Для звуковой сигнализации все автомобили должны иметь звуковой сигнал. Он иногда просто необходим для предупреждения аварийных ситуаций.
Обмотка сердечника одним концом подключена к источнику тока, вторым – соединяется с массой через соответствующую кнопку на руле. Параллельно контактам прерывателя включается конденсатор, который предупреждает их перегрев. Стержень идет через сердечник, к которому прикрепляется якорь, мембрана, а также резонаторный диск. При этом край якоря размещается у подвижного контакта. При нажатии на кнопку цепь замыкается – ток направляется к обмотке сердечника, которая намагничивается и притягивает якорь. Надо сказать, что стержень движется вместе с якорем и обусловливает прогиб мембраны. При этом якорь давит на подвижный контакт, что размыкает данную цепочку. Сердечник размагничивается, а все остальные части занимают свое исходное положение. Потом контакты вновь смыкаются, а ток идет к сердечнику.
Так, пока нажата сигнальная кнопка, контакты попеременно смыкаются и размыкаются, а колебания мембраны образуют звуки, для регулирования которых служит специальный винт. С его помощью можно регулировать величину колебательных движений этой мембраны. При его поворотах по часовой стрелке громкость сигнала увеличивается, при повороте в противоположную сторону – уменьшается.
Стоит отметить, что звуковой сигнал бывает самых разных видов. Так, автолюбители могут применить простую мембрану или установить целую систему, которая включает компрессор или музыкальные рожки. Кроме этого, есть парные гудки, которые характеризуются хорошей звучностью и достаточно широким выбором.
Надо сказать, что в случаях, когда владелец авто выбирает сигнал, стоит обратить внимание на то, сколько ему для работы требуется тока, поскольку данные элементы с избыточной мощностью могут повредить автомобильную электронику.
Довольно часто обладатели российских авто сталкиваются с поломкой штатного сигнала. Данную проблему легко решить, несколько изменив систему подачи звука.
Следует отметить, что параллельно можно устанавливать звуковой сигнал заднего хода или дополнительные звуки. Можно также применить турецкие конструкции, которые позволяют получать низкий тон звуковых сигналов. При этом надо помнить, что при их установке лучше использовать обычные медные наконечники проводов, которые при отсутствии специального зажима следует пропаять.
Электрические звуковые сигнализаторы
Звуковые сигнализаторы автомобилей (звуковые сигналы) предназначены для связи водителя посредством звуков с другими участниками дорожного движения с целью оповещения или предупреждения. Кроме того они применяются для информирования водителя о неполадках в рабочих агрегатах автомобиля или его угоне.
На заре автомобилестроения в качестве звуковых сигналов широко использовались ручные клаксоны, которыми водитель мог отпугивать зазевавшихся пешеходов или гуляющих по проезжей части гусей и кур. По мере развития автомобильной техники совершенствовались и звуковые сигнализаторы, которые должны были издавать звуки достаточной мощности, гармоничной тональности и удобно управляться с водительского места.
Звуковые сигналы современного автомобиля характеризуются уровнем звукового давления (в децибелах) и спектральным составом звука. Наиболее хорошо перекрывают шум движения и слышны в кабине обгоняемого автомобиля сигналы, частотный спектр которых находится в пределах 1800…3550 Гц. Поэтому параметры звукоизлучающих деталей сигнала подбирают таким образом, чтобы его основная звуковая энергия была сконцентрирована в этом диапазоне.
Звуковое давление автомобильного сигнала должно быть в пределах 85. 125 дБ.
При конструировании звуковых сигнализаторов учитываются некоторые особенности распространения звука в воздушной среде.
Возникающее при движении автомобиля вихревое перемещение и уплотнение воздуха способно изменить слышимость сигнала и частоту звуковых колебаний. Чем больше скорость автомобиля, тем меньше расстояние, на котором слышен сигнал, и чем больше разница в скорости источника и приемника звука, тем сильнее изменяется звуковой тон (т. е. частота принимаемых звуковых колебаний).
Кроме того, следует учитывать эффект Доплера, который особенно отчетливо проявляется в момент обгона автомобиля, подающего звуковой сигнал. Следствием эффекта Доплера является изменение частоты колебаний подвижного источника звука при прохождении мимо приемника звука, т. е. сила звука и его тон в этот момент резко изменяются.
Цепь электроснабжения звуковых сигналов обязательно защищается предохранителями.
Классификация электрических звуковых сигнализаторов
Звуковые сигнализаторы, устанавливаемые на автомобили подразделяют:
- по характеру звучания – на шумовые и тональные;
- по устройству – на рупорные и безрупорные;
- по роду потребляемого тока – постоянного и переменного тока.
