Низковольтный светодиодный маячок. Светодиодный проблесковый маячок. Преимущества использования проблесковых маячков

Проблесковые маячки, известные большинству людей как «мигалки», представляют собой разновидность предупредительных огней, устанавливаемых на ТС специальных служб. Основная цель использования данных устройств – предупреждение участников дорожного движения о приближении транспортного средства, указание на его приоритет и световое оповещение.

В основе работы проблесковых маячков лежит не только передача светового сигнала, но и информирование путем определенного цвета. На российских дорогах использование данных приборов строго регламентировано, и каждому отдельному оттенку приписывается определенное значение. Помимо этого, по цвету маячков можно определить принадлежность транспорта к той или иной службе.

Разновидности

Проблесковые маячки подразделяются на несколько видов в зависимости от цвета сигнала, конструкции и метода крепления к транспортному средству. Согласно правилам эксплуатации, подобные приборы устанавливаются только на внешние поверхности автомобилей.

Синий проблесковый маячок

Является наиболее распространенным цветом данных осветительных приборов. Может использоваться как единично, так и в сочетании с другими оттенками, зачастую – с белым и красным. Проблесковый маячок синего цвета в основном применяется экстренными службами.

Помимо размещения непосредственно на крыше автомобиля его могут располагать под решеткой радиатора.

Красный проблесковый маячок

Считается базовым цветом. Вместе с синим оттенком зачастую используется в качестве опознавательного знака для таких специальных служб как ФСБ и ГИБДД.

Проблесковый маячок оранжевого цвета

Устанавливаются как совместно с другими оттенками, так и по отдельности. Стандартно считаются опознавательными знаками крупнотоннажных автомобилей, транспорта коммунальных служб, вывозящего мусор либо перевозящего строительные материалы.

Желтый проблесковый маячок используется несколько реже, чем оранжевый.

Зеленые и бело-лунные

Такие маячки считаются дополнительными приборами. Бело-лунный цвет используется в основном инкассаторскими автомобилями и применяется как оповещение в случае ограбления или нападения на транспорт во время перевозки денежных средств или любых других дорогостоящих грузов.

Зеленый цвет, в отличие от всех вышеперечисленных, на сегодняшний день практически не используется. Ранее такие маячки крепились на автомобили, сопровождавшие важные лица. Транспорт с такими опознавательными знаками замыкал колонну охраны. Сейчас они не являются обязательными к использованию и могут применяться как дополнительные огни.

Классификация в зависимости от крепления

Проблесковые маячки, как уже говорилось выше, крепятся только к внешним поверхностям транспортного средства. В зависимости от варианта установки огни подразделяются на несколько основных видов:

1. Стационарные маячки. Устанавливаются на крыше автомобиля при помощи специальных крепежных элементов, которые требуют создания отверстий в кузове. Обеспечивают наиболее надежное соединение с поверхностью транспортного средства.
2. Быстросъемные, или с магнитным креплением. Фиксируются при помощи мощных магнитов. Обладают определенными преимуществами: их можно быстро снять либо изменить их местоположение.
3. Проблесковые маячки с универсальной фиксацией. Подразумевают возможность как магнитного, так и стационарного крепления к автомобилю.

Классификация проблесковых маячков в зависимости от конструкции

Строение таких устройств обычно учитывает все особенности эксплуатации. Объясняется это тем, что во время передвижения на высокой скорости маяки могут подвергаться различным воздействиям. По этой причине плафоны устройств выполняются из поликарбоната повышенной прочности, отличающегося удароустойчивостью. Кроме того, нередко маячки изготавливаются из материала, невосприимчивого к воздействию ультрафиолетовых лучей, что значительно продлевает срок их эксплуатации.

Источники света проблесковых маячков:

1. Лампы накаливания. Самые старые источники света для подобных приборов. Отличаются минимальной мощностью и большим потреблением электроэнергии. Крайне ненадежны. На сегодняшний день используются редко.
2. Галогеновые лампы. Самый дешевый и распространенный вариант. По показателям надежности и яркости представляют собой золотую середину. Аналогичны лампам, устанавливаемым в фары транспортных средств.
3. Газоразрядные лампы. Яркий пример – ксеноновые лампочки. Маяки такого типа отличаются неплохой надежностью и яркостью, но при этом их стоимость значительно выше, чем у предыдущих двух вариантов.
4. Светодиоды. Отличаются минимальным потреблением электроэнергии при максимальных показателях яркости. Проблесковый маячок светодиодный практически не оказывает никакого воздействия на бортовую сеть автомобиля. Характеризуется повышенной надежностью и длительным сроком эксплуатации. По стоимости не дороже газоразрядных аналогов, но при этом минимальная гарантия на них, выдаваемая производителем, составляет 5 лет.

