порядок коммутации обеспечивает электронная приставка А1 (см. схему на рис.1). Ее подключают непосредственно к выводам нитей одной из ламп (EL1) фар. Коммутируют токоограничительный резистор R1 контакты S1 приставки. Расчет и опытная проверка показывают, что для ламп АКГ12-60-55 оптимальное значение сопротивления этого резистора находится в пределах 0,4...0,5 Ом.
Показанные на схеме плавкие предохранители FU1-FU4 входят в систему электрооборудования автомобиля. На разных моделях автомобилей их маркируют по-разному. Для определенности будем считать, что через предохранители FIJI и FU3 протекает ток нитей дальнего света, а через FU2 и FU4 - ближнего.
Введение ограничительного резистора R1 в разрыв общего провода позволило избежать переделки блока реле и предохранителей.
Принципиальная схема приставки показана на рис. 2. Питание на приставку через диод VD4 (или VD5) поступает в момент включения водителем ближнего (или дальнего) света фар. При выключенных фарах она электроэнергии не потребляет.
Резисторы R1-R4, конденсатор С1, стабилитрон VD1 и операционный усилитель DA1 составляют компаратор напряжения. ОУ питается от параметрического стабилизатора R6VD2. Выходной усилитель тока выполнен на транзисторах VT1, VT2. Нагрузкой усилителя служит обмотка реле К 1. Диод VD3 защищает транзистор VT2 от импульса напряжения самоиндукции, возникающего на обмотке в момент закрывания транзистора. Контактная группа К 1.1 использована для замыкания ограничительного резистора R1 в цепи нитей ламп.
При выключенных фарах приставка обесточена. Предположим, что водитель включил фары на дальний свет. Через предохранители FU1 и FU3, нити дальнего света (левые по рис.1) ламп EL1 и EL2 и резистор R1 от бортовой сети потечет ток. В первый момент напряжение на левом (по рис.1) выводе резистора R1 будет близко к напряжению бортовой сети. Это объясняется тем, что сопротивление холодных нитей ламп (включенных к тому же параллельно) существенно меньше сопротивления резистора R1. Стало быть, ток в цепи будет в основном определять сопротивление этого резистора.
По мере разогревания нитей ламп их сопротивление увеличивается и, следовательно, напряжение на резисторе R1 уменьшается. Этот перепад напряжения и использован в качестве полезного информационного сигнала, обеспечивающего работу приставки А1. Таким образом, выход (контакт 3 разъема XI) приставки одновременно служит и одним из ее входов.
С момента включения дальнего света к входу 1 приставки приложено напряжение бортовой сети. Как видно из схемы, выход приставки соединен с неинвертирующим входом ОУ DA1. Фильтр R1C1 защищает вход от случайных внешних помех. К неинвертирующему входу ОУ подключен делитель напряжения, образованный резисторами R2 и R3. Номиналы этих резисторов выбраны так, чтобы напряжение на этом входе было примерно равно трети напряжения бортовой сети.
Таким образом, в первоначальный момент после включения ламп напряжение на неинвертирующем входе ОУ больше, чем на инвертирующем. А это означает, что на выходе компаратора будет высокий уровень сигнала. Транзистор VT1 при этом будет открыт, a VT2, наоборот, закрыт. Следовательно, обмотка реле К1 обесточена, а его контакты К 1.1 разомкнуты.
Отметим, что поскольку стабилитрон VD1 имеет более высокое напряжение стабилизации, чем VD2, он закрыт и останется закрытым, даже если неинвертирующий вход ОУ замкнуть на общий провод. Откроется он в прямом направлении (как диод) лишь тоща, когда на выходе компаратора появится низкий уровень.
По мере прогревания нитей ламп напряжение на неинвертирующем входе ОУ DA1 уменьшается, и как только оно станет меньше, чем на инвертирующем, компаратор переключится. На его выходе появится низкий уровень,- откроется стабилитрон VD1 и еще более понизит напряжение на неинвертирующем входе ОУ, устраняя тем самым всякую возможность повторных многократных срабатываний компаратора в момент переключения. Между тем такая опасность реально существует. Дело в том, что из-за работы реле-регулятора напряжения и генератора в бортовой сети автомобиля всегда присутствует пульсационная составляющая. Именно для того, чтобы устранить се отрицательное влияние, как раз и необходима цепь VD1R4.
После переключения компаратора транзистор VT1 закроется, а VD2 откроется. При этом сработает реле К1, замкнутся контакты К 1.1, выключая из цепи ламп ограничительный резистор - лампы перейдут на полный накал.
Разумеется, приставка не освобождает лампы от броска тока полностью, но уменьшает его до практически безопасного уровня.
Выключение дальнего света происходит без особенностей. При этом конденсатор С1 быстро разрядится, а контакты К 1.1 разомкнутся - - приставка вновь готова к работе.
