轉(zhuǎn)向信號(hào)閃光器在汽車上的應(yīng)用

蔡偉學(xué)

（肇慶科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系，廣東肇慶 526110）

0 引 言

在轉(zhuǎn)向信號(hào)系統(tǒng)或危急報(bào)警信號(hào)系統(tǒng)中，控制信號(hào)燈和指示燈閃爍發(fā)光的裝置稱為閃光繼電器，簡稱閃光器。為了指示車輛的行駛方向，便于交通指揮，汽車上都裝有轉(zhuǎn)向信號(hào)燈。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，通過閃光器使左邊或右邊的前、后轉(zhuǎn)向信號(hào)燈閃爍發(fā)光。如遇危險(xiǎn)情況，前、后、左、右轉(zhuǎn)向燈同時(shí)發(fā)出閃光，作為危險(xiǎn)警報(bào)信號(hào)。所以，研究汽車閃光器在汽車上的應(yīng)用就顯得尤為重要。

1 汽車用閃光器類型

汽車轉(zhuǎn)向燈的閃爍是通過閃光器來實(shí)現(xiàn)的，通常按照結(jié)構(gòu)的不同和工作原理分為電熱絲式、電容式、翼片式、水銀式、晶體管式、集成電路式等。電熱絲式閃光器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但閃光頻率不夠穩(wěn)定，使用壽命短，信號(hào)燈的亮暗不夠明顯;電容式閃光器閃光頻率穩(wěn)定;翼片式閃光器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、閃光頻率穩(wěn)定、監(jiān)控作用明顯、工作時(shí)伴有響聲;電子式閃光器具有性能穩(wěn)定、可靠等優(yōu)點(diǎn)。國產(chǎn)汽車目前使用較多的有電熱式和電子式兩種。

2 閃光器的結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 電容式閃光器

2.1.1 電容式閃光器結(jié)構(gòu)

電容式閃光器結(jié)構(gòu)包括觸點(diǎn)、彈簧片、串聯(lián)線圈、并聯(lián)線圈、滅弧電阻、貼心、電解電容器、轉(zhuǎn)向燈開關(guān)、左轉(zhuǎn)向信號(hào)燈和指示燈、右轉(zhuǎn)向信號(hào)燈和指示燈及電源開關(guān)，如圖1所示[1]。

圖1 電容式閃光器

2.1.2 電容式閃光器工作原理

當(dāng)汽車向左轉(zhuǎn)彎接通轉(zhuǎn)向燈開關(guān)8時(shí)，電流便從蓄電池正極、電源開關(guān)11、線圈3、觸點(diǎn)1、轉(zhuǎn)向燈開關(guān)8、左轉(zhuǎn)向信號(hào)燈及指示燈9、搭鐵、蓄電池負(fù)極構(gòu)成回路，電流通過線圈3產(chǎn)生的電磁吸力大于彈簧片2的作用力，觸點(diǎn)1被打開，轉(zhuǎn)向燈處于暗的狀態(tài)。此時(shí)，蓄電池向電容器7充電，充電電流由蓄電池正極、電源開關(guān)11、線圈3和線圈4、電容器7、轉(zhuǎn)向燈開關(guān)8、左轉(zhuǎn)向信號(hào)燈及指示燈9、搭鐵、蓄電池負(fù)極構(gòu)成回路。由于線圈4電阻較大，充電電流很小，轉(zhuǎn)向燈仍處于暗的狀態(tài)。同時(shí)，充電電流通過線圈3和線圈4產(chǎn)生的電磁吸力方向相同，使觸點(diǎn)繼續(xù)打開，隨著電容器兩端電壓的逐漸升高，其充電電流逐漸減小，線圈3和線圈4的電磁吸力減小，使觸點(diǎn)1重新閉合，轉(zhuǎn)向燈處于亮的狀態(tài)。此時(shí)，電容器7通過線圈4和觸點(diǎn)1放電，使線圈3和線圈4產(chǎn)生的電磁吸力方向相反，電磁吸力減小，故觸點(diǎn)1仍保持閉合，轉(zhuǎn)向燈繼續(xù)發(fā)亮。隨著電容器的放電，其兩端電壓逐漸下降，電流減小，在線圈3的電磁吸力作用下，觸點(diǎn)1重又打開，燈變暗。