Преимущества использования проблесковых маячков

Использование огней на специализированных транспортных средствах предоставляет некоторые преимущества. Основным из них считается относительная свобода передвижения: если на автомобиле имеются включенные проблесковые маячки, то водитель может игнорировать некоторые правила дорожного движения, в том числе разметку дороги, сигналы светофора, производить установку в неположенных местах при условии, что это не приведет к аварийной ситуации. Однако стоит учитывать тот факт, что данные опознавательные огни не дают никакого преимущества перед знаками регулировщика.

Проблесковые маячки значительно облегчают движение на трассах, отличающихся высокой загруженностью: включенный огонь синего цвета совместно со звуковым сигналом обязует остальных участников движения по возможности освободить дорогу и уступить место транспортному средству специального назначения. Если включается еще и красный маяк, то водители должны уступить полосу и всем сопровождающим машинам.

Освобождение дороги, как правило, подразумевает под собой то, что остальные участники движения не должны предпринимать никаких действий, которые могли бы помешать специальному средству проехать к месту назначения.

Маячки оранжевые проблесковые в большинстве случаев используются как предупредительный сигнал и средство для выделения автомобиля. Огонь такого цвета не обязует других водителей уступать дорогу, однако владелец специального транспортного средства в силу определенных полномочий имеет право игнорировать некоторые правила дорожного движения: производить остановку в неположенном месте либо не обращать внимания на разметку.

Когда нужно уступать дорогу спецтранспорту

Стоит отметить, что если водитель не пропустил автомобиль с синими проблесковыми маячками, он не всегда неправ. Обязательно необходимо уступать дорогу машинам спасателей, скорой помощи и пожарным, даже если у них не включены световые и звуковые сигналы оповещения. В случае нарушения данного правила грозит штраф в размере нескольких сотен рублей либо лишение водительского удостоверения сроком на 3 месяца.

Транспорт, принадлежащий государственным служащим, имеет приоритет только в том случае, если на нем включены как проблесковые маячки, так и сирена.

Спорные ситуации

В правилах дорожного движения и законодательстве не указано, в течение какого конкретно времени необходимо уступить дорогу специальному транспортному средству. Это становится причиной не самых приятных последствий для водителей, когда от них требуют мгновенной реакции, что просто невозможно. В противном случае выписываются штрафы.

Еще один подводный камень – поведение других водителей. Многие стараются остановиться либо перестроиться, что приводит к созданию помех для других участников дорожного движения, являясь серьезным нарушением ПДД.

Согласно теории, водитель должен пропустить специальное транспортное средство с проблесковыми маячками таким образом, чтобы не допустить создания на дороге новых проблем. По сути, перестраиваться в таком случае запрещается, однако на практике данное правило практически все игнорируют.

Санкции по отношению к водителям

В случае если водитель не уступит дорогу специальному транспортному средству с проблесковыми маячками, ему грозит лишение прав на срок до трех месяцев либо штраф в размере 500 рублей. Не уступить дорогу государственному служащему выйдет дешевле 200-300 рублей. При этом документы у того, кто нарушил правило, отбирать никто не имеет права.

Конкретное наказание водителя за то, что он не пропустил кортеж, зависит от ситуации и обстоятельств. Учитывается, как правило, сразу несколько факторов: включены ли проблесковые маяки, имеет ли лицо, просящее уступить дорогу, право на это. Если приоритета у транспорта со специальными сигналами нет, значит, движение осуществляется в прежнем порядке.

На рисунке показана схема светодиодного маячка, схема проста и не содержит дорогостоящих элементов, и собрана по классической схеме (мультивибратор).

