Рисунок 3 Схема угла наклона светового пучка: 1 - светотеневая граница, 2 - линия горизонта

Звуковая сигнализация

Системы звуковой сигнализации предназначены для обеспечения безопасности движения автомобиля в транспортном потоке и используются для оповещения пешеходов и водителей других транспортных средств о наличии и приближении автомобиля (для предупреждения других водителей о намерении произвести обгон вне населенных пунктов; в случаях, когда это необходимо для предотвращения дорожно-транспортного происшествия). Звуковые сигналы также используются для оповещения о состоянии рабочих агрегатов автомобиля и включаются в противоугонные устройства.

Система звуковой сигнализации состоит из звуковых сигналов (одного или нескольких), выключателя и реле звуковых сигналов, соединительных проводов.

Звуковые сигналы подразделяют:

- по характеру звучания - на шумовые и тональные;

- по устройству - на рупорные и безрупорные;

- по роду тока - на сигналы постоянного и переменного тока;

- по принципу действия - на электрические вибрационные и электропневматические.

Электроснабжение звуковых сигналов постоянного тока осуществляется от бортовой сети электрооборудования автомобиля.

Звуковое давление должно быть в пределах от 85 до 125 дБ.

По устройству и принципу действия шумовые и тональные сигналы незначительно отличаются друг от друга. Наиболее широко распространены электрические вибрационные безрупорные и рупорные звуковые сигналы сравнительно малой мощности от 40 до 60 Вт, обладающие достаточно хорошим звучанием. Они представленные в соответствии с рисунком 1.

Для того, чтобы исключить влияние колебаний автомобиля на звукоизлучение, применяют рессорную подвеску звуковых сигналов. Следует учитывать, что слышимость сигнала изменяет возникающее при движении автомобиля вихревое движение воздуха. Кроме того, чем больше скорость автомобиля, тем меньше расстояние, на котором слышен сигнал.

Обычно на автомобили устанавливают комплект звуковых сигналов: один низкого тона и один или два высокого тона. В зависимости от силы потребляемого тока звуковые сигналы в комплекте включают параллельно или последовательно. Включение безрупорных сигналов, которые потребляют токи меньшей силы, чем рупорные, осуществляется непосредственно механическим выключателем звуковых сигналов (кнопкой, рычагом или механическими выключателями иной конструкции). Рупорные сигналы потребляют ток силой, превышающей допустимые значения для механических выключателей звуковых сигналов. Для включения сигналов в таком случае применяют промежуточные электромагнитное реле (реле сигналов), при применении которых через механический выключатель звуковых сигналов протекает ток небольшой силы, потребляемый обмоткой реле звуковых сигналов.

Рисунок 4 Электрические звуковые сигналы (безрупорные и рупорные)

1.2 Принцип действия внешних световых и звуковых приборов легкового автомобиля

Рассмотрим принцип действия светового прибора на примере фар.

Устройство фары

Рисунок 5 Устройство фары

Источник света

Излучение лампы не направлено прямо, как фонарь, на самом деле, она скорее светит во все стороны, направляя частицы света на следующий сегмент.

Нить дальнего и ближнего света

Нить дальнего света имеет дугообразную форму и располагается в фокусе отражателя. Нить ближнего света цилиндрической формы выдвинута вперед и расположена чуть выше и параллельно оптической оси. Лучи от нити ближнего света, попадающие на верхнюю половину параболоидного отражателя, отражаются вниз, освещая близлежащие участки дороги перед автомобилем. Светотеневую границу создает экран, расположенный под нитью ближнего света.

Отражатель

Он бывает разной формы, часто это относительно правильный конус, но может быть множество вариаций в зависимости от конфигурации фары и дизайна передней части машины в целом. Обычно это стекло или пластмасса с небольшим напылением алюминия. Как вполне ясно из внутренней формы слова - основная его задача - отражать, весь свет, который на него попадает. При этом отражении он усиливается. Специальные корректоры в свою очередь ограничивают световую зону, направляя луч света. В плане отражения света можно также выделить три основных подтипа:

1. Параболический отражатель. Самый простой, дешёвый и распространённый. Это статичная конструкция, отражающая свет горящей лампы. Такую фару нельзя подкорректировать, яркость, интенсивность, направление света в них статичны.

