Przeszukaj forum

W wielu nowych samochodach producenci montują tak zwane pływające kierunkowskazy. Kierunkowskaz ten to nic innego jak linijka świetlna składająca się z diod LED, które są kolejno włączane. Na forach internetowych ich użytkownicy zastanawiają się jak zbudować taki kierunkowskaz. Możliwości rozwiązań układowych jest wiele. Tutaj zostanie przedstawione proste rozwiązanie w oparciu o nieprogramowalne układy scalone. Aspekty prawne Zanim przystąpimy do wykonania tego rodzaju kierunkowskazu i jego montażu w samochodzie należy wiedzieć, że każde źródło światła zamontowane w samochodzie ma określone znaczenie oraz barwę. Dlatego tez nie można samowolnie modyfikować oświetlenia w samochodzie. W przypadku kontroli drogowej może się to zakończyć różnymi konsekwencjami prawnymi. Różnego rodzaju dodatkowe oświetlenie pojazdów może być używane poza drogami publicznymi, na zlotach fanów motoryzacji odbywających się na przykład na placach lub parkingach. Wówczas taki samochód powinien na zlot zostać dowieziony na lawecie lub mieć zdemontowane oświetlenie na czas przejazdu drogami publicznymi. Inna możliwość to zamontowanie takiego kierunkowskazu w elektrycznym samochodzie zabawce dla dzieci. Zasada działania Schemat pływającego kierunkowskazu możemy zobaczyć na poniższym schemacie. Kierunkowskaz ten został zbudowany w oparciu o nieprogramowalne układy scalone. Oczywiście możliwości rozwiązań konstrukcyjnych tego kierunkowskazu jest więcej. Układ U1 NE555 tworzy generator astabilny, którego częstotliwość pracy wynosi około 15 Hz. Częstotliwość ta została dobrana do ilości diod LED kierunkowskazu, która w tym przypadku wynosi 15. Chodzi o to aby zapalanie kolejno wszystkich diod LED następowało w miarę szybko jak żarówek w tradycyjnym kierunkowskazie. Czyli dla wszystkich diod LED kierunkowskazu czas ten wynosi około jednej sekundy. Jeśli zwiększymy lub zmniejszymy ilość diod w kierunkowskazie należy skorygować częstotliwość pracy generatora poprzez zmianę wartości elementów C1, R17, R18. Pomocny w wyznaczeniu wartości tych elementów może być jeden z wielu kalkulatorów dostępnych online. Sygnał z generatora podawany jest na wejścia zegarowe CLK podwójnych czterobitowych szeregowych dwóch podwójnych rejestrów przesuwających typu 4015. Na wejście szeregowego wprowadzania informacji D pierwszego rejestru podany jest wysoki poziom logiczny. Wejścia wprowadzania informacji kolejnych rejestrów dołączone są do wyjścia QD poprzedzającego rejestru. Dzięki temu informacja wprowadzona w pierwszym rejestrze przesuwana jest kolejno poprzez kolejne rejestry. Wysoki poziom logiczny wpisany na wejście D rejestru U2A przesuwany jest kolejno na wyjścia następnych rejestrów czyli U2B, U4A i U4B. Ostatnie wyjście QD rejestru U4B wykorzystane jest do wyzerowania rejestrów gdy wysoki poziom logiczny dotrze do tego wyjścia i cały cykl powtarza się od początku. Stąd też wynika liczba diod LED – 15, mniejsza o jeden niż liczba wyjść wszystkich rejestrów 4015. W prostszej wersji kierunkowskazu sygnał resetujący z wyjścia QD rejestru U4B może być podawany wprost na wejścia zerowania RES rejestrów przesuwnych. Wówczas zamiast diody D1 montuje się zworkę i nie montujemy elementów T1, R19, R20 i R21. W takim przypadku sterowanie kierunkowskazem odbywa się przez włączenie jego zasilania. W niektórych przypadkach może być potrzebne sterowanie kierunkowskazem poprzez podanie odpowiedniego sygnału aktywującego. Rozwiązane to zostało zrealizowane poprzez inwerter zbudowany na elementach T1, R19, R20. Na wejście inwertera podawany jest niski poziom logiczny przez