Światła samochodowe na przekaźnikach.

Światła samochodowe na przekażnikach.

W wielu samochodach w ramach oszczędności światła mijania i drogowe są zasilane bez przekażników pośredniczących. A więc są długie przewody i znaczny spadek napięcia na przewodach i stykach przełączników. Prąd około 10A płynie przez wyłącznik oraz przełącznik świateł mijania/drogowe. Tak duży prąd często powoduje uszkodzenia styków.
Dołożenie przekażników i zasilenie żarówek przez krótkie przewody bezpośrednio z akumulatora eliminuje te wszystkie wady, a światło jest zauważalnie lepsze.

Przekażniki można zamontować w różnych konfiguracjach i na wiele sposobów. Należy tylko pamiętać o tym, aby każda żarówka (żarnik) miała swój bezpiecznik. Wykorzystanie istniejących bezpieczników mija się z celem.

Przedstawiam moje rozwiązanie w Octavii I.

Zestaw składa się z dwóch jednakowych modułów i dwuprzewodowej wiązki połączeniowej z akumulatorem. Moduły są umieszczone w pobliżu lamp zespolonych i podłączone nie inwazyjnie za pomocą przejściówek włączonych pomiędzy gniazdo lampy zespolonej i gniazdo instalacji samochodowej. Przejściówki, to samodzielnie wykonane złącza, gniazdo i wtyk. Do wykonania przejściówek wykorzystane typowe konektory "męskie" i "żeńskie" 2,8mm/0,8mm, oraz "Poxilina" jako wypełniacz. Złącza G1(P) i G1(L) są typu "MATE-N-LOCK" dwustykowe, "na przewód", obciążalność 17A.
Przewody połączeniowe o przekroju 2mm², około 7m.


Każdy moduł zawiera dwa przekażniki RM85-P-12V, dwa bezpieczniki samochodowe "mini" 10A ze swoimi gniazdami, oraz dwie diody LED, czerwone, o średnicy 3mm i dwa rezystory redukcyjne R1 i R2 do diod LED. Diody służą do sygnalizacji spalonego bezpiecznika. Są pożyteczne, ale nie konieczne, i kto nie chce, może ich nie montować.

Moduły i ich obudowy są identyczne. Różnią się jedynie uchwytami do zamocowania. Obudowy są wykonane w formie pudełka z cynowanej blachy o grubości 0,4mm. Krawędzie pudełka są zlutowane. Uchwyty są przynitowane do dna obudowy trzema aluminiowymi nitami o średnicy 3mm.
Prawy moduł jest przykręcony jednym blachowkrętem na przednim pasie w pobliżu lampy zespolonej. W przypadku Octavii trzeba zwrócić uwagę przy montażu, aby moduł nie przeszkadzał podpórce maski po złożeniu, oraz aby można było wygodnie sięgnąć ręką do żarówki w celu ewentualnej wymiany. Lewy zamontowany na akumulatorze przez wsunięcie uchwytu pod płaski, sprężysty uchwyt bezpieczników na akumulatorze.
Długość przewodów z przejściówkami około 30cm.
Do boków obudowy są przyklejone plastykowe paski o przekroju 3x6mm, i te paski utrzymują płytkę montażową 6mm nad dnem obudowy. Na dnie obudowy przyklejona plytka izolacyjna z preszpanu. Płytka montażowa jest utrzymywana zatrzaskowo na miejscu przez dwa paski blachy przylutowane do węższych boków obudowy. Pokrywka trzyma się wykorzystując sprężystość blachy i jeden zagięty brzeg. Jej krawędzie nie są zlutowane. Daje się łatwo zdejmować za pomocą przylutowanego uchwytu.
Oczywiście jako obudowę można wykorzystać dowolne plastykowe pudełko o nadających się wymiarach.

Przekażniki RM85 są hermetyczne, dopuszczalny prąd styków 16A, a zarówka (jeden żarnik) pobiera prąd 5A, niema obaw że nie wytrzymają. Lepiej się nadają do takiego modułu niż typowe przekażniki "samochodowe" bo mają małe wymiary.