2.2 電熱式閃光器

2.2.1 熱絲式閃光器

2.2.1.1 熱絲式閃光器結(jié)構(gòu)

熱絲式閃光器結(jié)構(gòu)主要由電磁鐵、觸點(diǎn)、觸點(diǎn)臂、電熱絲及附加電阻組成，如圖2所示。

2.2.1.2 熱絲式閃光器工作原理

熱絲式閃光器工作原理:觸點(diǎn)臂的一端用彈片鉚在支架上，另一端用和支架絕緣的電熱絲拉緊。平時(shí)由于電熱絲的拉力大于彈片的彈力，觸點(diǎn)保持在張開狀態(tài)[2]。在轉(zhuǎn)向時(shí)，當(dāng)把開關(guān)撥至所要轉(zhuǎn)向的一方，電流經(jīng)過附加電阻、電熱絲和轉(zhuǎn)向燈泡構(gòu)成回路。由于電熱絲通過電流后，受熱膨脹而伸長，就放松了對(duì)觸點(diǎn)臂的拉力，觸點(diǎn)在彈片的作用下閉合，使附加電阻和電熱絲短路，電流經(jīng)觸點(diǎn)和電磁鐵線圈構(gòu)成回路。因電熱絲被短路，便冷卻收縮，又重新拉開觸點(diǎn)，電流流過電熱絲和附加電阻，如此反復(fù)循環(huán)。當(dāng)附加電阻串聯(lián)電路時(shí)，流過的電流很小，燈泡亮度很弱，當(dāng)附加電阻被短路后，電流增大，燈泡亮度增強(qiáng)，轉(zhuǎn)向燈變?yōu)橐幻饕话档亻W爍。

2.2.2 翼片式閃光器

2.2.2.1 翼片式閃光器的結(jié)構(gòu)

翼片式閃光器的結(jié)構(gòu)由翼片、熱脹條、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)及支架等組成，如圖3所示。

翼片2為彈性鋼片，平時(shí)靠熱脹條3繃緊成弓形。熱脹條由膨脹系數(shù)較大的合金鋼帶制成[3]。

2.2.2.2 翼片式閃光器工作原理

翼片式閃光器是利用電流的熱效應(yīng)，以熱脹條的熱脹冷縮為動(dòng)力，使翼片產(chǎn)生突變動(dòng)作，接通和斷開觸點(diǎn)，使轉(zhuǎn)向信號(hào)燈閃爍。

圖3 翼片式閃光器

1）當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)向時(shí)即接通轉(zhuǎn)向燈開關(guān)7，電流由蓄電池的正極→接線柱B→支架1→翼片2→熱脹條3→動(dòng)觸點(diǎn)4→靜觸點(diǎn)5→支架8→接線柱L→轉(zhuǎn)向燈開關(guān)7→轉(zhuǎn)向信號(hào)燈9和指示燈8→搭鐵→蓄電池負(fù)極，形成回路，轉(zhuǎn)向信號(hào)燈9立即發(fā)亮。

2）熱脹條3因通過電流而發(fā)熱伸長，翼片2突然繃直，動(dòng)觸點(diǎn)4和靜觸點(diǎn)5分開，切斷電源，于是轉(zhuǎn)向信號(hào)燈9熄滅。