Сигнализаторы также делятся по принципу действия на электрические вибрационные и электропневматические. Последние могут устанавливаться на автомобилях, оснащенных устройствами для получения сжатого воздуха и пневмосистемой. Чаще всего это грузовые автомобили и автобусы.
Шумовые безрупорные звуковые сигналы имеют упрощенную конструкцию и настроены на один звуковой тон. Наиболее широко распространены электрические вибрационные сигналы малой мощности (40…60 Вт), обладающие хорошим звучанием.
Рупорные сигнализаторы, как правило, устанавливаются на автомобили парами (один высокого, а другой – низкого тона) с одновременным включением через дополнительное реле. На автомобилях применяют параллельное включение сигналов высокого и низкого тонов. Чтобы звук этих сигналов гармонично сочетался, разница основных частот звука сигналов высокого и низкого тонов обычно составляет 65…100 Гц.
Общее устройство и принцип действия электрических звуковых сигналов
По устройству и принципу действия шумовые и тональные сигналы незначительно отличаются друг от друга.
Основным их исполнительным элементом является электромагнит, катушка которого подключается к сети питания через контакты прерывателя. Якорь электромагнита связан со звукоизлучающей мембраной.
При протекании тока по катушке электромагнита его якорь притягивается к сердечнику, и мембрана прогибается. Одновременно происходит размыкание контактов прерывателя, в результате чего катушка электромагнита обесточивается, и якорь под действием упругой силы мембраны возвращается в исходное положение, вновь замыкая контакты прерывателя. Процесс повторяется до тех пор, пока водитель нажимает на звуковую клавишу.
Колебания звуковой мембраны вызывают звуковые колебания в воздушной среде, при этом частоту таких колебаний (а значит и звуковой тон) можно изменять подбором параметров электромагнита (катушки с якорем) и звуковой мембраны (размер, толщина, материал, форма и т. п.) От частоты колебаний якоря зависит высота тона излучаемого звука. По основной частоте звука сигналы делят на сигналы высокого и низкого тонов.
Рупорный звуковой сигнализатор С-308
Звуковой сигнализатор С-308 (рис. 1, а) устанавливается на автомобилях ВАЗ-2109 и состоит из корпуса, в котором размещается электромагнит в виде сердечника 10 с обмоткой 11. Внутри электромагнита находится якорь 9 с грузиком 4 и текстолитовой шайбой 13. Якорь жестко прикреплен к мембране 3. В корпусе расположен мостик 5 с подвижным 7 и неподвижным 8 контактами. Для усиления звука имеется составной диффузор (рупор), состоящий из корпуса 2 и крышки 1.
Схема включения сигнализатора С-308 показана на рис. 1, б.
Рис. 1. Звуковой сигнализатор С-308 (а) автомобиля ВАЗ-2109 и его схема включения (б): 1 – крышка; 2 – корпус; 3 – мембрана; 4 – грузик; 5 – мостик; 6 – регулировочный винт; 7 и 8 – контакты; 9 – якорь; 10 – сердечник; 11 – обмотка; 12 – ярмо; 13 – шайба; 14 – контакты реле; 16 – обмотка; 17 – кнопка
Так как рупорные сигнализаторы потребляют ток выше допустимого для механических кнопочных переключателей, в цепи сигналов устанавливается вспомогательное реле. В этом случае при включении сигналов через контакты выключателя проходит ток небольшой силы, потребляемый только обмоткой реле, что позволяет избежать окисления и подгорания контактов.
Рупорные тоновые сигнализаторы
Рупорный тоновый сигнализатор (рис. 2) состоит из электромагнитной системы, создающей колебания мембраны 11, резонатора 10 и корпуса 3. В состав электромагнитной системы входят следующие элементы: обмотка электромагнита 4, сердечник 6, якорь мембраны 5.
Рис. 2. Рупорные сигнализаторы С302-Г и С303-Г: а – устройство (1 – резистор; 2 – электрический вывод; 3 – корпус; 4 – обмотка электромагнита; 5 – якорь; 6 – сердечник; 7 – контакты прерывателя; 8 – регулировочный винт; 9 – рессора; 10 – резонатор; 11 – мембрана); б – схема включения (1 – реле сигналов; 2 – обмотка электромагнита; 3 – выключатель сигналов; 4 – резистор; 5 – звуковые сигнализаторы; 6 – контакты; 7 – аккумуляторная батарея; 8 – указатель тока; 9 – предохранитель)
Резонатором в тональном сигнале является воздух, находящийся в рупоре, конфигурация которого обеспечивает взаимную настройку частот колебаний мембраны и воздуха, тем самым достигается громкость звука определенного тона. На автомобилях марки «ГАЗ» применяется комплект из двух сигнализаторов (С302-Г и С303-Г), устанавливаемых между радиатором и его облицовкой на кронштейнах с рессорной подвеской.