Lampy zespolone w Octavii mają też żarówkę 60W świateł przeciwmgielnych. Moduły można bardzo łatwo zmodernizować przez dołożenie jeszcze jednego przekażnika i bezpiecznika, i światła przeciwmgielne też będą zasilane przez przekażniki. Zrezygnowalem z tego, bo tak naprawdę światło przeciwmgielne jest rzadko używane.



Samodzielnie wykonane złącza najlepiej zrobić w następujący sposób.
Konektory "męskie" z już podłączonymi, zaciśniętymi i zalutowanymi przewodami trzeba włożyć do gniazda instalacji przebijając się przez cienki karton. Na kartonie narysować kontur przyszłej wtyczki i przestrzeń pomiędzy konektorami i przewodami na odpowiednią wysokość (około 2,5cm) wypełnić starannie ugniecioną "Poxiliną". Pomocny będzie płasko zakończony patyczek do ugniatania "Poxiliny" pomiędzy stykami i przewodami. Karton zapobiegnie przyklejeniu "Poxiliny" do gniazda. Po stwardnieniu "Poxiliny" tak wykonany wtyk oszlifować/opiłować do odpowiedniego kształtu i wymiaru.
Z konektorami "żeńskimi" trochę więcej zachodu. Dno i boki gniazda reflektora trzeba wyłożyć papierem. Papier należy przykleić na zewnątrz gniazda aby się nie przesuwał. Trzeba to zrobić bardzo starannie, bo póżniej będzie ciężko wyciągnąć ulepioną wtyczkę. Na część stykową konektorów "żeńskich" trzeba KONIECZNIE nalożyć ciasną rurkę izolacyjną. Rurka zapobiegnie oblepieniu styku, zostanie zachowana sprężystość i elastyczność złącza. Wysokość wtyczki z konektorami "żeńskimi" około 4 cm, aby było za co chwycić przy wyciąganiu. Dalej tak samo jak z konektorami "męskimi".

Wtyk z konektorami "żeńskimi" można też wykonać w łatwiejszy, ale mniej dokładny sposób. Do konektorów "żeńskich" włożyć dorobioną blaszkę "niby konektor", i taką przedłużkę włożyć przez karton do gniazda instalacji i ulepić wtyczkę.
Do wykonania czterech wtyków potrzebne będą dwie paczki "Poxiliny".

Dobrym rozwiązaniem będzie zdobycie oryginalnych złączy np. ze złomu, z pobitych reflektorow i wycięcie gniazd z wiązek instalacji.

Tak wykonane samodzielnie złącza są bardzo trwałe. "Poxilina" jest bardzo dobrym izolatorem i trwała mechanicznie. W podobny sposob można odbudowywać uszkodzone, a nie dostępne zlącza.





Ponieważ układ "świateł na przekażnikach" był kilka razy modyfikowany, opisy modyfikacji umieszczone w kolejnych postach, postanowiłem przenieść te modyfikacje do tematu głównego. Poprawi to moim zdaniem ogląd całości tematu.



Modyfikacja 1, (08 maj 2014). Dobudowanie modułu "miękkiego startu" z wykorzystaniem rezystora redukcyjnego.

Po kilku miesiącach użytkowania tych "przekażników", mając na uwadze że żarówki teraz są zasilane wyższym napięciem, uzupełniłem system dodatkowym, prostym modułem miękkiego startu żarówek przy "pierwszym włączeniu" świateł.


Moduł jest specjalnie przystosowany do współpracy z wyżej wymienionymi "przekażnikami", jest przez to bardzo łatwy w podłączeniu. Można go też w każdej chwili wyeliminować w razie potrzeby przez odłączenie i przełożenie złączy w przewodzie zasilającym.

Ze względu na to, że w samochodzie istnieje konieczność korzystania/przełączania świateł mijania i drogowych w sposób bez przerwowy, tego typu bardzo prosty moduł może być wykorzystywany tylko z dwużarnikowymi żarówkami typu H4, i tylko podczas "pierwszego włączenia". Żarniki w żarówkach dwużarnikowych podgrzewają się wzajemnie i w czasie przełączania mijania/drogowe, są gorące, niema konieczności korzystania z miękkiego startu.

