Один из популярных элементов дополнительного светового оборудования автомобиля — фонари, дублирующие работу ламп стоп-сигналов, устанавливаемые за задним стеклом автомобиля у потолка. Наличие дополнительных фонарей стоп-сигналов не только улучшает внешний вид автомобиля, но и носит практическое значение — дополнительные фонари, расположенные значительно выше основных обращают на себя больше внимания, особенно водителей крупных грузовых автомобилей и таким образом вносят свой вклад в безопасность движения. Не удивительно, что сотрудники ГИБДД только приветствуют установку таких фонарей.


Эффективность действия дополнительных стоп-сигналов будет еще выше, если вместо простого повторения основных стоп-сигналов дополнительные будут создавать какие-то световые эффекты, еще больше привлекающие к себе внимание. В этом смысле наиболее удобна световая панель, состоящая из большого количества низковольтных лампочек, выстроенных в линию, и управляемых каким-то автоматом световых эффектов.

Принцип работы устройства

Фонарь представляет собой узкую и длинную панель из пластмассы с одного торца которой установлен красный светофильтр по всей длине. По всей длине панели равномерно расположены 25 миниатюрных лампочек на 13,5 В и ток 0.16А. При нажатии на педаль тормоза одновременно с основными стоп-сигналами загорается средняя лампочка этой панели. Затем последовательно зажигаются остальные.

Получается такой эффект, что сначала появилась светящаяся точка, а затем она в обе стороны плавно вытянулась в светящуюся линию. При отпускании педали первой гаснет средняя лампочка, а затем последовательно в том же порядке гаснут и остальные. Получается как будто световая линия разделилась на две равные половины, которые потом плавно укоротились до двух точек и погасли.

Устройство состоит из 12-ти каскадов задержки, включенных последовательно. Роль активных элементов этих каскадов выполняют Элементы-преобразователи уровня микросхем К561ПУ4 выполненные по КМОП-технологии. Эти элементы представляют собой повторители, они не инвертируют уровень. Наличие высокоомного входа и низкоомного выхода, рассчитанного на ток до 10 mА позволяет устанавливать практически любую задержку включения и управлять транзисторными ключами.

В момент включения основных ламп стоп-сигналов от них поступает напряжение на лампу Н1, расположенную в середине световой линии. В этот момент начинает заряжаться С1 через R1 и как только он зарядится до логической единицы элемент D1.1 перейдет в единичное состояние и единицей на своем выходе откроет транзисторный ключ VT1, который включить две лампы Н2 и Н3, расположенные по краям от Н1. Световая точка превратится в линию из трех ламп.

Затем начинает заряжаться С2 через R2, и через такое-же время включатся две другие лампы Н4 и Н5. Световая линия теперь будет уже из пяти ламп. Точно таким же образом последовательно один за другим зарядятся и остальные конденсаторы С3-С12 и так же последовательно друг за другом откроются остальные транзисторные ключи. И световая линия постепенно вытянется до своей полной длины в 25 лампочек.

При отпускании педали тормоза лампы стоп-сигнала гаснут и гаснет лампа Н1. Теперь напряжение на ней равно нулю и происходит разрядка С1 по цепи R1-H1. После того как С1 разрядится элемент D1.1 перейдет в нулевое состояние и VT1 закроется, лампы Н2 и Н3 погаснут. Далее начинает разряжаться С2 через R2 и выход элемента D1.1. После его разрядки гаснут Н4 и Н5. И так далее, последовательно гаснут все остальные лампы.

Скорость процесса зажигания и гашения зависит от параметров RC-цепей, состоящих из конденсаторов С1-С12 и резисторов R1-R12. Установить желаемую скорость можно подбором номиналов этих резисторов или конденсаторов. Причем, если нужно чтобы зажигание происходило равномерно (как в авторском варианте) параметры всех этих RC-цепей должны быть одинаковыми, но если нужно сделать так, чтобы скорость последовательного зажигания изменялась, например нарастала или наоборот замедлялась, или как-то еще, нужно экспериментальным способом подобрать номиналы этих резисторов для каждой пары ламп индивидуально.

Рис.2
В устройстве используются миниатюрные лампочки на 13,5В и ток 0,16 А. Если требуется большая яркость можно использовать стандартные автомобильные сигнальные лампочки, но для этого потребуются более мощные транзисторные ключи, состоящие из двух транзисторов каждый (рисунок 2).