Рисунок 6 Параболический отражатель

2. Рефлектор свободной формы. Такой рефлектор разделён на несколько зон (количество их может сильно варьироваться), каждая отражает и направляет свой пучок света. Свет таких фар также статичен, но более отчётлив, меньше светопотеря при рассеивании, значительно меньше вероятность ослепления других водителей или себя.

Рисунок 7 Рефлектор свободной формы

3. Линзовая оптика. Свет от лампы в этом случае рассеивается и усиливается специальным эллиптическим светоотражателем, но после этого направляется на второй фокус - специальный щиток, вновь собирающий этот свет. От этой перегородки свет снова рассеивается в сторону линзы, та собирает его, где-то обрезая, где-то перенаправляя. Такая оптика максимально исключает чрезмерную светопотерю и ослепление светом. Линзовая оптика дорога, но очень качественна и обеспечивает максимальную безопасность даже в условиях трудной видимости. Главная проблема - вся эта система довольно динамична, в ходе износа или повреждения стабильность линзы может понизиться, могут возникнуть неисправности, светопотери. В таком случае линза требует специфической корректировки в автосалоне.

Рисунок 8 Линзовая оптика

Рассеиватель

Это внешняя часть фары, также из стекла или специального материала. Видели на фото или киносъёмках огромные белые листы на штативе? Назначение автомобильного рассеивателя схожее. Его задачи - защищать фару от внешнего воздействия, а также рассеивать и направлять её свет. Скажем, противотуманные фары светят скорее не прямо вперёд, а как бы «под ноги», вниз -- вперёд. Для этих функций форма рассеивателя может быть разной. Несколько иной метод работы у светодиодных и матричных фар, мы рассмотрим эту специфику чуть позже, когда будем говорить о светодиодах отдельно.

Рисунок 9 Рассеиватель

Это функциональное распределение фар, одинаковое для любого транспортного средства. Можно их разделить и по принципу устройства. Научный прогресс не стоит на месте, технологи и проектировщики задаются одним важным вопросом: как обеспечить максимальную безопасность и дальность освещения, при этом нивелируя ослепляющим фактором. Также важны принципиально надёжность фары, прочность, длительный ресурс использования, экологичность, не забываем о дизайне.

Виды ламп

Фары по методу действия лампы можно выделить в четыре типа:

· Лампы накаливания

· Галогенные

· Ксеноновые

· Светодиодные

Лампа накаливания

Рисунок 10 Лампа накаливания

Самые простые, такие же, как обычные лампочки. Работа её обеспечивается вольфрамовой нитью, помещённой в безвоздушную стеклянную колбу. При подаче напряжения происходит нагрев вольфрамовой нити, что и порождает свет. Такие лампы не очень надёжны, они морально устарели: вольфрам постоянно испаряется с нити. Она утончается, что приводит в итоге к разрыву. Также такие устройства легко темнеют и очень восприимчивы к перепадам напряжения. Они ещё широко используются в быту, но постепенно выходят из употребления по причине множественных недостатков.

На транспортных средствах уже не используются.

Галогенные лампы

Рисунок 11 Галогенная лампа

Также часто используются в быту. Механизм её работы примерно такой же, - накаливание вольфрамовой нити, однако за счёт того, что внутрь колбы закачаны пары галогенов (йода или брома), которые взаимодействуют с атомами вольфрама и не дают последним осесть, они двигаются вокруг нити по спирали, периодически снова к ней прилипая.

Срок службы таких ламп во много раз дольше обычных ламп накаливания. Такие лампы имеют долгий ресурс эксплуатации. Здесь многое зависит от качества и, соответственно, стоимости. Хорошие галогенные лампы могут работать в течение нескольких лет постоянной эксплуатации. В технической документации обычно прописывают небольшие сроки службы, около тысячи часов непрерывной работы и далее, по факту же качественная галогенная лампа может прослужить в два-три раза дольше, чем предполагает срок эксплуатации. Важна здесь также полная исправность проводки в автомобиле. Неполадки с электроникой или аккумулятором сказываются на длительности работы фар.