Taki, lub podobny moduł nie może być wykorzystany w reflektorach, gdzie są oddzielne żarówki do świateł mijania i drogowych, nawet wtedy, gdy byłyby dwa takie moduły, oddzielnie do świateł mijania i drogowych, gdyż wtedy każda żarowka była by włączana na pełną moc z opóżnieniem, w między czasie była by "ciemność".

Po włączeniu świateł, obojętnie, mijania czy drogowych, napięcie z uzwojeń przekażników M lub D jest podawane przez diody D1 lub D2 na przekażnik P. Jednocześnie to napięcie jest podawane przez rezystor R2 na kondensator C1 i bramkę tranzystora T1. Ponieważ rezystor R2 ma sporą wartość, napięcie na kondensatorze C1 (i bramce tranzystora) wolno narasta do takiej wartości, przy której tranzystor T1 zacznie przewodzić. Będzie to czas około 3 - 4 sekundy.
Po tym czasie tranzystor przewodzi, przekażnik P zwiera swój styk, rezystor R1 zwarty, żarówki świecą pełną mocą przez cały czas, aż do wyłączenia. Po wyłączeniu świateł kondensator szybko się rozładowuje przez diodę D3 i rezystor R4, i po ponownym włączeniu, cykl łagodnego startu powtarza się.
Rezystor o wartości 1 om włączony w szereg z dwoma żarowkami/żarnikami 60W (w sumie 120W) powoduje, że przez czas kilku sekund są one zasilane napięciem około 6V, wolno sie rozgrzewają, niema udaru prądowego na zimno.



Modyfikacja 2, (15 lipca 2014). "Miękki start" z wykorzystaniem PWM, oraz dodatkowo "światła dzienne", też z wykorzystaniem PWM.

"Miękki start" żarówek z redukcyjnym rezystorem R1 sprawował się bardzo dobrze, ale poprostu nie można było nie dokonać przeróbki na zasilanie PWM, gdyż takie rozwiązanie samo się narzucało. Schemat układu pokazany na rys.1.


Zasada dzialania ukladu "miękkiego startu" z PWM jest dokładnie taka sama jak z redukcyjnym rezystorem R1. Tranzystory wykonawcze T2 i T3 są po czasie około 4 sekundy zwierane stykiem przekażnika P.

Zastosowanie PWM dało jednak możliwość wykorzystania świateł (mijania) jako światła"dzienne" o obniżonej prawie o połowę mocy. Włączenie (zwarcie) wyłącznika WD powoduje zwarcie bramki tranzystora T1 do masy przez diodę D5 i diodę LED D8, tranzystor nie przewodzi, przekażnik nie zwiera styku, światła są zasilane obniżonym napięciem.
Dioda D8 zasilana przez rezystor R5 jest jednocześnie kontrolką włączenia świateł "dziennych". Taki sposob podłączenia eliminuje dodatkowy przewód do kontrolki wyłącznika.
Kontrolka wyłącznika "dziennych" jest potrzebna.

Częstotliwość generatora na NE555 wynosi około 100 Hz. Zakres regulacji napięcia przy takich wartościach elementów jak na schemacie wynosi 4,5÷9V, pobór prądu jednocześnie przez obie żarówki (H4) wynosi odpowiednio: dla świateł mijania 3,4÷6A, dla świateł drogowych 4÷ 7A.

Optymalne napięcie dla żarówek H4 wynosi 6,4V, wtedy światła (mijania) nie sprawiają wrażenia pozycyjnych, są dobrze widoczne w słońcu, pobór prądu przez obie żarowki mijania 4,55A, przez obie drogowe 5,35A, a więc jedna żarówka pobiera odpowiednio 2,27A i 2,65A
Pobór mocy przy napięciu 6,4V jest prawie o połowę mniejszy niż przy pełnym napięciu, szkła reflektorow i cale reflektory praktycznie nie nagrzewają się na postoju.

Tranzystory wykonawcze T2 i T3 w połączeniu równoległym nie nagrzewają się, są zamontowane bez radiatora, jeżeli nie liczyć dwóch nakrętek M6, ktore służą jako tulejki dystansowe. Pojedyńczy tranzystor lekko się nagrzewał po upływie kilkunastu minut, i potrzebny by był radiator.