3）當(dāng)通過轉(zhuǎn)向信號(hào)燈的電流被切斷后，熱脹條開始冷卻收縮，又使翼片2突然彎成弓形，動(dòng)觸點(diǎn)4和靜觸點(diǎn)5再次接觸，接通電路，轉(zhuǎn)向信號(hào)燈再次發(fā)光，如此反復(fù)變化使轉(zhuǎn)向信號(hào)燈一亮一暗地閃爍。

注意:電熱式閃光器的閃光頻率隨轉(zhuǎn)向燈的功率大小而變化。

2.3 電子閃光器

電子閃光器分為有觸點(diǎn)和無觸點(diǎn)、集成電路和晶體管等多種形式。

2.3.1 晶體管式閃光器

2.3.1.1 有觸點(diǎn)晶體管式閃光器

有觸點(diǎn)晶體管式閃光器的電路如圖4所示。

圖4 有觸點(diǎn)晶體管式閃光器的電路

當(dāng)汽車向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，接通電源開關(guān)SW和轉(zhuǎn)向燈開關(guān)K，電流路徑為:蓄電池正極→電源開關(guān)SW→接線柱“B”→電阻R1→繼電器J的常閉觸點(diǎn)P→接線柱“S”→轉(zhuǎn)向燈開關(guān)K→右轉(zhuǎn)信號(hào)燈→搭鐵→蓄電池負(fù)極，則右轉(zhuǎn)向信號(hào)燈亮。當(dāng)電流通過R1時(shí)，在R1上產(chǎn)生電壓降，晶體管VT因正向偏壓而導(dǎo)通，集電極電流Ic通過繼電器J的線圈，使繼電器常閉觸點(diǎn)立即斷開，右轉(zhuǎn)向信號(hào)燈熄滅[4]。

晶體管VT導(dǎo)通的同時(shí)，VT的基極電流向電容器C充電。充電電路電流路徑為:蓄電池正極→電源開關(guān)SW→接線柱“B”→VT的發(fā)射極e、基極b→電容器C→電阻R3→接線柱S→轉(zhuǎn)向燈開關(guān)K→右轉(zhuǎn)向信號(hào)燈→搭鐵→蓄電池負(fù)極。在充電過程中，隨著電容器電荷的積累，充電電流Ib逐漸減小，晶體管VT的集電極電流Ic也隨之減小，當(dāng)此電流不足以維持銜鐵的吸合而釋放時(shí)，繼電器J的常閉觸點(diǎn)J又重新閉合，轉(zhuǎn)向信號(hào)燈再次發(fā)亮。這時(shí)電容器C通過電阻R2、繼電器的常閉觸點(diǎn)J和電阻R3放電。放電電流在R2上產(chǎn)生的電壓降為VT提供反向偏壓，加速了VT的截止，使繼電器J的常閉觸點(diǎn)J迅速斷開[5]。當(dāng)放電電流接近零時(shí)，R1上的電壓降又為VT提供正向偏壓使其導(dǎo)通。這樣，電容器C不斷地充電和放電，晶體管VT也就不斷地導(dǎo)通與截止，控制繼電器的觸點(diǎn)反復(fù)地閉合、斷開，使轉(zhuǎn)向信號(hào)燈發(fā)出閃光。