Ксеноновые лампы(газоразрядные)

Также распространены в автомобильной промышленности. Первыми здесь были, как всегда, немцы - они поставили ксеноновые фары на BMW седьмой серии в 1994 году. Работает такое устройство за счёт нагревания газа ксенона - благородного газа, при нагревании выделяющего множество света. Такие лампы значительно мощнее газоразрядных. Скажем, при мощности в 35 Вт ксеноновая лампа рождает световой поток в 3000-3200 лм, что на треть больше, чем способна выдать галогенная лампа при вдвое большей мощности.

Рисунок 12 Устройство ксеноновой лампы

Ксеноновые лампы экономят электричество, выдают много света и долго служат (срок службы ксеноновой фары составит около двух тысяч часов, примерно в два-три раза больше, чем у своего галогенного аналога.), но дорого стоят. В таком устройстве кроме простых трёх агрегатов, о которых мы уже говорили, есть ещё и специальные нагреватели ксенона, состоящие из блока розжига и электронной системы управления температурой и мощностью. Эти механизмы повышают цену на фару в несколько раз.

Светодиоды

В основе светодиодного фонаря - полупроводниковый кристалл, который преобразует электрический ток в свет. Сначала такие устройства появились в промышленной сфере, но теперь они широко интегрированы в быт. В автомобильной промышленности светодиоды начали использоваться для побочного освещения -- стоп-сигналы, подсветка приборной доски, освещение в салоне и так далее.

Рисунок 13 Устройство диодной лампы

Считалось, что светодиодные лампы недостаточно ярки для установки в головные фары. Сейчас они светят очень ярко за счёт того, что устанавливаются целыми сегментами-сотами внутрь фары. Один светодиод выделяет меньше света, чем ксеноновая лампа, но установленные вместе они вполне покрывают нужное для безопасности количество освещения. Светодиод сам по себе представляет самодостаточный источник света. На некоторых моделях авто светодиодная фара состоит из двух-трёх десятков отдельных диодов. В каждом из них есть линза, кристалл, анод и катод, обеспечивающие постоянно напряжение тока. Перегорание или неисправность одного диода обычно не тащит за собой поломку остальных.

Лазер

Самая новая технология, которую активно развивают, это лазерные фары. Впервые такие фары применили на футуристичном автомобиле BMW i8. Технология фары достаточно проста -- лазер светит на линзу с фосфором, который в свою очередь начинает излучать яркий свет, а отражатель направляет этот свет на дорогу.

Рисунок 14 Лазерные фары

Они превосходят светодиодные фары по освещению и энергопотреблению, а срок службы сопоставим. Существенным недостатком этих фар является их стоимость, они являются самыми дорогими фарами современности, не менее 10 тыс. евро, за эту сумму можно купить новый бюджетный автомобиль.

Современные разработки

Момент устройства светодиодной фары доведён до технологического абсолюта в фаре матричной. В ней водитель может менять и подстраивать под себя и нужды дорожной ситуации отдельный диод. Такие матричные светодиоды могут индивидуально подстроиться под любую, даже сложную обстановку с видимостью.

Рисунок 15 Матричная фара

Теперь рассмотрим принцип работы звуковых приборов.

Устройство и схемы включения звуковых сигналов автомобиля

Рисунок 16 Устройство звукового сигнала

Устройство шумового безрупорного сигнала показано на рисунке 16 слева. Он состоит из стального корпуса на котором закреплен электромагнит, содержащий ярмо 2, сердечник 5, якорь 4 и катушку 3. Якорь электромагнита жестко соединен с мембраной 8 в ее центральной части. По периферии мембрана зажата винтами между корпусом 1 и крышкой 9 сигнала. На якоре закреплен также диск резонатор 10, обеспечивающий усиление громкости звучания сигнала и нужный частотный диапазон звукоизлучения. Питание на катушку электромагнита подается через контакты прерывателя 7.

Возникающий при этом магнитный поток проходит через часть корпуса, крепящий сердечник, сердечник, ярмо, якорь электромагнита, и якорь притягивается к сердечнику. Выступ якоря, перемещаясь, действует на держатель 6 подвижного контакта прерывателя, разрывая цепь питания катушки электромагнита. Обратный ход якорь осуществляет под действием упругой силы мембраны.

