Předesílám, že článek je dlouhý, nudný a nic z něj nebudou mít čtenáři
neprovozující nějaké vozidlo s minimálně jedním komínem (lokomotivy a pojízdné
udírny vyjímaje). K jeho pochopení jsou dále nutné znalosti elektrotechniky
alespoň na úrovni základní školy. Užitečný naopak může být pro řidiče motorových
vozidel, speciálně motocyklisty, leč i majitelům automobilů se následující
řádky mohou hodit.
Problém aneb jak to všechno začalo
Jednoho říjnového rána jsem se vydal na
jednom z mých motocyklů ku Praze vydělávat na chléb náš vezdejší. Bylo
zataženo, trochu mlha a teprve se rozednívalo. Po ujetí několika kilometrů
jsem se rychlostí asi 80km/h blížil po relativně úzké silničce II. třídy
ke křižovatce ve tvaru T, kterou projíždím rovně po hlavní silnici, přičemž
jsem na druhé hodině zaregistroval malé auto přijíždějící po vedlejší.
Ubral jsem plyn, co kdyby si mě řidič nevšiml, ale auto zastavilo před
hranicí křižovatky, přitom v protisměru nic nejelo a za mnou také ne -
tedy vidí mne, říkal jsem si a pustil na zadní kolo opět o pár koní víc,
když v tom mi auto s levým blinkrem vjelo přímo do cesty..brzda..silnice
oslizlá podzimní mlhou neumožňovala příliš intenzivní brzdění..na losí
test také nebylo pomyšlení..stoupal jsem do stupaček s tím, že auto prostě
přeskočím a přistanu v měkkém poli za ním..naštěstí si mne řidič všiml,
zachoval duchapřítomnost a naložil autu, co se do něj vešlo a já jeho zadní
nárazník minul po pravé krajnici o pár centimetrů. Dobrzdil jsem, auto
zastavilo také, otočil se a dojel k němu. Za volantem Saxa 1.6 VTS seděla
mladá slečna, kterou jsem nepříliš vybíravě oslovil s otázkou, zda mne
chtěla zabít úmyslně nebo je slepá. "A-a-ale v-vy ne-nesvítíte", soukala
ze sebe, evidentně z celého incidentu vyklepaná stejně jako já. Světla
motorky byla zapnuta, ovšem v parabole světlometu mžourala pouze obrysovka.
Hluboce jsem se slečně omluvil a poděkoval jí za duchapřítomnou reakci
poté, co mne spatřila – jen díky ní jsem vyvázl se zdravou koží. Vzhledem
ke světelným podmínkám mne s nesvítícím hlavním světlem těžko mohla vidět
na větší vzdálenost. Slečna odjela, já vyměnil spálenou žárovku a pokračoval
v jízdě - ač ateista, děkujíc všemohoucímu, že mi seslal do cesty zrovna
tuhle řidičku v tomhle autě - v haťapce nebo jiném vozítku s podobně tragickým
poměrem výkon/hmotnost by mi její sebelepší reakce nebyla nic platná a
nejspíš bych se o to auto rozmázl..
Co s tím?
Motocykly používám v první řadě jako dopravní prostředek, jezdím přibližně
od dubna do října za všech myslitelných světelných podmínek a o podobný
zážitek, i kdyby opět dopadl dobře, opravdu nestojím.
Většina motocyklů má vpředu jen jednou světlo, dvě žárovky v zadní svítilně
také nejsou zejména u starších strojů standardem, tedy v případě přepálení
vlákna jediné žárovky se může motocyklista za horších světelných podmínek
(šero, mlha, zataženo, déšť..) stát nežádoucím překvapením pro ostatní
účastníky provozu, aniž by sám tušil, že je něco špatně. Pomocnou berličku
pro tyto případy nám poskytne něco znalostí z oboru elektrotechniky - nabízím
vám know-how úplně zadarmo.
