Повышение заметности дополнительных сигналов торможения автомобиля

С каждым годом условия дорожного движения усложняются. Автомобили становятся более динамичными, растёт плотность транспортного потока. В этих условиях водителю очень важно как можно быстрее заметить сигнал торможения впереди идущего автомобиля.

Производители автомобилей уделяют много внимания вопросу повышения заметности сигналов торможения. Серьёзный шаг вперёд в этом отношении — перевод сигналов торможения с ламп накаливания на светодиоды, которые с точки зрения человеческого восприятия практически безынерционны, что позволяет заметить светодиодный сигнал на десятые доли секунды раньше традиционного, подаваемого лампами накаливания.

Есть мнение, что мигающие стоп-сигналы сократят число ДТП. Одним из эффективных способов привлечения внимания водителя к световому сигналу впереди идущего автомобиля считается мигание этого сигнала. При этом мигание в течение всего процесса торможения вовсе не обязательно. Оно важно именно в первые несколько секунд от начала торможения, чтобы привлечь внимание водителя движущегося сзади транспортного средства.

Автолюбители давно работают над этой проблемой. В Интернете можно найти описания многих устройств, реализующих мигание сигналов торможения. Они построены в основном на базе микросхем жёсткой логики и выполняют только один, заданный соединениями между логическими элементами алгоритм работы.

Необходимо заметить, что никакое официально не согласованное с производителем автомобиля вмешательство в конструкцию его узлов, обеспечивающих безопасность движения, в том числе в управление основными сигналами торможения, не допускается. Автомобиль с такой доработкой просто не пройдёт технический осмотр. Но для радиолюбителей имеется «лазейка» — управление дополнительно устанавливаемыми внутри салона автомобиля стоп-сигналами без изменения цепей управления и конструкции основных.

Предлагаемое устройство управления дополнительными сигналами торможения создано на базе микроконтроллера ATtiny2313A. Оно способно управлять дополнительными сигналами торможения как на лампах накаливания, так и на светодиодах, имеет не­большие габариты и невысокую стои­мость. Его безусловное достоинство — возможность изменять алгоритм рабо­ты этих сигналов путём модификации программы микроконтроллера без из­менения схемы устройства. Кроме то­го, объём памяти микроконтроллера достаточен для одновременного хра­нения процедур, реализующих не­сколько разных алгоритмов, что даёт возможность оперативно выбирать любой из них.

Основные технические характеристики:

• Напряжение бортсети авто­мобиля, В ………. 12
• Максимальная мощность коммутируемых сигналов торможения, Вт……………………………… 50
• Число алгоритмов работы сигналов:
• на лампах накаливания …2
• на светодиодах………….4

Схема устройства по­казана на рис. 1. Микро­контроллер DD1 с помо­щью внутренних тайме­ров формирует на своих выходах РВ2 и РВ4 две импульсные последова­тельности, которые да­лее поступают на диод­ную сборку VD1. Парамет­ры последовательнос­тей зависят от выбран­ного из числа заложен­ных в программу алго­ритмом. Выбирают его установкой и снятием перемычек S1 и S2.

Рис. 1

На катодах диодов сборки VD1 обра­зуется логическая сумма этих последо­вательностей, которая поступает на затвор транзистора VT1, управляющий работой ключа на р-канальном полевом транзисторе VТ2, подающего питание на фонари сигналов торможения. При­менённый в качестве VТ2 транзистор IRF9317 способен коммутировать ток до 16 А. Малое сопротивление открыто­го канала этого транзистора (около 50 мОм) даёт возможность использо­вать его без теплоотвода и управлять нагрузкой мощностью до 50 Вт практи­чески без потерь напряжения.

Устройство подключают к бортсети автомобиля к проводу, идущему от це­пи, в которой при нажатии на педаль тормоза появляется напряжение +12 В.

Собственное потребление тока уст­ройством — не более нескольких мил­лиампер при включённых сигналах тор­можения. При выключенных основных сигналах торможения устройство ток от бортсети автомобиля не потребляет.