Схема состоит из двух транзисторов, двух конденсаторов, четырех резисторов, и двух светодиодов. Частота мигания светодиодов зависит от сопротивления резисторов 100К и конденсаторов 10 мкФ. Соответственно увеличив емкость конденсаторов уменьшится частота мигания светодиодов.

СВЕТОДИОДНЫЙ проблесковый маячок можно использовать как новогоднее украшение или просто как интересную игрушку.

Справка

Мультивибратор - релаксационный генератор сигналов электрических прямоугольных колебаний с короткими фронтами. Термин предложен голландским физиком ван дер Полем, так как в спектре колебаний мультивибратора присутствует множество гармоник - в отличие от генератора синусоидальных колебаний («моновибратора»).

Мультивибратор является одним из самых распространённых генераторов импульсов прямоугольной формы, представляющий собой двухкаскадный резистивный усилитель с глубокой положительной обратной связью. В электронной технике используются самые различные варианты схем мультивибраторов, которые различаются между собой по типу используемых элементов (ламповые, транзисторные, тиристорные, микроэлектронные и так далее), режиму работы (автоколебательный, ждущие синхронизации), видам связи между усилительными элементами, способам регулировки длительности и частоты генерируемых импульсов и так далее.

Отнесение мультивибратора к классу автогенераторов оправдано лишь при автоколебательном режиме его работы. В ждущем режиме мультивибратор вырабатывает импульсы только тогда, когда на его вход поступают синхронизирующие сигналы. Режим синхронизации отличается от автоколебательного тем, что в этом режиме с помощью внешнего управляющего (синхронизирующего) колебания удаётся подстроить частоту колебаний мультивибратора под частоту синхронизирующего напряжения или сделать кратной ей (захват частоты) для автоколебательных мультивибраторов.

Симметричным мультивибратор называют при попарном равенстве сопротивлений резисторов R1 и R4, R2 и R3, ёмкостей конденсаторов C1 и C2, а также параметров транзисторов VT1 и VT2.

Схема может находиться в одном из двух нестабильных состояний и периодически переходит из одного в другое и обратно. Фаза перехода очень короткая благодаря положительной обратной связи между каскадами усиления.

Принцип действия

Состояние 1: VT1 закрыт, VT2 открыт и насыщен, C1 быстро заряжается базовым током VT2 через R1 и VT2, после чего при полностью заряженном C1 (полярность заряда указана на схеме) через R1 не течет ток, напряжение на C1 равно (ток базы VT2)* R2, а на коллекторе VT1 - питанию.

Напряжение на коллекторе VT2 невелико (падение на насыщенном транзисторе).

C2, заряженный ранее в предыдущем состоянии 2 (полярность по схеме), начинает медленно разряжаться через открытый VT2 и R3. Пока он не разрядился, напряжение на базе VT1 = (небольшое напряжение на коллекторе VT2) - (большое напряжение на C2) - то есть отрицательное напряжение, наглухо запирающее транзистор.

Состояние 2: то же в зеркальном отражении (VT1 открыт и насыщен, VT2 закрыт).

Переход из состояния в состояние: в состоянии 1 C2 разряжается, отрицательное напряжение на нём уменьшается, а напряжение на базе VT1 - растет. Через довольно длительное время оно достигнет нуля. Разрядившись полностью, С2 начинает заряжаться в обратную сторону, пока напряжение на базе VT1 не достигнет примерно 0,6 В.

Это приведет к началу открытия VT1, появлению коллекторного тока через R1 и VT1 и падению напряжения на коллекторе VT1 (падение на R1). Так как C1 заряжен и быстро разрядиться не может, это приводит к падению напряжения на базе VT2 и началу закрытия VT2.

Закрытие VT2 приводит к снижению коллекторного тока и росту напряжения на коллекторе (уменьшение падения на R4). В сочетании с перезаряженным C2 это ещё более повышает напряжение на базе VT1. Эта положительная обратная связь приводит к насыщению VT1 и полному закрытию VT2.

Такое состояние (состояние 2) поддерживается в течение времени разряда C1 через открытый VT1 и R2.

Таким образом, постоянная времени одного плеча есть С1 * R2, второго - C2 * R3. Это дает длительность импульсов и пауз.

Также эти пары подбираются так, чтобы падение напряжения на резисторе в условиях протекания через него тока базы было бы большим, сравнимым с питанием.