rezystor R21. Wówczas na wyjściu inwertera wystąpi wysoki poziom logiczny blokujący rejestry U2 i U3. Podanie na wejście inwertera wysokiego poziomu logicznego (zasilanie +12V) spowoduje zmianę stanu logicznego na wyjściu inwertera na niski i odblokowanie rejestrów U2 i U3. Dioda D1 chroni wyjście QD rejestru U4B przed napięciem z inwertera, które mogło by uszkodzić ten rejestr w przypadku różnych stanów logicznych na wyjściu inwertera i wyjściu QD rejestru U4B. Wyjścia QA-QD rejestrów U2 i U4 dołączone są do scalonych kluczy ULN2804 za pośrednictwem których włączane są diody LED. Należy obliczyć wartości rezystorów R1-R15 dla posiadanych diod LED i wymaganej ich jasności z uwzględnieniem spadku napięcia na diodzie D2 i kluczach ULN2804. Nie należy przeciążać diod LED zwiększając prąd płynący przez nie. Może spowodować to skrócenie ich żywotności, a nawet uszkodzenie. W modelowym rozwiązaniu zastosowałem żółte diody LED 5000 mcd, o średnicy 10 mm, napięciu pracy 1,9V i prądzie 20mA. Kondensatory C3 i C4 dodatkowo filtrują napięcie zasilania na wypadek zakłóceń pochodzących z instalacji elektrycznej samochodu. Dioda D2 zabezpiecza kierunkowskaz przed uszkodzeniem w przypadku pomyłki w biegunowości napięcia zasilania. Ostatni klucz układu U5 wykorzystany został do sterowania pojedynczą diodą LED, która może być zamontowana zamiast żarówki bocznego kierunkowskazu pojazdu. Równolegle do tej diody możemy dołączyć drugą diodę LED, która będzie pełniła rolę kontrolki działania kierunkowskazu na desce rozdzielczej samochodu. Możliwe jest też dołączenie do tego wyjścia małego buzera 12V, z generatorem który będzie dodatkowo pełnił rolę sygnalizatora akustycznego. Zasilanie, sygnał sterujący oraz wyjście dodatkowych diod LED i ewentualnie buzera, dostępne są na złączu Z1. W razie potrzeby ilość diod LED w kierunkowskazie możemy zmniejszyć lub rozszerzyć dodając lub ujmując kolejne rejestry 4015 i klucze ULN2804. Oczywiście wymaga to zaprojektowania nowej płytki drukowanej. Montaż i uruchomienie Modelowy kierunkowskaz został zmontowany na płytce drukowanej o wymiarach 174 x 51 mm widocznej na poniższych rysunkach. Zmontowaną płytkę możemy w czasie pracy możemy zobaczyć na zdjęciu poniżej. Płytka ze zdjęcia różni się nieco o tej z powyższego rysunku brakiem miejsca na opcjonalne wlutowanie buzera. Montaż odbywa się tradycyjnie od elementów najniższych, w tym dwóch zworek po elementy największe. Diody LED zostały zamontowane pod kątem 90o w odniesieniu do powierzchni płytki, tuż przy jej krawędzi. Jeśli włączanie kierunkowskazu ma się odbywać przez włączenie zasilania to nie montujemy elementów T1, R19, R20, R21 i D1, a zamiast diody D1 montujemy zworkę. Także złącze Z1 może mieć wówczas trzy zaciski. Poprawnie zmontowany kierunkowskaz powinien działać bez uruchamiania. Ewentualnie z uwagi na rozrzut wartości elementów mogą wymagać korekty wartości elementów C1, R17, R18 decydujące o częstotliwości pracy generatora. W praktyce może być to niezauważalne. Wyjście kontrolka służy do dołączenia diod LED pełniących rolę kontrolki pracy kierunkowskazu. Dioda ta powinna się znaleźć na desce rozdzielczej samochodu. Równolegle do tej diody należy dołączyć diodę LED umieszczoną w bocznym kierunkowskazie samochodu. Opcjonalnie można zamontować buzer sygnalizujący dźwiękowo włączenie kierunkowskazu. W praktyce potrzebne są cztery kierunkowskazy montowane w poszczególnych lampach samochodu. Jest to prostsze rozwiązanie niż ciągnięcie w samochodzie wiązek przewodów pomiędzy diodami LED w lampach samochodu. Przedstawiona tu płytka drukowana jest przykładowa. W