При отсутствии микросхемы К561ПУ4 можно использовать микросхемы K561ЛH2, но поскольку эти микросхемы содержат инверторы вместо одного элемента микросхемы К561ПУ4 потребуется использовать два последовательно включенных элемента микросхемы K561ЛH2 (рисунок 3). В результате число микросхем увеличится вдвое.

Устройство требует трехпроводного подключения, один провод идет на массу, другой к цепи питания ламп стоп-сигналов, а на третий нужно подать напряжение борт-сети от замка зажигания автомобиля. Это не очень удобно, потому что, если два провода (масса и от стоп-сигналов) можно подключить параллельно лампам стоп сигналов, то третий провод нужно тянуть через весь салон от приборной панели машины. Можно обойтись двухпроводным подключением, замкнув между собой точки "+13V" и "К ЛАМПАМ СТОП СИГНАЛА."
Рис.3
Теперь, пустив от этих точек один провод, его нужно подсоединить к цепи питания штатных ламп стоп-сигнала, а второй провод "масса" на массу (на минус бортовой сети). Но при таком включении схема будет работать немного иначе : при нажатии на тормоз, будет как и прежде, появляться одна световая точка, которая плавно превращается в световую линию, но при отпускании педали вся световая линия будет гаснуть сразу.

Если такой режим работы устраивает (когда при отпускании педали все лампы гаснут сразу) устройство можно сделать по более простой схеме, с меньшим количеством деталей. Схема такого варианта показана на рисунке 4. В её основе лежит счетчик D2, а управление лампами осуществляется при помощи тиристоров (для простоты на схеме показаны всего два тиристорных каскада, на самом деле их десять).

В момент включения питания зарядный ток конденсатора С2 устанавливает счетчик D2 в нулевое состояние. При этом на его выходе "0" будет единичный логический уровень, что приведет к открыванию тиристора VS1 и включению ламп Н1 и Н2. Затем начинает работать мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2. Импульсы с его выхода поступают на вход этого счетчика, и тот последовательно переходит от одного состояния к другому. В результате единица на его выходах, как бы, перемещается от выхода "0", последовательно, до выхода "9".

Это приводит к тому, что последовательно открываются все десять тиристоров включая очередные лампы. Поскольку схема работает на постоянном токе, то однажды открытый тиристор остается в таком (открытом) состоянии до тех пор пока не будет выключено питание. И это позволяет получить эффект постепенного удлинения светящейся линии.

Рис.4
После того как линия будет максимальной длины (все тиристоры открыты и все лампы зажжены) счетчик может продолжать сколь угодно подавать управляющие сигналы на входы тиристорных каскадов, работая по кольцу это уже не влияет на их состояние. Поэтому в схеме нет цепи блокировки счетчика после того как он включить все тиристоры (в этом нет необходимости).

В момент отпускания педали подача питания на схему прекращается и все лампы гаснут сразу. При повторном нажатии на тормоз весь процесс повторяется.
Достоинство данной схемы в очень мощных выходах, тиристоры КУ202 позволяют управлять достаточно мощными осветительными приборами с током до 10А. Если управление такими мощными лампами не требуется можно использовать тиристоры типа КУ101 и подавать на них сигналы непосредственно с выходов D2 через резисторы на 1-3 кОм (без транзисторов). Но в тиристоры типа КУ202 или КУ201 более доступны, по-этому они используются в данной схеме.

Такие же тиристорные каскады можно использовать и в схеме по рисунку 1, но режима последовательного гашения световых линий, в этом случае, не будет. Микросхему К561ИЕ8 можно заменить на К561ИЕ9, но в этом случае будет восемь выходных каскадов (16 ламп). Микросхему К561ЛА7 можно заменить на любую микросхему серии К561, содержащую инверторы, например К561ЛЕ5, К561ЛА9. Входы не используемых элементов этой микросхемы нужно соединить с общим минусом питания.

В обеих схемах можно использовать микросхемы К176, но для них должно быть напряжение питания не более 10В, поэтому их нужно питать через параметрический стабилизатор, вырабатывающий такое напряжение (оптимально 9В).

Устройство по схеме на рисунке 1 несложно преобразовать в автомат световых эффектов, например для оформления световой рекламы или новогодней елки. Достаточно отключить лампу Н1 и на резистор R1 подавать импульсы от обычного мультивибратора на двух логических элементах. Период импульсов подобрать таким образом, чтобы его хватало на полный цикл работы устройства.