Uklad PWM został zbudowany(dołożony) na tej samej uniwersalnej płytce po uprzednim usunięciu rezystorów R1.

Praktyka eksploatacyjna pokazała że w terenie zabudowanym, gdzie są oświetlone ulice, można jeżdzić na światłach mijania o obniżonej mocy przez całą dobę. Takich jazd jest zdecydowanie najwięcej. Niema konieczności "pilnowania" zmierzchu i świtu, czy wjazdu do tunelu w dzień, bo w tych przypadkach trzeba klasyczne dodatkowe "dzienne" przełączać na mijania.

Elementy narysowane zielonym kolorem to zespół hallotronowego czujnika spalonej żarówki lub bezpiecznika. Kto takiego układu nie potrzebuje, nie trzeba tych elementów montować.

W moim samochodzie jest zamontowany "System kontroli żarówek i bezpieczników" z wykorzystaniem kontaktronów, opisany tu:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1015587.html
Układ z kontaktronami sprawuje się znakomicie gdy żarówki są zasilane prądem stałym.
Zasilenie żarówek napięciem pulsującym PWM spowodowało że kontaktrony kontrolujące żarówki mijania i drogowe pozamieniały się w brzęczyki. Nie wytrzymałyby długo pod względem mechanicznym. Trzeba było te kontaktrony wyeliminować, i powstał zespół czujnika hallotronowego do kontroli tylko świateł mijania i drogowych. Czujnik współpracuje z istniejącym już sygnalizatorem.
Układ czujnika może też po zmianie rezystora R12 na mniejszą wartość, np. 1k zasilać inny sygnalizator, np. diodę LED lub sygnalizator piezoelektryczny z własnym generatorem.

Zespół czujnika, to w zasadzie układ scalony TLE4905L i cewka L1 na stalowym rdzeniu, z odpowiednio dobraną ilością zwoi. Elementy RC i dioda D7 zamontowane na małej płytce razem z cewką i układem TLE4905L to ułatwienie, bo nie trzeba było szukać miejsca na płytce głównej, no i jest to funkcjonalnie zamknięty podzespół.

Układ TLE4905L zawiera czujnik Halla, oraz przerzutnik Szmitta. Na wyjściu przerzutnika jest tranzystor z otwartym kolektorem. Kolektor tranzystora to nóżka 3, wyjście układu scalonego.
Gdy czujnik Halla znajduje się w odpowiednio silnym polu magnetycznym, oraz to pole magnetyczne ma właściwy kierunek, tranzystor przewodzi, na wyjściu 3 układu jest stan niski.

Gdy włączone obie żarówki, przez cewkę L1 płynie prąd o natężeniu 10A, gdy wyłączona/spalona jedna żarówka, przez cewkę płynie prąd 5A. Ilość zwoi w cewce jest tak dobrana, że przy prądzie 10A na wyjściu 3 układu scalonego i wyjściu 3 płytki jest stan niski, sygnalizator nie działa.
Gdy przez cewkę płynie prąd 5A, pole magnetyczne jest zbyt małe, na obu tych wyjściach (3) jest stan wysoki, działa sygnalizator.
W przypadku zasilania PWM występują identyczne prądy płynące przez cewkę L1 jak przy zasilaniu prądem stałym, ale tylko w czasie trwania impulsu. Różnica jest taka, że gdy są włączone obie żarówki, na wyjściu 3 układu TLE4905L pojawi się dokładne odwzorowanie przebiegu PWM, i ten prostokąrny przebieg jest zwierany przez dużą pojemność C5= 220µF, na wyjściu 3 płytki jest stan niski, sygnalizator nie działa.
Gdy przy zasilaniu PWM świeci tylko jedna żarówka, pole magnetyczne (prąd w impulsach 5A) jest zbyt małe, na wyjściu 3 ukladu TLE4905L i na wyjściu 3 plytki pojawi się stan wysoki, zadziała sygnalizator.

Dioda D7 nie służy do detekcji, jest to dioda zabezpieczająco/oddzielająca. Zabezpiecza kolektor tranzystora w układzie TLE4905L przed przypadkowym dostaniem się napięcia 12V, oraz oddziela funkcjonalnie wyjście 3 od wejścia Kp (kontaktrony przednie) w istniejącym sygnalizatorze.