praktyce płytka powinna być zaprojektowana tak aby dało się ją zamontować w fabrycznym reflektorze pojazdu. Wymaga to określonych wymiarów mechanicznych płytki drukowanej i być może zwiększenia lub zmniejszenia ilości diod LED w takim kierunkowskazie. W razie potrzeby diody LED mogą być łączone szeregowo i równolegle. Wymaga to oczywiście obliczenia nowych wartości rezystorów R1-R15 i ewentualnie zwiększenia ich mocy. Maksymalna obciążalność klucza tranzystorowego układu ULN2804 to 500 mA. W modelowym kierunkowskazie prąd pobierany przez jeden kierunkowskaz przy napięciu 14,5V przed diodą D2 wzrasta stopniowo do około 0,35A. Czyli około pięć razy mniej niż standardowa żarówka kierunkowskazu o mocy 21W. Działający kierunkowskaz możemy zobaczyć na poniższym filmie Montaż w samochodzie O ile wykonanie od strony elektronicznej kierunkowskazu nie jest trudne, to jego montaż w samochodzie może sprawić dużo trudności. Kierunkowskazy w samochodzie możemy podzielić na prawe, lewe oraz przednie i tylne oraz boczne. Czyli praktyce potrzebne są płytki w lustrzanym odbiciu czyli prawa i lewa strona pojazdu oraz jego przód i tył. Można to rozwiązać na dwa sposoby. Odpowiednio projektując płytki lub odwracając je odpowiednio podczas montażu w samochodzie. Chcąc zamontować taki kierunkowskaz w lampie może być konieczne zaprojektowanie płytki drukowanej pod konkretną lampę samochodu. Trzeba wówczas uwzględnić jej odpowiedni kształt, wymiary i mocowanie. Może też być potrzebna zmiana ilości diod LED w zależności od wielkości lampy samochodu i miejsca w niej. Wskazana jest miniaturyzacja z użyciem elementów SMD. Płytka powinna być też odporna na trudne warunki panujące w samochodzie, czyli skrajne temperatury i wilgoć. Potrzebne jest więc zabezpieczanie odpowiednim lakierem izolacyjnym. Demontaż obudowy fabrycznego reflektora może zakończyć się uszkodzeniem kosztownego reflektora. Aby tego uniknąć można kupić uszkodzoną lampę do swojego samochodu i na niej poćwiczyć demontaż. Także podłączenie kierunkowskazu do instalacji elektrycznej może nastręczyć problemy, szczególnie w nowszych samochodach, które nadzoruje centralny komputer. Wówczas już samo odłączenie żarówki może być powodem sygnalizowania przez komputer usterki. Trudno podać dokładny opis podłączenia takiego kierunkowskazu z uwagi na różne rozwiązania konstrukcyjne stosowane w samochodach. Włączenie kierunkowskazu napięciem zasilania może spowodować, że przedni i tylny kierunkowskaz nie będą pracowały synchronicznie tylko na przykład na przemian. Wówczas można wykorzystać dodatkowe wejście sterujące kierunkowskazu. W stanie czuwania jeden kierunkowskaz pobiera około 0,3 mA prądu. Należy również zachować możliwość włączenia świateł awaryjnych. Jak widać dokonywanie tego rodzaju przeróbek w samochodzie może nastręczyć dużo trudności i wiele problemów do rozwiązania. Podsumowanie Przedstawione tu rozwiązanie pływającego kierunkowskazu nie jest skomplikowane od strony elektronicznej. Dużo więcej trudności może nastręczyć zamontowanie kierunkowskazu w lampach samochodu oraz podłączenie do jego instalacji elektrycznej. Dotyczy to głównie nowszych samochodów, wyposażonych w centralny komputer nadzorujący wszystkie podzespoły samochodu. Również od strony prawnej w świetle obowiązujących przepisów prawnych zamontowanie takiego kierunkowskazu w samochodzie normalnie użytkowanym jest nielegalne. Mimo to przedstawiony tu kierunkowskaz być używany na zlotach fanów motoryzacji lub może pełnić rolę różnego rodzaju sygnalizatora, na przykład drogi ewakuacyjnej jeśli diody LED ułożymy w kształcie strzałki.