Плавное включение фар и габаритных огней автомобиля. Устройство для увеличения срока эксплуатации автомобильных ламп
Недавно один из наших форумчан, Rus_lan, выложил на форум интересную штуку — устройство для плавного включения фар автомобиля. Штука эта многих сразу же заинтересовала (и меня в том числе), поэтому тему было решено более подробно раскрыть и описать в отдельной статье.
Итак, если вы автолюбитель, то вам наверняка приходится менять в своём автомобиле различные лампы накаливания: дальний и ближний свет, габаритные огни, поворотники…
Поскольку наиболее активно в автомобиле используются лампы ближнего света и габаритных огней, то и менять их приходится чаще всего.
Хорошо известно, что перегорают лампы обычно в момент включения, причём зимой гораздо чаще, чем летом. Почему так происходит?
Дело в том, что рабочая температура нити лампы накаливания составляет более двух с половиной тысяч градусов цельсия. Именно при такой температуре нить и начинает светиться. До рабочей температуры нить нагревается протекающим по ней током. Если нагрев происходит слишком быстро и неравномерно, то температуры соседних участков нити не успевают выравниваться за счёт теплопроводности, между соседними участками создаётся большой перепад температур, расширяются эти участки сильно неравномерно, в результате чего в нити возникают большие механические нагрузки и она рвётся. Похожий эффект можно наблюдать, если плеснуть холодной водой на раскалённый камень. Внешние слои камня при этом резко охлаждаются и сжимаются, в то время, как внутренние ещё остаются горячими и расширенными. В результате, как мы знаем, камень трескается.
Кроме эффекта, описанного выше, механические нагрузки возникают также из-за магнитного взаимодействия витков спирали, сила которого опять же пропорциональна силе тока.
Хорошо, ну а при чём же здесь всё-таки момент включения? Всё очень просто. В момент включения, когда нить холодная, её сопротивление значительно ниже, чем сопротивление в нагретом состоянии, соответственно и протекающий в это время ток значительно больше рабочего тока. Следовательно, в момент включения мы имеем максимальную скорость нагрева нити, а также максимальное магнитное взаимодействие витков. Зимой начальная температура, а значит и начальное сопротивление нити, ниже, чем летом, следовательно начальный ток ещё больше.
Как с этим бороться? Давайте подумаем. Избавиться от неравномерного нагрева нити мы не можем, поскольку он возникает вследствии дефектов самой нити (например, если нить неравномерна по толщине, то более тонкие участки имеют большее сопротивление и нагреваются быстрее и сильнее). Однако, мы вполне можем уменьшить скорость нагрева и магнитное взаимодействие между витками спирали. Для этого нужно всего лишь ограничить протекающий через нашу лампочку ток, чтобы он, в то время, пока спираль нагревается, не превышал рабочего значения (или хотя бы превышал его незначительно). Именно такое устройство, позволяющее при включении плавно увеличивать ток через лампочку, и предложил Rus_lan.
- C1 — конденсатор 47мкФ x 16В
- R1 — резистор 68кОм
- R2 — резистор 6,8кОм
- R3 — резистор 24кОм
- T1 — полевой транзистор FDB6670AL
- D1 — диод (любой)
Работает это устройство следующим образом: за счёт резисторов и конденсатора, установленного параллельно затвору полевика, напряжение на затворе транзистора растёт очень медленно, соответственно также медленно этот транзистор и открывается, что, в свою очередь, обеспечивает плавное увеличение напряжения на лампе и тока через неё. Делитель R1R3 задаёт максимальное напряжение на затворе. Резистор R2 дополнительно увеличивает время включения и защищает затвор транзистора, предотвращая любые возможности возникновения резких бросков тока через него.
Схема выложена в том варианте, в котором Rus_lan выложил её на форум, но лично я бы в ней кое-что изменил. Дело в том, что электролитические конденсаторы крайне плохо переносят низкие температуры (а у нас, например, зимой морозы -30 0 С и ниже совсем не редкость), поэтому я считаю, что лучше взять какой-нибудь керамический кондёр. Понятно, что найти керамику с такой ёмкостью нереально, но в таком случае можно взять конденсатор с ёмкостью поменьше, а уменьшение ёмкости скомпенсировать пропорциональным увеличением резисторов R1, R3.
Собранное устройство выглядит вот так:
А вот так оно выглядит в работе (в автомобильной фаре):
На этом всё, как говорится «ни гвоздя, ни жезла», удачи!
Тюнинг ВАЗ 2109
В этой статье будет рассмотрена достаточно оригинальная идея по тюнингу, а именно реализация функции плавного включения и выключения ближнего света фар. Удобство этой доработки заключается в том, что схема управления светом размещается в корпусе стандартного реле включения ближнего света, и если что-то не устроит, все можно быстро вернуть обратно, просто установив стандартное реле.