R1 и R4 подбираются на много меньшие, чем R3 и R2, чтобы зарядка конденсаторов через R1 и R4 была быстрее, чем разрядка через R3 и R2. Чем больше будет время зарядки конденсаторов, тем положе окажутся фронты импульсов. Но отношения R3/R1 и R2/R4 не должны быть больше, чем коэффициенты усиления соответствующих транзисторов, иначе транзисторы не будут открываться полностью.

Проблесковые маячки применяются в электронных охранных домовых системах и на автомобилях как устройства индикации, сигнализации и предупреждения. Причём их внешний вид и «начинка» часто совсем не отличаются от проблесковых маячков (спецсигналов) аварийных и оперативных служб.

В продаже имеются классические маячки, но их внутренняя «начинка» поражает своим анахронизмом: изготовлены они на основе мощных ламп с вращающимся патроном (классика жанра) или ламп типа ИФК-120, ИФКМ-120 со стробоскопическим устройством, обеспечивающим вспышки через равные промежутки времени (импульсные маячки). А между тем на дворе XXI век, когда наблюдается триумфальное шествие очень ярких (мощных по световому потоку) светодиодов.

Одним из основополагающих моментов в пользу замены ламп накаливания и галогенных ламп светодиодами, в частности в проблесковых маячках, являются больший ресурс (срок безотказной работы) и меньшая стоимость последних.

Кристалл светодиода практически «неубиваем», поэтому ресурс прибора определяет в основном долговечность оптического элемента. Подавляющее большинство производителей применяют для его изготовления различные комбинации эпоксидных смол, разумеется, с различной степенью очистки. В частности, из-за этого светодиоды имеют ограниченный ресурс, по истечении которого они мутнеют.

Разные производители (не будем их бесплатно рекламировать) заявляют ресурс своих светодиодов от 20 до 100 тысяч (!) часов. В последнюю цифру мне слабо верится, потому что светодиод должен работать непрерывно 12 лет. За это время пожелтеет даже бумага, на которой отпечатана статья.

Однако, в любом случае, по сравнению с ресурсом традиционных ламп накаливания (менее 1000 часов) и газоразрядных ламп (до 5000 часов), светодиоды на несколько порядков долговечнее. Совершенно очевидно, что залогом большого ресурса является обеспечение благоприятного теплового режима и стабильного питания светодиодов.

Преобладание светодиодов с мощным световым потоком 20 - 100 лм (люменов) в новейших электронных устройствах промышленного изготовления, в которых они работают вместо ламп накаливания, даёт основание и радиолюбителям применять такие светодиоды в своих конструкциях. Таким образом, я подвожу читателя к мысли о возможности замены в аварийных и специальных маячках различных ламп мощными светодиодами. При этом ток потребления устройством от источника питания уменьшится и будет зависеть в основном от применённого светодиода. Для использования в автомобиле (в качестве спецсигнала, аварийного светового указателя и даже «знака аварийной остановки» на дорогах) ток потребления непринципиален, поскольку аккумуляторная батарея (АКБ) автомобиля имеет достаточно большую энергоёмкость (55 и более Ач и более). Если же маячок питается от автономного источника, то ток потребления установленного внутри оборудования будет иметь немаловажное значение. Кстати, и АКБ автомобиля без подзарядки может разрядиться при длительной работе маячка.

Так, например, «классический» маячок оперативных и аварийных служб (синий, красный, оранжевый - соответственно) при питании от источника постоянного напряжения 12 В потребляет ток более 2,2 А, который складывается из потребляемого электродвигателем (вращающим патрон) и самой лампой. При работе проблескового импульсного маячка ток потребления снижается до 0,9 А. Если же вместо импульсной схемы собрать светодиодную (об этом ниже), ток потребления сократится до 300 мА (зависит от мощности применённых светодиодов). Экономия в стоимости деталей также ощутима.

Конечно, не изучен вопрос о силе света (или, лучше сказать, его интенсивности) от тех или иных проблесковых устройств, поскольку автор не имел и не имеет специальной аппаратуры (люксометра) для такого теста. Но в силу новаторских решений, предложенных ниже, данный вопрос становится второстепенным. Ведь даже относительно слабые световые импульсы (в частности от светодиодов), пропущенные сквозь призму неоднородного стекла колпачка маячка в ночное время более чем достаточны для того, чтобы маячок заметили за несколько сотен метров. Именно в этом смысл дальнего предупреждения, не правда, ли?