Spousta soudobých aut disponuje systémem pro hlídání žárovek vnějšího
osvětlení, tedy pokud nejde o vozy s výbavou social edition. Nejde o žádnou
novinku - používá se to od cca 80. let minulého století. Princip hlídání
je založen na měření proudu vláknem žárovky - jakmile tento klesne pod
určitou hodnotu v důsledku např. přepálení vlákna žárovky (zdaleka nejčastější
závada, pak proud = 0), systém o tom informuje řidiče. Jako snímací prvky
se používají buď jazýčková relé (dříve), nebo měření úbytku napětí na malém
předřadném odporu, případně Hallův článek (současný stav techniky). Jen
jako zajímavost uvádím i možnost
čistě optickou. Dají se koupit i různá elektronická relé pro hlídání
určité hodnoty proudu obvodem, ta jsou ovšem dosti rozměrná, drahá a nebývají
určena pro montáž do vozidel, alespoň jsem žádné takové nenašel. Úkol zněl
jasně - vyvinout diagnostiku světel, která bude při nepatrných rozměrech
spolehlivě detekovat pokles proudu světelnými obvody motocyklu a okamžitě
na to upozorňovat rozsvícením kontrolky. To vše vyrobitelné svépomocí s
běžným nářadím a při nízkých nákladech. Rozhodl jsem se pro jazýčková relé
– je to nejjednodušší cesta a nemá se tam co rozbít, jednodušeji už to
opravdu nejde.
Trocha teorie a vývoj
Palubní síť drtivé většiny silničních vozidel je stejnosměrná, nejčastěji
s napětím 12V (starší vozidla 6V, nákladní pak 24V). Jak víme z fyziky
pro základní školy, kolem každého vodiče, jímž protéká elektrický proud,
vzniká magnetické pole, jehož intenzita je přímo úměrná velikosti proudu
a tohoto prostého faktu využijeme. Jazýčkové relé, správněji jazýčkový
kontakt (relé z něj vznikne teprve přidáním vnější cívky) je běžná, široce
používaná a levná elektrotechnická součástka s různým použitím (např. v
zabezpečovací technice, průmyslové automatizaci – snímání koncových poloh
pístnic pneumatických válců atd.). Má tvar tenké
skleněné trubičky, do níž jsou ze stran zataveny přívody přecházející
uvnitř trubičky v kontakt, který sepne (případně rozepne, jak bude popsáno
dále), pokud intenzita okolního magnetického pole překročí určitou hranici.
Citlivost je udávána v bezrozměrné jednotce ampérzávity (Az), což je číslo
říkající, kolik závitů musí mít cívka, v jejíž dutině je vložen jazýčkový
kontakt a kterou protéká proud 1A, aby došlo k jeho sepnutí. Citlivost
kontaktu má jistou toleranci, modelový budiž s krajními hodnotami dle katalogového
listu výrobce 15-20Az;
jinak řečeno k sepnutí kontaktu potřebujeme cívku s 15 až 20 závity při
proudu 1A (nebo se 7,5 až 10 závity při proudu 2A atd. - prostá nepřímá
úměra). Modelová hlídaná žárovka H4 má příkon 55W (potkávací vlákno), tedy
při napětí 12V jí bude protékat proud asi 4,6A; skutečný proud při chodu
motoru bude o něco vyšší (výstupní napětí regulátoru je u 12V soustavy
až 14,4V), ale to můžeme zanedbat. Zkrátka: teče-li vláknem žárovky proud
4,6A nebo vyšší, pak svítí s pravděpodobností hraničící s jistotou tak
jak má. Je-li proud nižší, pak má svit žárovky menší intenzitu (např. v
důsledku špatného ukostření, zoxidovaných kontaktů, nízkého napětí palubní
sítě..), neteče-li žádný, pak je obvod přerušen (přepálené vlákno, přepálená
pojistka, vodič vypadlý ze svorky). Tyto abnormální situace chceme detekovat,
ovšem k tomu potřebujeme rozpínací (či přepínací) jazýčkový kontakt, jinak
by nám výstražná kontrolka svítila za stavu "vše OK". Šlo by použít i spínací
jazýčkový kontakt (který je mnohem dostupnější) a výstup následně invertovat
klasickým relé s přepínacím či rozpínacím kontaktem - to je ale další součástka
navíc zvětšující rozměry zařízení, náklady a riziko selhání. Výsledkem
bádání byl prototyp pro ověření funkčnosti určený pro 15W žárovku brzdového
světla (má jen tři svorky – jeden konec cívky je spojen s jedním fousem
kontaktu), který je na obrázku níže vedle finálního výrobku a mince pro
představu o rozměrech. Na dalším obrázku je principiální schéma zapojení.