Dla żarowek H4 cewka L1 ma 8 zwoi drutu o średnicy 1,5mm, nawinięte na odcinku gwożdzia o średnicy 3,5mm. Dla uniknięcia nie jednoznaczności czoło czujnika przylega do rdzenia na styk, bez szczeliny.
Do doboru ilości zwoi cewki najlepiej zmontować układ pomiarowy pokazany na rys.2.



Gdy pole magnetyczne cewki jest "właściwe" świeci dioda. Na rysunku są pokazane wszyskie możliwe kombinacje ustawienia czujnika i cewki w zależności od kierunku prądu i kierunku nawinięcia cewki. Odpowiedni wybór jest ważny, ze względu na montaż na płytce gdyż prowadzenie ścieżek, szczególnie tych silnoprądowych nie jest całkowicie dowolne.

Żarówki bardzo mocno się nagrzewają i oślepiają, dlatego trzeba je umieścić w porcelanowych kubkach (np. do kawy). Uniknie się wten sposób poparzenia, oślepiania, ewentualnie uszkodzenia tapicerki samochodu gdy korzystamy z gniazda zapalniczki.
Układ pomiarowy najlepiej zmontować na śrubowej listwie zaciskowej, nie bedzie zwarć, oraz konieczności lutowania i izolowania przewodów taśmą. Konektory do żarowek najlepiej zrobić ze zgiętego na pół paska blaszki np. z puszki po konserwie.

Drut o średnicy 1,5 mm jest sztywny i cewkę najlepiej wykonać w następujący sposób. Gwóżdż lub pręt stalowy o średnicy 3,5 mm owinąć taśmą izolacyjną, zamocować w imadle, nawinąć w odpowiednim kierunku cewkę i przyciąć piłką rdzeń w ten sposób, aby wystawał z cewki z każdej strony na około 0,5mm. Wygładzić czoło rdzenia za pomocą pilniczka lub szlifierką. Taśma izolacyjna jest elastyczna, drut mocno ją obciska, rdzeń się nie przesuwa, niema potrzeby klejenia.
Do wstępnych, orientacyjnych pomiarów lepiej nawinąć cewkę drutem o mniejszej średnicy np. 1mm. Łatwiej odwijać i dowijać zwoje. 15 zwoi wystarczy do kontroli jednej żarowki (prąd 5A). Drut o średnicy 1mm wyczuwalnie nagrzewa się przy stałym prądzie 10A.

Czujnik hallotronowy posiada histerezę i przy dobieraniu ilośći zwoi może się zdarzyć przypadek, że po włączeniu jednej żarówki dioda nie zaświeci, po włączeniu dwóch zaświeci, ale po ponownym odłączeniu jednej żarówki, dioda nie zgaśnie. Trzeba wtedy odwinąć jeden lub dwa zwoje.



Modyfikacja 3, (26 września 2014). Usprawnienie modułu PWM.

Po kilku miesiącach użytkowania układu z PWM wprowadzilem małą modyfikację układu, poprawiającą znacznie walory użytkowe.
Dodane zostały trzy elementy, dioda D8, D9 i rezystor R14, (opisane na schemacie czerwonymi literami).
Dzięki tej modyfikacji, gdy właczone światła "dzienne" PWM, włączenie sygnału świetlnego (światła drogowe), a także przełączenie na światła drogowe odbywa się zawsze z pełną mocą. Rezystor R14 zabezpiecza przed zwarciem na wypadek uszkodzenia tranzystora.

Wadą tego rozwiązania jest tylko to, że gdy przełącznik mijania/drogowe pozostawiony w pozycji drogowe, włączenie świateł wyłącznikiem głównym odbędzie się bez miękkiego startu.
Taka sytuacja zdarza się jednak bardzo rzadko. Dojazd na miejsce przeznaczenia, wyłączenie silnika i świateł odbywa się z reguły na światłach mijania. Póżniejszy "start" samochodu odbywa się też na światłach mijania.

Oczywiście można tą wadę wyeliminować rozbudowując nieco układ, ale uważam, że nie warto komplikować.