При включении ближнего света устройство будет работать аналогично. Разница только в том, что напряжение 12 В будет подано на вход 2 приставки. Таким образом, один и тот же ограничительный резистор работает на все четыре нити ламп.
Важно отметить следующее свойство приставки. Переключение ламп фар на полный свет после предварительного прогревания нитей всегда происходит при напряжении на нитях, равном трети напряжения бортовой сети (это соотношение, как уже сказано, определено номиналами резисторов R2, R3 и при необходимости может быть легко изменено подборкой одного из них).
По упомянутой причине порог срабатывания приставки по напряжению будет "плавающим" - при малом напряжении в бортовой сети он будет ниже, и наоборот. Иначе говоря, нити ламп станут прогреваться тем медленнее, чем меньше бортовое напряжение и температура наружного воздуха, т. е. лампы как бы сами регулируют момент переключения с предварительного прогревания нитей на полный свет, сообразуясь только с тем, достаточна ли уже их температура для окончательного переключения или нет. В любом случае время прогревания нитей приставка выдерживает автоматически, причем оно всегда будет минимально необходимым.
Экспериментальная проверка времени включения ламп фар с описанной приставкой в различных условиях (при разной температуре окружающей среды и изменении питающего напряжения в широких пределах) показывает, что значение этого параметра не превышает одной-двух десятых секунды.
В приставке можно использовать практически любые автомобильные электромагнитные реле, рассчитанные на напряжение бортовой сети 12 В, но лучше всего выбрать из них малогабаритные, например, 111.3747 (или же 112.3747, 113.3747, 113.3747-10, 114.3747-10, 114.3747-11. 116.3747-10, 116.3747-11, 117.3747-10, 117.3747-11). Выводы этих реле маркированы цифрами: 85 и 86 - обмотка, 30 и 87 - разомкнутая контактная пара.
На выбор конструкции токоограничительного резистора R1 (рис.1) следует обратить особое внимание. Он должен быть обязательно проволочным и весьма мощным. В нормальном режиме на резисторе выделяется незначительная мощность - ведь он проводит ток только 0,2 с при включении фар и их переключении с ближнего света на дальний и обратно.
В аварийном же режиме (при нарушении контакта в разъеме, при обрыве цепи обмотки реле и т. д.) на резисторе будет длительно выделяться около 50 Вт тепловой мощности. Это вынуждает позаботиться о его пожарной безопасности.
В качестве токоограничительного резистора можно использовать одну из секций (вторую целесообразно включить в систему защиты ламп противотуманных фар) резистора СЭ-107, применяемого в составе контактно-транзисторной системы зажигания автомобилей ЗИЛ-130 или автобусов марки ЛАЗ и ЛиАЗ. Важно, чтобы его сопротивление было в пределах 0,4...0,5 Ом. Этому требованию отвечают, правда, лишь резисторы названного типа, выпускавшиеся до 1964 г. (далее их сопротивление было увеличено заводом-изготовителем примерно до 1 Ом; у такого резистора обе секции следует соединить параллельно).
Можно применить и какой-либо другой ограничительный резистор, скажем, от вышедшей из строя катушки зажигания (например, Б115-В). Обычно его сопротивление несколько больше необходимого значения, поэтому, укорачивая проволочную спираль, как правило, удается изготовить резистор с нужным сопротивлением. Если же вдруг переделанный резистор будет иметь несколько меньшее сопротивление - вплоть до 0,3 Ом - то степень ограничения тока будет вполне приемлемой.
После укорочения спирали резистора конец провода нужно залудить с паяльной кислотой и немедленно тщательно промыть место пайки поролоновой губкой с мыльным раствором. Затем вывод хорошо просушивают и припаивают на место. Выбирая или изготавливая резистор, следует принять меры, препятствующие разрушению его выводов при аварийном режиме.
В заключение заметим, что снятие информации о включении дальнего (или ближнего) света лишь с лампы одной из фар, строго говоря, нельзя считать достаточным. Представьте себе, что по какой-либо причине перегорел предохранитель FD 1 (либо попросту окислились контакты его гнезда). Тогда после включения дальнего света лампа EL1 светить не будет. Но в каком положении окажется при этом вторая лампа EL2? Несложный анализ показывает, что она будет светить тускло. Ведь приставка срабатывать уже не сможет и ограничительный резистор останется включенным в цепь лампы EL2. Разумеется, водитель сразу же распознает эту неисправность.
Чтобы заранее избежать этих вполне вероятных неприятностей, лучше сразу ликвидировать саму возможность их возникновения. Тем более, что сделать это очень просто. Достаточно лишь к входам 1 и 2 приставки добавить еще два входа и подключить их к нитям лампы EL2 (к точкам А и Б на рис.1), а в самой приставке в дополнение к диодам VD4, VD5 включить еще два таких же диода. Теперь приставка будет получать информацию со всех четырех нитей ламп.
В.БАННИКОВ
г. Москва
|
|