Схема управления. Справа указаны номера контактов стандартного реле, к которым подключается эта схема, размещаемая внутри корпуса реле.
Для размещения схемы в корпусе реле необходимо использовать SMD детали, кроме транзистора. Схема, собранная на обычных деталях не будет столь компактной.
Корпус взят примерно от такого реле, его начинка была вынута, оставлена только алюминиевая планка на которой был закреплен электромагнит. Она будет использована для установки транзистора. Эта планка также будет являться радиатором транзистора. К ней прикручиваем еще одну пластину для улучшения отвода тепла от транзистора, так как он в процессе розжига и затухания ламп ближнего света ощутимо греется. Все места соприкосновения пластин необходимо промазать термопастой для более эффективного отвода тепла он нашего радиатора.
Далее изготавливается плата для монтажа деталей.
Вот так выглядит плата с размещенными на ней деталями. Плата припаяна к ножке реле.
На плате с обратной стороны размещен светодиод, он служит индикатором включения ближнего света.
Так выглядит наше устройство для плавного включения и выключения ближнего света фар, собранное в корпусе стандартного автомобильного реле.
Собираем корпус реле. Сверху можно наклеить этикетку, нарисованную в любом графическом редакторе на компьютере и распечатанную на принтере.
Устанавливаем это устройство в блок предохранителей вместо стандартного реле включения ближнего света, на его штатное место.
При установке данного устройства ближний свет автомобиля разгорается до полной мощности примерно за 2 секунды. При выключении ближнего света он горит ещё примерно секунд десять после нажатия на кнопку выключения, и затем плавно гаснет.
При работе ближнего света на автомобиле транзистор в нашем устройстве греется едва заметно, он слегка теплый. Интенсивный нагрев транзистора происходит только в моменты розжига и затухания ближнего света фар при его включении и выключении.
Плавный розжиг автомобильных фар
По мимо эстетические удовольствия от постепенного загорания фар, схема розжига имеет и практическую ценность для ламп. На лампах не будет резких скачков напряжение что увеличит срок ее службы и защитит от нежелательных выгораний. Для реализации схемы плавного розжига автомобильных фар, самым главным элементом будет полевой транзистор.
Транзистор надо брать достаточно мощный рассчитанный на токи до 25 А. Естественно транзистор надо будет установить на теплоотвод, греться будет прилично. Схему можно использовать и для светодиодных ламп или лент, тогда такого мощного транзистора не надо, однако все равно рассмотрим схему для мощных ламп накаливания, т.к. она справедлива в любом случае не зависимо от того какой источник света стоит на нагрузке.
При установке номиналов, показанных на схеме время включения/отключения фар будет составлять примерно 3-4 секунды. Время задержки задается RC-цепочкой (на схеме резистор номиналом 51 кОм и конденсатор 220 мкФ). С номиналом резистора можете по экспериментировать, выбирая нужное вам время включения и затухания. Чем меньше будет номинал резистора, тем быстрее будет происходит заряд/разряд конденсатора.
Полевой транзистор использовался марки IRF9540, в качестве биполярного транзистора управляющего включением полевика можно взять S9014 или отечественный аналог КТ3102.
Обратите внимания что конденсатор полярный, неправильное полярность, поданная на электролит сразу его, взорвет, будьте аккуратны. Мощности 0,25 Вт хватит для всех резисторов в схеме. Перед установкой в автомобиль обязательно поэкспериментируйте сколько составляет время включения/затухания. При неверной установке номиналов время задержки может растянуться и на пару минут.
Плавное включение фар и габаритных огней автомобиля
Рабочая температура нити лампы накаливания составляет более двух с половиной тысяч градусов цельсия. Именно при такой температуре нить и начинает светиться. До рабочей температуры нить нагревается протекающим по ней током. Если нагрев происходит слишком быстро и неравномерно, то температуры соседних участков нити не успевают выравниваться за счёт теплопроводности, между соседними участками создаётся большой перепад температур, расширяются эти участки сильно неравномерно, в результате чего в нити возникают большие механические нагрузки и она рвётся. Похожий эффект можно наблюдать, если плеснуть холодной водой на раскалённый камень. Внешние слои камня при этом резко охлаждаются и сжимаются, в то время, как внутренние ещё остаются горячими и расширенными. В результате, как мы знаем, камень трескается.
Кроме эффекта, описанного выше, механические нагрузки возникают также из-за магнитного взаимодействия витков спирали, сила которого опять же пропорциональна силе тока.