Сигнализаторы электромагнитные вибрационные рупорного типа отличаются только тональностью. Схема включения сигнализаторов С302-Г и С303-Г показана на рис. 2, б.
Поскольку звуковые сигнализаторы потребляют большой ток, для предотвращения подгорания контактов управляющей клавиши в цепь устанавливают дополнительное реле.
Безрупорный шумовой сигнализатор С304
Безрупорные шумовые сигнализаторы способны излучать относительно однотонный шумовой звук и, благодаря простоте и дешевизне, чаще всего применяются на грузовых автомобилях и автобусах. Один из выводов сигнализатора С304 (рис. 3) соединяется с положительной клеммой аккумуляторной батареи, а второй через выключатель, соединяющий цепь питания обмотки 15 электромагнита с сердечником 13, на «массу».
Рис. 3. Безрупорный шумовой сигнализатор: 1 – крышка; 2 – шлиц для регулирования; 3 – прижимная шайба; 4 – шпоночный выступ; 5 – пружинная пластина; 6 – пружина регулировочного винта; 7 – регулировочный винт; 8 – корпус; 9 – контакты прерывателя; 10 – центрирующая пружина; 11 – упор стержня; 12 – стержень; 13 – сердечник электромагнита; 14 – конденсатор; 15 – обмотка электромагнита; 16 – пружинная подвеска; 17 – якорь; 18 – мембрана; 19 – резонатор
При включении электромагнит притягивает якорь 17, вместе с которым перемещается мембрана 18 с резонатором 19. В конце хода якорь нажимает на пружинную пластину 5, размыкая контакты 9 прерывателя. Цепь электромагнита обесточивается, и под действием мембраны якорь движется в обратном направлении, вновь замыкая контакты 9 прерывателя. Вибрация мембраны передается резонатору 19.
От частоты колебаний мембраны и резонатора зависит основной тон сигнала и диапазон частоты излучаемых звуковых колебаний. Качество сигнала и его тон регулируется винтом 7, расположенным на корпусе 8 с внешней стороны. Регулировочный винт изменяет положение контактов 9 прерывателя относительно якоря 17.
Мембрана 18 зажата винтами между корпусом 8 и крышкой 1. Центральной частью мембрана жестко связана с якорем. Подбором прокладок между корпусом и мембраной регулируется зазор между якорем и сердечником, от которого зависит мощность и тон сигнала, а также сила потребляемого сигнализатором тока.
Схемы управления звуковыми сигнализаторами
Принципиальные схемы управления звуковыми сигнализаторами на автомобилях имеют аналогичные элементы, однако многие производители автомобильной техники используют собственные оригинальные решения для придания своеобразного («фирменного») звука сигналам.
На рис. 4 приведены схемы соединения и включения звуковых тональных сигнализаторов автомобилей марки «ВАЗ» различных моделей и модификаций.
Рис. 4. Схемы соединения звуковых сигнализаторов автомобилей: а – ВАЗ-2101, -2102, -21013, -2121; б – ВАЗ-2103, -2106; в – ВАЗ-2105, -2104, -2107; г – ВАЗ-2108, -2109; 1 – звуковой сигнализатор; 2 – блок предохранителей; 3 – выключатель; 4 – блок реле и предохранителей (монтажный блок); 5 – контактная перемычка (в автомобилях ВАЗ-2107 вместо перемычки установлено реле); 6 – реле включения сигнализаторов
Неисправности звуковых сигнализаторов
Причиной отказа в работе звуковой сигнализации может быть неисправность самого сигнализатора или элементов питающей цепи – перегорание предохранителя, обрыв или короткое замыкание проводки, выход из строя реле или выключателя.
Для поиска неисправностей используется тестер или контрольная лампа. Исправность сигнализатора можно оценить прямым подключением его клемм к выводам аккумуляторной батареи.
Неисправности звуковых сигнализаторов и реле сигнализаторов приводят к тому, что сигнал либо вообще не звучит, либо звучит слабо.
Окисление контактов прерывателей звуковых сигналов снижает силу тока в цепи сигнализатора, а иногда вызывает прекращение его работы. Окисление контактов усиливается при обрыве искрогасящего резистора, а также неисправности конденсатора. Для удаления слоя окислов надо зачистить контакты мелкой шлифовальной шкуркой или надфилем и продуть воздухом.