2.3.1.2 無觸點(diǎn)晶體管式閃光器

無觸點(diǎn)晶體管式閃光器的電路如圖5所示。

圖5 無觸點(diǎn)晶體管式閃光器的電路

當(dāng)接通轉(zhuǎn)向開關(guān)后，晶體管VT1的基極電流由兩路提供，一路經(jīng)電阻R2，另一路經(jīng)R1和C，使VT1導(dǎo)通。VT1導(dǎo)通時(shí)，VT2，VT3組成的復(fù)合管處于截止?fàn)顟B(tài)。由于VT1的導(dǎo)通電流很小，僅60 mA左右，故轉(zhuǎn)向信號(hào)燈暗[6]。與此同時(shí)，電源對(duì)電容器C充電，隨著C兩端電壓的升高，充電電流減小，VT1的基極電流減小，使VT1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂埂＿@時(shí)A點(diǎn)電位升高，當(dāng)其電位達(dá)到1.4 V時(shí)，VT2，VT3導(dǎo)通，于是轉(zhuǎn)向信號(hào)燈亮。此時(shí)電容器C經(jīng)過R1，R2放電，放電時(shí)間為燈亮?xí)r間。C放完電，接著又充電，VT1再次導(dǎo)通，使VT2，VT3截止，轉(zhuǎn)向信號(hào)燈又熄滅，C的充電時(shí)間為燈滅的時(shí)間。如此反復(fù)，使轉(zhuǎn)向信號(hào)燈發(fā)出閃光。改變R1，R2的電阻值和C的大小，以及VT1的β值，即可改變閃光頻率。

2.3.2 集成電路閃光器

上海桑塔納轎車裝用的電子閃光器的核心器件ICU243B是一塊低功耗、高精度的汽車電子閃光器專用集成電路[7]。U243B的標(biāo)稱電壓為12 V，實(shí)際工作電壓范圍為9～18 V，采用雙列8腳直插塑料封裝，桑塔納轎車電子閃光器引腳及電路原理如圖6所示。

圖6 集成電路閃光器

內(nèi)部電路主要由輸入檢測(cè)器SR、電壓檢測(cè)器D、振蕩器Z及功率輸出級(jí)4部分組成。

3 汽車閃光器常見故障的排除[8]

汽車閃光器很容易出現(xiàn)故障，特別是24 V汽車閃光器常出現(xiàn)閃光燈不亮或常亮的故障。其實(shí)只要打開閃光器的塑料外罩，就很容易排除故障繼續(xù)使用。閃光器原理很簡單，主要器件就是控制閃光燈閃爍的繼電器和控制繼電器工作的電子元件。繼電器都是嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，出現(xiàn)故障的幾率很小，易壞的就是電子控制部分。大部分閃光器電路如圖7所示。

圖7 大部分閃光器的電路圖

電路設(shè)計(jì)要求R4電阻值小（約為 100～200 Ω），但R4承受電壓高，這樣功率就必須大。而現(xiàn)有閃光器R4的功率多為0.25 W，所以極易被燒毀，從而導(dǎo)致閃光器出現(xiàn)故障[9]。當(dāng)閃光器出現(xiàn)故障時(shí)，只要把其塑料外罩打開，便能看見或聞到電阻R4有無燒毀。只要把燒毀的電阻R4取下，換上200 Ω，0.5 W的電阻，閃光器的故障便能排除。

閃光器的注意事項(xiàng)如下:

1）必須按規(guī)定的燈泡功率選用燈泡;

2）接線必須正確，B接蓄電池，L接轉(zhuǎn)向燈開關(guān);

3）閃光器的閃爍頻率一般與燈泡功率有關(guān)，不得隨意配用。

4 結(jié) 語

目前，市場上還出現(xiàn)了一些設(shè)計(jì)有新型電路的閃光器，它具有良好的自動(dòng)保護(hù)功能，在電路發(fā)生短路故障時(shí)，能自動(dòng)停止閃光器和燈泡工作，駕駛員通過閃光器上裝有的故障指示直觀閃光器工作狀況，能隨時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障。

[1] 李世清.電容式閃光器[J].汽車電器，1981（2）:56-57.

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[3] 鐘顯南.汽車方向燈閃光器[N].電子報(bào)，2002-06-12（3）.

[4] 曾志銘.一種新型汽車LED燈閃光控制器[J].汽車電器，2009（4）:12-14.

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[7] 李穎，程鋼，閆智義.一種自動(dòng)閉口閃點(diǎn)儀閃光檢測(cè)電路[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，30（6）:718-720.

[8] 張興安.切諾基越野車轉(zhuǎn)向信號(hào)裝置工作原理與故障排除[J].汽車維修，2004（6）:50-52.

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