Теперь рассмотрим электрическую схему «заменителя лампы» проблескового маячка (рис. 1).

Эту электрическую схему мультивибратора можно с полным правом назвать простой и доступной. Устройство разработано на основе популярного интегрального таймера КР1006ВИ1, содержащего два прецизионных компаратора, обеспечивающих погрешность сравнения напряжений не хуже ±1%. Таймер неоднократно использовался радиолюбителями для построения таких популярных схем и устройств, как реле времени, мультивибраторы, преобразователи, сигнализаторы, устройства сравнения напряжения и другие.

В состав устройства, кроме интегрального таймера DA1 (многофункциональная микросхема КР1006ВИ1), входят ещё времязадающий оксидный конденсатор С1, делитель напряжения R1R2. С3 выхода микросхемы DA1 (ток до 250 мА) управляющие импульсы поступают на светодиоды HL1-HL3.

Принцип работы устройства

Включение маячка осуществляется с помощью включателя SB1. Принцип работы мультивибратора подробно описан в литературе.

В первый момент на выводе 3 микросхемы DA1 высокий уровень напряжения - и светодиоды горят. Оксидный конденсатор С1 начинает заряжаться через цепь R1R2.

Спустя примерно одну секунду (время зависит от сопротивления делителя напряжения R1R2 и ёмкости конденсатора С1 напряжение на обкладках этого конденсатора достигает величины, необходимой для срабатывания одного из компараторов в едином корпусе микросхемы DA1. При этом напряжение на выводе 3 микросхемы DA1 устанавливается равным нулю - и светодиоды гаснут. Так продолжается циклически, пока на устройство подано напряжение питания.

Кроме указанных на схеме, в качестве HL1-HL3 рекомендую использовать мощные светодиоды HPWS-T400 или аналогичные с током потребления до 80 мА. Можно применять и только один светодиод из серий LXHL-DL-01, LXHL-FL1C, LXYL-PL-01, LXHL-ML1D, LXHL-PH01,

LXHL-MH1D производства Lumileds Lighting (все - оранжевого и краснооранжевого цвета свечения).

Напряжение питания устройства можно довести до 14,5 В, тогда его можно подключать в бортовую автомобильную сеть даже при работающем двигателе (а точнее - генераторе).

Особенности конструкции

Плата с тремя светодиодами устанавливается в корпус проблескового маячка вместо «тяжеловесной» штатной конструкции (лампы с вращающимся патроном и электродвигателем).

Для того чтобы выходной каскад обладал ещё большей мощностью, потребуется установить в точку А (рис. 1) усилитель тока на транзисторе VT1 так, как это показано на рисунке 2.

После подобной доработки можно применять по три параллельно включенных светодиода типов LXHL-PL09, LXHL-LL3C (1400 мА),

UE-HR803RO (700 мА), LY-W57B (400 мА) - все оранжевого цвета. При этом общий ток потребления соответственно увеличится.

Вариант с лампой-вспышкой

У кого сохранились детали фотоаппаратов со встроенной вспышкой, тот может пойти и другим путём. Для этого старую лампу-вспышку демонтируют и подключают в схему так, как показано на рисунке 3. С помощью представленного преобразователя, подключаемого также в точку А (рис. 1), на выходе устройства с низким напряжением питания получают импульсы амплитудой 200 В. Напряжение питания в данном случае однозначно увеличивают до 12 В.

Найти в темное время суток различные предметы и объекты, в том числе подвижные (например, домашних животных), станет легче, если на них закрепить экономичный маячок, описание которого приведено ниже: с наступлением темноты он автоматически включается и начинает подавать световые сигналы.

Схема маячка показана на рис. 1. По сути, это несимметричный мультивибратор на транзисторах разной структуры VT2, VT3, который вырабатывает короткие импульсы с интервалом в не сколько секунд. Источником света служит излучающий диод HL1, датчиком освещенности - фототранзистор VT1.