Konečné řešení čili Endlösung
Ujasníme si, jaké žárovky chceme hlídat - u mého motocyklu jsou nezávisle
na sobě hlídány: obě vlákna žárovky hlavního světlometu (60/55W), brzdového
světla (15W) a obou obrysových světel současně (4+5 = 9W). Potřebujeme
tedy 3ks jazýčkových kontaktů s přepínacím či rozpínacím kontaktem a k
nim navinout cívky s příslušným počtem závitů ze smaltovaného měděného
drátu o průměru 0,8-1mm. Potřebný počet závitů je zřejmý z výpočtu výše,
raději přidáme 20% navíc, aby nám kontrolka při ne zcela nabitém akumulátoru
vozidla nesignalizovala neexistující ropuchu :-). Máme tedy tři hlídané
obvody se třemi signalizačními kontakty, přičemž můžeme vizualizovat poruchu
každého obvodu extra kontrolkou, ale je možné sdružit je do jedné. K tomu
nám poslouží obyčejná polovodičová dioda za korunu, což je součástka, která
propouští proud jen jedním směrem (její funkci lze přirovnat ke zpětnému
ventilu ve vodovodním potrubí). Anody diod připojíme na napájení pro signalizaci,
katody spojíme do jednoho bodu a připojíme na kontrolku, jejíž druhý konec
ukostříme. Jako kontrolku je vhodné použít LED se žárovkovou paticí, která
má řadu výhod - odolnost proti otřesům, vibracím a mnohonásobně vyšší životnost
při nižším příkonu oproti normální žárovce; vzhledem k našemu použití jsou
uvedené vlastnosti dost podstatné. Konstrukční provedení - zde se fantazii
meze nekladou; vzhledem k silně stísněným prostorům na motocyklu, které
připadají v úvahu pro instalaci, jsem zvolil pro každý ze tří hlídaných
obvodů samostatnou plastovou krabičku s vnějšími rozměry 26x16x16mm, ve
které je jazýčkový kontakt, cívka, dioda 1N4007 a z vnějšku je nalepena
čtyřpólová šroubová svorkovnice; oproti prototypu odpadl plošný spoj –
vývody cívky, jazýčkového kontaktu a diody jsou připájeny přímo na svorkovnici;
"střeva" jsou pak zalita jednosložkovou pružnou zalévací hmotou proti vniknutí
vlhkosti a částečnou eliminaci vibrací; celek je připevněn oboustrannou
lepicí páskou k podkladu, vzhledem k nízké hmotnosti a malým rozměrům se
toto řešení v průběhu několika tisíc kilometrů testování na motocyklu ČZ
477 ukázalo jako více než dostačující; silná pěnová páska navíc přispívá
k dalšímu tlumení vibrací – uložení je „gumové“, další výhodu je, že uchycení
se obejde bez vrtání či výroby nějakého držáku, stačí kousek rovné plochy.
Je samozřejmě možné vše poskládat do jednoho většího celku - záleží na
prostorových možnostech montáže a provedení elektroinstalace, dle potřeb
a fantazie toho kterého bastlera. K montáži do vozidla - zařízení by mělo
být umístěno tak, aby bylo chráněno před mechanickým poškozením, teplotami
vyššími než 80°C, silnými magnetickými poli a vodou; u motocyklu je to
třeba vnitřní prostor pláště světlometu, prostor pod sedlem nebo kastlík.
Vodiče nesmí namáhat svorky tahem. Samozřejmým předpokladem pro montáž
je znalost elektroinstalace příslušného vozidla a vhodné nářadí, zejména
kleště pro lisování koncových žilových dutinek.
Místem montáže musí samozřejmě procházet vodič k žárovce hlídaného
obvodu, který přestřihneme, oba takto získané konce vodičů odizolujeme,
opatříme dutinkami a připojíme je na svorky snímací cívky, na polaritě
nezáleží. Signalizační obvod s kontrolkou pak dotvoříme dle konkrétních
potřeb, zde naopak vzhledem k vestavěné diodě umožňující indikaci poruchy
více obvodů jednou kontrolkou na polaritě záleží.
Patrně se vám nebude chtít prznit palubní desku vašeho mazlíka nově
dobastlenou kontrolkou, ani mě se nechtělo v případě dalšího motocyklu,
který často využívám v běžném provozu (u ČZ jsem použil kontrolku původně
určenou k indikaci dobíjení akumulátoru, která byla nevyužitá). Na „rejži“
(GSF Bandit) však žádná taková nebyla, tudíž bylo nutno spokojit se s nějakou
stávající a totéž můžete udělat také. Ovšem je třeba mít na paměti, že
k původní funkci kontrolky je nově přiřazena funkce hlídání světel a podle
toho vybrat – měla by to být taková, co za jízdy běžně nesvítí ani nebliká
a současně neindikuje nebezpečný stav (například porucha mazání či chlazení
není zrovna nejlepší volbou). Jednoznačným favoritem je kontrolka neutrálu,
u aut se jistě také nějaká vhodná najde. Nutností je zapojit ji přes jednoduché
diodové hradlo, aby se obvody připojené na kontrolku nemohly vzájemně ovlivňovat.