Некоторые типы звуковых сигналов автомобиля высокого и низкого тонов отличаются только толщиной мембраны, например, сигналы С-304 и С-305. У сигнала низкого тона мембрана толще.

Устройство тонального рупорного сигнала автомобиля изображено на рисунке 13 справа. Он состоит из: 1 -- корпус электромагнита; 2 -- сердечник электромагнита; 3 -- якорь; 4 -- катушка; 5 -- ярмо электромагнита; 6 -- мембрана; 7 - корпус рупора; 8 -- крышка рупора.

Тональный сигнал по устройству мало отличается от шумового. Он также имеет корпус, электромагнит, прерыватель и мембрану 6. Однако резонатором этого сигнала является столб воздуха, заключенный в рупоре. Рупор образуется соединением его корпуса 7 и крышки 8. Конфигурация рупора обеспечивает взаимную настройку частот колебания мембраны и воздушного столба, чем достигается получение громкого звука определенного тона. Конец рупора расширяется для эффективного излучения звука. Для уменьшения искрения контактов прерывателя в тональных сигналах так же, как и в шумовых, параллельно контактам включают резисторы или конденсаторы. В малогабаритных сигналах средства, уменьшающие искрение контактов, не устанавливаются.

Рисунок 17 Схемы включения автомобильных звуковых сигналов

Шумовые сигналы имеют двухпроводную схему и управляются кнопкой S включения сигналов по схеме рис. 17, а.

Тональные сигналы потребляют ток, превышающий допустимые значения для механических кнопок. Поэтому они управляются по схеме, приведенной на рис.14, б с использованием промежуточного реле KV. Один вывод обмотки электромагнита тональных сигналов соединен с массой. Такие сигналы имеют однопроводную схему.

Звуковые сигналы автомобиля характеризуются уровнем звукового давления (в децибелах) и спектральным составом звука. Наиболее хорошо перекрывают шум движения и слышны в кабине обгоняемого автомобиля сигналы, частотный спектр которых находится в пределах 1800--3550 Гц. Поэтому размеры, материалы и конфигурацию мембраны, резонаторов и других звукоизлучающих деталей сигнала подбирают таким образом, чтобы вся его звуковая энергия была сконцентрирована в этом диапазоне.

Таблица 2 Звуковые сигналы автомобилей

2.1 Техническое обслуживание внешних световых и звуковых приборов легкового автомобиля

При длительной эксплуатации, даже в случае точного выполнения правил технического обслуживания, изменяются оптические свойства рассеивателей. Они подвергаются воздействию твердых частиц и солнечных лучей. Относительно мягкие рассеиватели из пластмассы покрываются микровпадинами и сетью царапин, красители выцветают, у рассеивателя изменяется цвет и увеличивается коэффициент пропускания. Рассеиватель может потерять форму при перегреве, если лампа большой мощности (21 Вт) длительное время работает во время стоянки автомобиля. При наличии на цветном рассеивателе сколов или трещин сигнал светового прибора воспринимается двухцветным, белый цвет может подавить основной цвет сигнала, исказить передаваемую информацию и усилить слепящее действие светового прибора. Поврежденные рассеиватели следует заменить.

Не допускается самостоятельная замена рассеивателя круглой фары. Рассеиватели круглых фар строго ориентированы относительно посадочного места под лампу, что обеспечивается только в заводских условиях, поэтому заменяют весь оптический элемент. Решение о замене оптического элемента фары принимают по результатам измерения силы света при номинальном напряжении на лампах и правильной их регулировке. Сила света должна быть не менее 85000кд.

У отражателей световых приборов обычно нарушаются оптические свойства рабочей поверхности из-за коррозии при недостаточной вентиляции. Нельзя протирать рабочую поверхность. Это приводит к образованию царапин и искажению структуры светового пучка. Светораспределение прибора изменяется также при нарушении формы отражателя, отслоении алюминиевого покрытия от его рабочей поверхности.

Весьма специфично проявляется нарушение контакта светового прибора с «массой». В двухфарных системах освещения в фаре, у которой отсутствует контакт с корпусом автомобиля, очень слабо светятся обе нити лампы, так как при включении ближнего света нить ближнего света соединяется с корпусом через нити дальнего света ламп обеих фар. При этом горит контрольная лампа дальнего света. С меньшей световой отдачей будут работать в проблесковом режиме оба задних указателя поворота при нарушении контакта с «массой» у заднего группированного светового прибора. При этом могут гореть и лампы других сигнальных фонарей.