Для сигналов торможения на базе ламп накаливания, обладающих значи­тельной инерционностью, реализован алгоритм управления с переменной яркостью пауз между их вспышками (рис. 2,а). В ходе его выполнения лам­пы вспыхивают с частотой около 7,5 Гц. После седьмой вспышки яркость ламп в паузах начинает монотонно расти. При­близительно с пятой секунды после на­чала торможения лампы светят непре­рывно.

Рис. 2

По сравнению с лампами накалива­ния светодиоды обладают значительно меньшей инерционностью, поэтому для сигналов торможения на их базе можно реализовать и более сложные алгорит­мы. В предлагаемой версии программы их три:

1. Рассмотренный выше алгоритм вполне может использоваться и для управления светодиодами. Поэтому он назван «Лампы/Светодиоды 1».
2. Отличие алгоритма «Светодиоды 2″ (рис. 2,б) состоит в том, что вспышки следуют с вдвое большей частотой (около 15 Гц), а увеличение яркости пауз между вспышками начинается сразу после первой вспышки, но про исходит с меньшей в 2,6 раза скоро­стью. Непрерывное свечение светодиодов начинается с седьмой секунды работы сигналов.
3. Согласно алгоритму «Светодиоды 3» (рис. 2,в), формируются одна за другой три одинаковые пачки вспышек, после чего сигналы торможения пере­ходят в режим постоянного свечения. Каждая пачка состоит из пяти коротких вспышек, следующих с частотой около 15 Гц, и одной длинной вспышки (300 мс). Переход к непрерывному све­чению происходит приблизительно че­рез 2 с после начала торможения.

И наконец, устройство при необхо­димости может работать в режиме не­прерывного свечения дополнительных сигналов торможения сразу после их включения. Это реализуется алгорит­мом «Непрерывный» (рис. 2,г). Такой режим допустим как для ламп накали­вания, так и для светодиодов.

Выбирают рабочий алгоритм с помо­щью перемычек S1 и S2 в соответствии с табл. 1. Применять алгоритмы «Светодиоды 2» и «Светодиоды 3» для управ­ления лампами накаливания не следует. Вследствие большой инерционности они не смогут воспроизвести вспышки с частотой 15 Гц.

Устройство собрано на печатной плате размерами 46×56 мм, чертёж которой и расположение элементов на ней показаны на рис. 3. В конструкции применены в основном элементы для поверхностного монтажа, за исключе­нием микроконтроллера в корпусе DIР, устанавливаемого в панель. Все ре­зисторы и конденсатор С1 — типораз­мера 1206. На плате нет разъёма для программирования микроконтролле­ра, вследствие чего последний для про­граммирования необходимо извлекать из панели.

Рис. 3

Разряды конфигурации микроконт­роллера программируют в соответст­вии с табл. 2 (внутренний RС-генератор частотой 8 МГц). Налаживания пра­вильно собранное и запрограммиро­ванное устройство не требует.

Микроконтроллер АТinу2313А-РU) можно заменить на любой другой, имеющий в своём составе один 16-разрядный и один 8-разрядный таймеры

Таблица 1

Таблица 2

0 — не запрограммировано;

1 — запрограммировано.

(естественно, в таком случае может по­требоваться корректировка печатной платы и программы). Вместо транзис­тора IRLМL2030 можно применить дру­гой маломощный полевой транзистор с изолированным затвором и каналом n-типа. Единственное условие — он дол­жен управляться по цепи затвора уров­нями пятивольтной логики (часто в обо­значении таких транзисторов присутст­вует буква L).

Транзистор для замены IRF9317 сле­дует подбирать из числа имеющих минимальное сопротивление открыто­го канала (не более 100 мОм) и допу­стимое напряжение затвор—исток не менее 20 В. Для управления лампами накаливания допустимый ток стока это­го транзистора должен быть в 3…4 раза больше номинального тока нагрузки, для управления светодиодами доста­точно обеспечить двойной запас по то­ку стока.

При замене указанных на схеме деталей на их аналоги, отличающиеся типом корпуса и назначением выво­дов, следует соответствующим обра­зом изменить топологию печатной платы.

В заключение следует отметить, что описанное устройство может быть при­менено и на мотоциклах с напряжением бортсети 12 В.

Архив к проекту

Автор:  А. САВЧЕНКО, пос. Зеленоградский Московской обл.