Хорошо, ну а при чём же здесь всё-таки момент включения? Всё очень просто. В момент включения, когда нить холодная, её сопротивление значительно ниже, чем сопротивление в нагретом состоянии, соответственно и протекающий в это время ток значительно больше рабочего тока. Следовательно, в момент включения мы имеем максимальную скорость нагрева нити, а также максимальное магнитное взаимодействие витков. Зимой начальная температура, а значит и начальное сопротивление нити, ниже, чем летом, следовательно начальный ток ещё больше.
Как с этим бороться? Давайте подумаем. Избавиться от неравномерного нагрева нити мы не можем, поскольку он возникает вследствие дефектов самой нити (например, если нить неравномерна по толщине, то более тонкие участки имеют большее сопротивление и нагреваются быстрее и сильнее). Однако, мы вполне можем уменьшить скорость нагрева и магнитное взаимодействие между витками спирали. Для этого нужно всего лишь ограничить протекающий через нашу лампочку ток, чтобы он, в то время, пока спираль нагревается, не превышал рабочего значения (или хотя бы превышал его незначительно). Схему такого устройства, позволяющего при включении плавно увеличивать ток через лампочку, рассмотрим в этой статье.
Схема устройства плавного включения фар
C1 — конденсатор 47мкФ x 16В
R1 — резистор 68кОм
R2 — резистор 6,8кОм
R3 — резистор 24кОм
T1 — полевой транзистор FDB6670AL
Работает это устройство следующим образом: за счёт резисторов и конденсатора, установленного параллельно затвору полевика, напряжение на затворе транзистора растёт очень медленно, соответственно также медленно этот транзистор и открывается, что, в свою очередь, обеспечивает плавное увеличение напряжения на лампе и тока через неё. Делитель R1R3 задаёт максимальное напряжение на затворе. Резистор R2 дополнительно увеличивает время включения и защищает затвор транзистора, предотвращая любые возможности возникновения резких бросков тока через него.
Собранное устройство выглядит вот так: 
Внешний вид устройства плавного включения фар устройство плавного включения фар в термоусадке
А вот так оно выглядит в работе (в автомобильной фаре):
Фото устройства плавного включения фар, установленного в автомобильной фаре
5 Самых Простых Схем плавного включения автомобильных фар
5 САМЫХ ПРОСТЫХ СХЕМ плавного запуска автомобильных ламп накаливания.
Рассмотрим по порядку пять самых популярных и простых схем плавного пуска их достоинства тонкости и недостатки.
1) Первая схема строится на электронном ключе — транзисторе или тиристоре, при включении постепенно , по мере заряда конденсатора через ограничивающий резистор, подает ток на лампочку накаливания.
Недостатком такой схемы является сложность в подборе нужного мощного транзистора (его дороговизна) и сильная зависимость от температуры. при низких температурах силовые ключи имеют свойство локально перегреваться и разрывать свой корпус.
Достоинство схемы в обеспечении наиболее комфортного и постепенного включения нагрузки.
2) Вторая схема исключает температурную зависимость , но обладает пороговыми свойствами и требует оптимального подбора ограничительного сопротивления ( не все резисторы способны работать при низких температурах с большими мощностями).
Схема строится на реле и запуск нагрузки происходит через ограничительное сопротивление. Как только разгоревшаяся лампочка обретает большое сопротивление нити накала, реле переключает контакты и подает на лампу весь потенциал минуя ограничительный резистор.
3) Третья схема строится на специальном резисторе — Термисторе с положительным коэффициентом сопротивления. Эта схема проста, но требует наличия или поиска такого Терморезистора, который способен выдерживать большие токи, имея минимальное сопротивление и не выходить из строй от холода.
Холодный старт резисторов с ПТКС очень часто выводит их из строя и такая схема , наряду с редкостью нужных деталей не рентабельна для самодельщиков.
4) Четвертая схема проста и лишена перечисленных выше недостатков. Малоомные сопротивления — это провода , а конденсатор сгодится практически любой. На холоде емкость большинства конденсаторов только нарастает, что улучшает характеристики схемы, а стойкость конденсаторов в цепях постоянного тока к низкой температуре прописана в технических паспортах.
При пуске сопротивление конденсатора практически равно нулю и основная энергия поглощается его емкостью, затем сопротивление конденсатора становится равным почти бесконечности и нисколько не мешает работе лампы накаливания. При этом в момент отключения питания, гашение происходит с плавным затуханием.
5) Пятая схема чуток не тривиальна, но работоспособна. Использование ламп с двойными спиралями разной мощности позволяет запускать лампочку в трёх режимах свечения, один из которых (при запуске спиралей последовательно) как раз и организует плавное включение.
Эта схема скорее для информации, но может для кого нибудь и пригодится.