Нарушение регулировки сигнализаторов приводит к изменению силы прижимания контактов прерывателя и силы тока в обмотке, из-за чего изменяется мощность звука. Кроме того, на частоту и мощность звука существенно влияют изменение расстояния между штифтом и упругой пластиной подвижного контакта, между сердечником и якорьком, между торцом штифта и упругой пластиной.
На рис. 5 приведены схемы регулировок сигнализаторов С303 и РС503.
Рис. 5. Комплект (а) из двух сигнализаторов (С303 и РС 503) и схема (б) для их регулировки: 1 – латунная пластина; 2 – якорек; 3 – пружина; 4 – ярмо; 5 – обмотка сердечника, выполненная из 1000 витков провода ПЭЛ диаметром 0,21 мм; 6 – стойка; 7 – контакты реле; 8 – ограничитель; 9 – обмотка; 10 – регулировочные гайки; 11 – пластина неподвижного контакта; 12 – сердечник; 13 – штифт; 14 – контакты; 15 – верхняя пластина; 16 – резистор; 17 – мембрана; 18 – якорь; К, Б и С – зажимы
Реле сигнализаторов можно отрегулировать натяжением пружины якорька. Контакты должны надежно замыкаться при напряжении 8 В и не должны замыкаться при напряжении 6 В. Напряжение замыкания и смыкания контактов контролируется реостатом и вольтметром.
Обрыв обмотки сигнализатора происходит чаще всего из-за разрушения пайки в местах крепления выводов обмотки.
Замыкание на корпус изолированной пластины прерывателя происходит при разрушении текстолитовой пластины, изолирующей упругую пластину крепления контактов прерывателя. При такой неисправности электрическая цепь не размыкается, якорем притягивается к сердечнику со щелчком, прерывание цепи не происходит и сигнал не звучит.
Трещины в мембране являются причиной дребезжащего звука. Неисправность определяется визуально после разборки.
Обрыв обмотки реле сигнализаторов приводит к прекращению работы реле и сигнализаторов.
Окисление контактов реле происходит вследствие ослабления пружины якорька, а также при большой силе тока, потребляемого сигнализаторами. Контакты зачищают мелкозернистой шлифовальной шкуркой и продувают сжатым воздухом.
Сваривание контактов реле возникает при ослаблении натяжения пружины якорька, что приводит к беспрерывному звучанию сигнализаторов. Беспрерывное звучание сигнала может быть и следствием замыкания провода, ведущего к выключателю сигнала, на «массу».
Нарушение регулировки реле сигнализаторов приводит к прекращению звучания или прерывистому звучанию сигнализаторов.
Если звуковой сигнализатор не звучит или звучит прерывисто, необходимо проверить исправность электрической цепи. Проверку цепи сигнала начинают с предохранителя. Затем проверяют провода на обрыв и надежность крепления наконечников проводов на клеммах с помощью контрольной лампы. если в креплении наконечников проводов на клеммах будет плохой контакт, то при вибрации автомобиля нарушается цепь сигнала, что вызывает прерывистое звучание сигнализатора.
Библиографическая ссылка на статью:
Гумелёв В.Ю. Назначение и принцип действия системы звуковой сигнализации автомобиля // Современная техника и технологии. 2013. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2013/02/1639 (дата обращения: 07.02.2019).
Системы звуковой сигнализации предназначены для обеспечения безопасности движения автомобиля в транспортном потоке и используются для оповещения пешеходов и водителей других транспортных средств о наличии и приближении автомобиля (для предупреждения других водителей о намерении произвести обгон вне населенных пунктов; в случаях, когда это необходимо для предотвращения дорожно-транспортного происшествия) [ 1 ] . Звуковые сигналы также используются для оповещения о состоянии рабочих агрегатов автомобиля и включаются в противоугонные устройства.
Система звуковой сигнализации состоит из звуковых сигналов (одного или нескольких), выключателя и реле звуковых сигналов, соединительных проводов.
Звуковые сигналы подразделяют:
– по характеру звучания – на шумовые и тональные;
– по устройству – на рупорные и безрупорные;
– по роду тока – на сигналы постоянного и переменного тока;
– по принципу действия – на электрические вибрационные и электропневматические.
Электроснабжение звуковых сигналов постоянного тока осуществляется от бортовой сети электрооборудования автомобиля.
Звуковое давление должно быть в пределах от 85 до 125 дБ.
По устройству и принципу действия шумовые и тональные сигналы незначительно отличаются друг от друга. Наиболее широко распространены электрические вибрационные безрупорные и рупорные звуковые сигналы сравнительно малой мощности от 40 до 60 Вт, обладающие достаточно хорошим звучанием. Они представленные в соответствии с рисунком 1.