Работает устройство следующим образом. Как видно из схемы, участок эмиттер-коллектор фототранзистора VT1 вместе с резисторами R1, R2 образует делитель напряжения в цепи базы транзистора VT2. В светлое время суток сопротивление этого участка невелико, поэтому напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT2 мало, и он закрыт. Закрыт и транзистор VT3, поскольку напряжение смещения на его базе, зависящее от тока коллектора VT2, равно нулю. Иными словами, мультивибратор не работает и потребляемый им ток не превышает 2...3 мкА.

С наступлением темноты, когда из-за уменьшения освещенности сопротивление участка эмиттер-коллектор фототранзистора VT1 возрастает настолько, что падение напряжения на нем достигает примерно 0,6 В, транзистор VT2 начинает открываться. Увеличение создаваемого его коллекторным током падения напряжения на резисторе R4 приводит к тому, что начинает открываться и транзистор VT3. В результате напряжение на его коллекторе понижается и начинает заряжаться конденсатор С1. Зарядный ток протекает через резистор R1, участок эмиттер - коллектор VT1 и эмиттерный переход транзистора VT2, поэтому последний открывается еще больше и его коллекторный ток растет, что ведет к еще большему открыванию транзистора VT3 и т. д. Процесс протекает лавинообразно, и светодиод HL1 ярко вспыхивает.

По мере зарядки конденсатора С1 зарядный ток уменьшается, и в какой-то момент транзистор VT2, а вслед за ним и VT3 начинают закрываться. Происходит это быстро, поэтому светодиод резко гаснет. Далее конденсатор разряжается через светодиод HL1, резистор R5 и высокоомный резистор R2, и как только напряжение на нем понизится до определенного значения, транзистор VT2 вновь начнет открываться и весь процесс повторится. Из-за большого сопротивления разрядной цепи продолжительность разрядки конденсатора значительно больше, чем зарядки, поэтому интервал между вспышками светодиода достигает нескольких секунд.

Для того чтобы вспышки были более заметны, в устройстве применен сверхьяркий светодиод. Для минимизации питающего напряжения выбран светодиод TLWR9622 (красного цвета свечения) группы Y (прямое напряжение - 1,83.-.2,07 В). Это позволяет сохранить работоспособность маячка при снижении напряжения питания примерно до 2,3 В.

Все детали устройства размещают на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, эскиз которой показан на рис. 2.

Помимо транзисторов, указанных на схеме, в маячке можно применить КТ361В, КТ361Г и КТ315В, КТ315Г, а также транзисторы серий КТ3107 (VT2) и КТ3102 (VT3) с любым буквенным индексом. Светодиод HL1 - любой сверхьяркий красного цвета свечения с возможно меньшим прямым напряжением и, желательно, с большим углом излучения. Можно использовать сверхьяркий светодиод и белого цвета свечения, но тогда придется увеличить напряжение питания (оно должно быть не менее 3,5 В). Конденсаторы С1, С2 - любые оксидные в цилиндрическом корпусе диаметром 5 мм (например, серии ТК фирмы Jamicon), резисторы - МЛТ, С2-33, Р1-4. Выключатель SA1 - любой малогабаритный.

Для расширения угла излучения светодиода можно закрепить на нем светорассеивающий пластмассовый колпачок (матовый или прозрачный с рифленой поверхностью).

Батарею питания маячка можно составить из различных гальванических или аккумуляторных элементов. Например, если он предназначен для установки на небольших подвижных объектах, то удобно использовать малогабаритные и легкие дисковые элементы типоразмера 357А, в других случаях целесообразно применить обладающие большей емкостью пальчиковые AAA.

Если все детали исправны и нет ошибок в монтаже, маячок начинает работать сразу после включения питания - достаточно закрыть окошко фототранзистора непрозрачной шторкой. Требуемой яркости вспышек добиваются подбором резистора R5. Длительность вспышек зависит от сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора С1, а паузы между ними - от емкости этого же конденсатора и сопротивления резистора R2.

Для увеличения дальности обнаружения маячка число светодиодов можно увеличить, например, до четырех, соединив их последовательно и разместив в конструкции таким образом, чтобы они излучали свет в разные стороны. В этом случае, конечно, напряжение питания надо повысить до 12 В и пропорционально увеличить сопротивление резисторов R1, R2, а резистор R5 подобрать по требуемой яркости вспышек.