Обрыв в цепях электроснабжения источников света вследствие перегорания нитей ламп накаливания или нарушения соединений в сети и коммутационной аппаратуре приводит к внезапным отказам. Эти неисправности могут быть обнаружены внешним осмотром световых приборов. Ухудшение светотехнических характеристик отдельных световых приборов в процессе эксплуатации приводит к постепенному отказу системы. Неисправности, связанные с постепенным отказом, могут быть обнаружены только при использовании специальных измерительных приборов.

Внешний осмотр световых приборов автомобиля необходимо проводить ежедневно. Он позволяет выявить внезапный отказ светового прибора или его механическое повреждение. При ежедневном техническом обслуживании следует проверять состояние рассеивателей, работу всех световых приборов в различных положениях выключателей и переключателей света, исправность контрольных ламп. Особое внимание нужно обратить на цвет передних и задних фонарей во включенном состоянии, на правильность функционирования сигналов торможения и указателей поворота. Сигналы торможения должны быть красного цвета равной интенсивности. Частоту проблеска указателей поворота можно проверить с помощью наручных часов с секундной стрелкой (10 световых импульсов в течение 5-10 с). Обнаруженная неисправность должна быть немедленно устранена. Эксплуатация автомобиля с неисправным световым прибором из обязательного комплекта не допускается.

При ТО-1 выполняют операции ежедневного обслуживания, проверяют крепление фар, передних и задних фонарей, работу всех выключателей и переключателей, надежность соединений в цепях электроснабжения световых приборов. При ТО-2 проводятся операции ТО-1, а также проверяют светораспределение, измеряют силу света фар и определяют необходимость их регулирования. При ТО-1 и ТО-2 систему освещения и световой сигнализации проверяют с помощью приборов.

Контроль работоспособности световых приборов, непосредственно влияющих на безопасность движения, целесообразно проводить при выполнении транспортной работы на линии. Исправность фонарей во время движения автомобиля можно оценить по свету, отраженному от объектов дорожной обстановки. Так, правильность функционирования сигналов торможения можно проверить, наблюдая через зеркало заднего вида фары стоящего сзади автомобиля. Если при движении автомобиля включен ближний свет, а водителю часто сигнализируют о необходимости переключения света, то нарушена регулировка фар и неисправность нужно немедленно устранить.

Неисправности выключателей, переключателей, реле и прерывателей тока указателей поворота системы освещения и световой сигнализации необходимо определять с помощью контрольных ламп в соответствии со схемами внутренних соединений и коммутации. Зазоры между контактами реле, усилия перемещения рычагов переключателей свободного хода и рабочего перемещения штоков выключателей фонарей заднего хода и диафрагм выключателей сигналов торможения регулируют в соответствии с техническими условиями на данный коммутационный аппарат.

Проверка и регулировка звукового сигнала производится в такой последовательности. Снимают колпак сигнала, зачищают контакты плоским надфилем. Проверяют плоским щупом зазор между якорем и ярмом. Зазор должен оставаться в пределах 0,3-0,8 мм. Его регулируют вращением якоря, предварительно освободив гайку последнего. Затем проверяют звучание сигнала, поочередно включив в цепь вольтметр и амперметр.

Нормально отрегулированный сигнал потребляет ток силой 7-8А при напряжении 12В. Проверку звучания производят при надетом колпаке. Чтобы отрегулировать реле сигналов, снимают крышку реле. Зачищают контакты реле плоским надфилем. Проверяют и при необходимости регулируют при помощи упора ограничителя зазор между контактами реле. Этот зазор должен находиться в пределах 0,4-0,6 мм. После этого ставят крышку реле на место.

2.2 Способы устранения неисправностей внешних световых и звуковых приборов легкового автомобиля

Возможные причины возникновения неисправностей и методы их устранения в системе освещения световой и звуковой сигнализации автомобиля представлены в двух таблицах ниже.

Таблица 3 Неисправности световой сигнализации