Для того, чтобы исключить влияние колебаний автомобиля на звукоизлучение, применяют рессорную подвеску звуковых сигналов. Следует учитывать, что слышимость сигнала изменяет возникающее при движении автомобиля вихревое движение воздуха. Кроме того, чем больше скорость автомобиля, тем меньше расстояние, на котором слышен сигнал.
Обычно на автомобили устанавливают комплект звуковых сигналов: один низкого тона и один или два высокого тона. В зависимости от силы потребляемого тока звуковые сигналы в комплекте включают параллельно или последовательно. Включение безрупорных сигналов, которые потребляют токи меньшей силы, чем рупорные, осуществляется непосредственно механическим выключателем звуковых сигналов (кнопкой, рычагом или механическими выключателями иной конструкции). Рупорные сигналы потребляют токи силой, превышающей допустимые значения для механических выключателей звуковых сигналов. Для включения сигналов в таком случае применяют промежуточные электромагнитное реле (реле сигналов), при применении которых через механический выключатель звуковых сигналов протекает ток небольшой силы, потребляемый обмоткой реле звуковых сигналов.
а – безрупорные сигнал; б – рупорный сигнал
Рисунок 1 – Электрические звуковые сигналы
Также при установке двух или более безрупорных сигналов ток, проходящий через контакты выключателя звуковых сигналов, может достигать таких значений, при которых произойдет их подгорание. В этих случаях также для разгрузки выключателя сигналов применяется электромагнитное реле.
Цепь электроснабжения звуковых сигналов обязательно защищается предохранителями.
Комплект сигналов, как правило, включает два безрупорных или два рупорных (низкого и высокого тонов), настроенных на совместную работу.
Принципиальная электрическая схема управления звуковыми сигналами автомобиля Урал-4320-31 представлена в соответствии с рисунком 2. На автомобиле установлено два рупорных сигнала.
Принцип работы электрического звукового сигнала представлен на примере безрупорного шумового звукового сигнала. Его устройство проще, чем рупорного, и представлено в соответствии с рисунком 3. Принцип действия и устройство рупорных тональных звуковых сигналов (например, автомобиля Урал-4320-31) во многом аналогичны устройству и действию безрупорного шумового звукового сигнала. Но резонатором в тональном сигнале является столб воздуха, заключенный в его рупоре [2 ].
1 – реле звуковых сигналов 901.3747 (30, 85, 86, 87 – обозначение его контактов); 2 – предохранитель плавкий ПР119-01; 3 – выключатель звуковых сигналов 2802.3829; 4, 5 – сигналы звуковые низкого и высокого тона С306Д и С307Д
Рисунок 2 – Принципиальная электрическая схема управления звуковыми сигналами автомобиля Урал-4320-31
1 – контакты; 2 – якорь; 3 – резонатор; 4 – мембрана; 5 – сердечник; 6 – обмотка электромагнита; 7 – стержень мембраны; 8 – искрогасящий конденсатор; 9 – регулировочный винт;
10 – выводы обмотки
Рисунок 3 – Устройство безрупорного шумового звукового сигнала
Выводы обмотки 10 сигнала подсоединены: один через выключатель звукового сигнала к корпусу автомобиля (к выводу «–» аккумуляторной батареи (АКБ); а другой – к выводу «+» АКБ. При включении сигнала электромагнит, состоящий из сердечника 5 и обмотки 6, притягивает якорь 2, вместе с которым перемещается мембрана 4 с резонатором 3.
В конце хода якоря 2 размыкаются контакты 1 прерывателя. Обмотка электромагнита 6 обесточивается и под действием упругой силы мембрана 4 движется в обратном направлении, вновь замыкая контакты. Пока включен выключатель сигнала цикл движения якоря с мембраной повторяется. Вибрация мембраны передается резонатору 3.Частота колебаний мембраны и резонатора определяют тон и силу звучания сигнала. Регулировочный винт 9 изменяет характер звучания сигнала, меняя положение контактов относительно якоря. Для уменьшения искрения контактов 1 параллельно им включается конденсатор 8.
Библиографический список
- Правила дорожного движения 2011 с картинками и знаками [Электронный ресурс]. URL : http : // carsguru.net / pdd / pdd.html
- Чижков Ю. П. Электрооборудование автомобилей. Курс лекций. Ч. 2 [Текст] / Ю. П. Чижков – М.: Машиностроение, 2003. – 320 с.
Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)
Оставить комментарий
Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.
Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
© 2019. Электронный научно-практический журнал «Современная техника и технологии».