Na Banditu mám minimalistickou verzi – hlídáno je pouze potkávací světlo.
Zadní lampa na tomto stroji má obrysovky i brzdová světla v páru (tj. současné
selhání je málo pravděpodobné), na osvětlení RZ se můžu vytento, na dálkové
světlo přes den nejezdím a že mi zhaslo v noci vidím až moc dobře (resp.
vlastně pak nevidím). Tedy pokud se mi za jízdy rozsvítí kontrolka neutrálu,
případně po zařazení kvaltu nezhasne, hned vím, která bije :-)
Co z toho?
Instalací zařízení získáte následující:
- detekce přepálení vlákna žárovky nebo jinak přerušeného obvodu (vodič
vypadlý ze svorky, přepálená pojistka)
- detekuje i podproud způsobený zvýšeným odporem světelného obvodu
(oxidace kontaktů, patic žárovek, nedostatečné ukostření, omylem namontovaná
slabší žárovka)
- jeden jazýčkový kontakt umožňuje spolehlivě monitorovat dvě paralelně
zapojené žárovky, pokud mají alespoň přibližně stejný příkon; to lze využít
u světel, která jsou v páru (zadní lampa některých motorek, auta; záleží
ovšem na konkrétním provedení stávající elektroinstalace a jejím jištění)
- pokud bude signalizační kontakt relé napájen ihned po zapnutí zapalování,
pak vás kontrolka upozorní na nerozsvícená světla; zároveň to slouží ke
kontrole činnosti – po zapnutí světel musí kontrolka zhasnout
- jiná forma „Lampentestu“ proběhně spontálně při přepnutí z dálkového
světla na tlumené a naopak – kontrolka mžikově problikne (reakce relé je
rychlejší než mechanika přepínače světel, jde o desetiny až jednotky milisekund);
vše za předpokladu, že snímací cívka je v obvodu dvouvláknové žárovky hlavního
světla vřazena před přepínač světel
- předpisově osvětlené vozidlo méně přitahuje nežádoucí pozornost orgánů
- v neposlední řadě prohloubíte své znalosti, získáte nové zkušenosti
a know-how
Kopyrajt
Jeden z mých přátel, kterému jsem se s výše uvedeným svěřil, mne málem
přesvědčil k tomu, abych si na uvedené zařízení nechal ouřadem pro ochranu
průmyslového vlastnictví vystavit užitný vzor (neboli „malý patent“), protože
si myslí, že by z toho šly vytřískat prachy. Má možná pravdu, leč mám jinou
práci, která mne dobře živí, navíc nejde o nic světoborného a budu jen
rád, když vám výše uvedené informace budou užitečné. Pokud by se někdo
z čtenářů hodlal ujmout výroby tohoto zařízení ve velkém za účelem zisku,
pak doufám, že to bude takový charakter, který mi za zde zveřejněný nápad
pošle nějakou
tu zlatku. Na revanš pak dotyčnému poradím pár tipů, jak při hromadné
výrobě dále snížit rozměry, hmotnost a výrobní náklady zařízení (v současné
podobě materiál na výrobu jednoho kusu pořídíte za zhruba 100Kč).
Závěr
Jde o užitečnou věcičku, která může pomoci ochránit zdraví (nejen vaše)
i majetek, ovšem nerad bych tím vložil nějakému čurákovi (dámy prominou)
do úst něco ve smyslu „kdyby to mělo zachránit jediný život..“
Takhle opravdu ne - záleží jen na vás, zda vůbec a jak přesně nabízené
know-how využijete. Není to než zařízení, které může zvýšit pravděpodobnost,
že do cíle své cesty dorazíte ve zdraví a bez újmy na svém i cizím majetku.
Nezapomeňte však na jednu věc - jde jen o technickou pomůcku, která
i přes její spolehlivost z řidiče nesnímá odpovědnost za osvětlení vozidla,
podobně jako fakt, že na autě máte obuté zimní pneumatiky neznamená, že
na sněhu nedostanete smyk.
Každopádně vám všem přeji mnoho šťastných kilometrů s vůní benzínu;
v horším případě pak s kyselým smradem z nafty :)
.
25.11.2012 z477
Tento článek je freeware a lze jej dále šířit za splnění podmínek
kompletnosti, původního znění, uvedení nicku autora a zdroje.