Устройство для переключения света автомобильных фар

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СВЕТА АВТОМОБИЛЬНЫХ ФАР(71) Заявитель Пузанов Александр Петрович(72) Автор Пузанов Александр Петрович(73) Патентообладатель Пузанов Александр Петрович(57) Устройство для переключения света автомобильных фар, содержащее фокусирующую линзу, фотодатчик, который через усилитель фототока связан с первым входом блока совпадения, дифференцирующую цепь, блок формирования разрешающего сигнала, блок питания и коммутации источников света, соединенный с ручным переключателем ближнего и дальнего света и источниками света, отличающееся тем, что содержит диод, эмиттерный повторитель, инвертор, генератор звукового сигнала, усилитель мощности звукового сигнала, репродуктор, регулятор громкости звука, причем фокусирующая линза и фотодатчик отъюстированы и скомпанованы в едином блоке фотоприемника, усилитель фототока оснащен регулятором порога чувствительности, блок формирования разрешающего сигнала выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, шина питания которого связана с выходом усилителя фототока, вход генератора прямоугольных импульсов соединен через диод и дифференцирующую цепь с выходом усилителя фототока, выход генератора прямоугольных импульсов соединен через эмиттерный повторитель со вторым входом блока совпадения, выход которого соединен через инвертор с входом блока питания и коммутации источников света, а также с входом генератора звукового сигнала, выход которого соединен с усилителем мощности звукового сигнала, соединенного с репродуктором и регулятором громкости звука, при этом фотоприемник, репродуктор и регулятор громкости устанавливаются в салоне автомобиля.(56)1046138 , 1983.1409491 1, 1988.651996, 1979.2041084 1, 1995.2042546 1, 1995.2048316 1, 1995.0176615 1, 1986.0541491 1, 1993. Изобретение относится к транспортной технике, в частности к устройствам управления головным освещением автомобилей при их встречном разъезде. Известна противоослепительная система дорожных транспортных средств, содержащая антенну и радиомодуль, способная отключать дальний свет не только на встречном транспортном средстве, но и на сзади следующем, ослепляющем водителя через зеркало заднего вида 1. Недостатком этой системы является сложность конструкции, а также неспособность обезопасить от дорожно-транспортных происшествий транспортные средства, оборудованные такой же системой, следующие навстречу и сзади, у которых данная система отключила дальний свет. Эти транспортные средства, в свою очередь, имеют такое же право отключать, как и первая. Иначе говоря, на всех транспортных средствах,оборудованных такой системой и находящихся в радиусе ее действия, независимо от ситуации на дорогах, в один момент может быть отключен дальний свет. К чему это может привести, известно. Поэтому вред от подобных радиосистем очевиден. Известно устройство для переключения света фар транспортного средства, содержащее установленный в передней части транспортного средства приемник светового потока,анализатор сигналов, переключатель режимов света, включенный в цепь питания ламп ближнего и дальнего света фар, излучатель, а также измеритель модуляции, регулятор напряжения ламп, модулятор, генератор тактовой частоты, ключевой элемент, измеритель светового потока и дискриминатор уровней светового потока 2. Недостатком этого устройства является очевидная сложность его конструкции, которая является свидетельством низкой его надежности в работе, низкой технологичности при изготовлении со сложной последующей наладкой и эксплуатацией. Известно устройство переключения автомобильных фар, содержащее фотодатчик,усилитель фототока, реле включения дальнего света, реле включения ближнего света, модулятор дальнего света, управляемый через дифференцирующие цепи по двум входам. В этом устройстве используется способ взаимосвязанного переключения света фар на встречных транспортных средствах независимо от воли водителей обоих транспортных средств 3. Недостатком этого устройства является сложность конструкции, снижающая надежность его работы, которая еще более усугубляется использованием электромагнитных реле. Известно устройство для переключения света в автомобильных фарах, содержащее фокусирующую линзу и фотоприемник, соединенный через усилитель фототока с одним из входов блока совпадения, другой вход которого подключен к блоку формирования разрешающего сигнала, а выход - к блоку питания и коммутации источников ближнего и дальнего света, причем блок формирования разрешающего сигнала выполнен на последовательно соединенных дифференцирующем узле и узле временной задержки, выход которого является выходом блока формирования разрешающего сигнала, а вход дифференцирующего узла подключен к выходу усилителя фототока. Ближайшим техническим решением(прототип) является 4. Недостатком известного устройства является обязательность участия встречного автомобиля или его водителя в процессе переключения дальнего света на 2 5574 1 ближний свет. Оно изначально не приспособлено быть инициатором переключений, а рассчитано лишь на добросовестность водителей встречных транспортных средств. Даже при наличии такого устройства на обоих встречающихся автомобилях может произойти взаимное ослепление водителей, если ни один из них не пожелает первым переключить свет от своих фар с дальнего на ближний. Данное устройство способно участвовать в переключении света с устройствами другого типа, автоматически переключающими дальний свет на ближний, только пользы от такого участия мало, т.к. оно будет работать по своему принципу (Ты включаешь ближний свет, я включаю ближний свет ты включаешь дальний свет, я включаю дальний свет). Этот принцип не исключает ослепление водителей. Гораздо предпочтительнее другой принцип (Я включаю ближний свет, ты включаешь дальний свет я включаю дальний свет, ты включаешь ближний свет), который дает водителям встречающихся автомобилей равную возможность периодически смотреть вперед в отсутствии ослепляющего встречного света. Задачей изобретения является упростить устройства для переключения света фар автомобилей, исключить из них элементы, засоряющие эфир радио помехами, а также исключить человеческий фактор из процесса переключения света фар на встречных транспортных средствах, с целью устранения возможности ослепления их водителей встречным светом с одновременным предотвращением их возможного засыпания. Задача решается за счет того, что устройство для переключения света автомобильных фар содержит диод, эмиттерный повторитель, инвертор, генератор звукового сигнала,усилитель мощности звукового сигнала, репродуктор, регулятор громкости звука, причем фокусирующая линза и фотодатчик отъюстированы и скомпонованы в едином блоке фотоприемника, усилитель фототока оснащен регулятором порога чувствительности, блок формирования разрешающего сигнала выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, шина питания которого связана с выходом усилителя фототока, вход генератора прямоугольных импульсов соединен через диод и дифференцирующую цепь с выходом усилителя фототока, выход генератора прямоугольных импульсов соединен через эмиттерный повторитель со вторым входом блока совпадения, выход которого соединен через инвертор с входом блока питания и коммутации источников света, а также с входом генератора звукового сигнала, выход которого соединен с усилителем мощности звукового сигнала, соединенного с репродуктором и регулятором громкости звука, при этом фотоприемник, репродуктор и регулятор громкости устанавливаются в салоне автомобиля. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит фотоприемник 1, с входящими в него линзой 2 и фотодатчика 4,который соединен с входом оснащенного регулятором порога чувствительности 6 усилителя фототока 5, выход которого соединен с первым входом блока совпадения 14 и шиной питания генератора прямоугольных импульсов 9, представляющего собой блок формирования разрешающего сигнала, а также - через дифференцирующую цепь 10 и диод 11 - с его входом. Выход генератора 9 через эмиттерный повторитель 12 соединен со вторым входом блока совпадения 14, выход которого через инвертор 17 соединен с блоком питания и коммутации источников света 20, соединенным с ручным переключателем света 21 и источниками ближнего и дальнего света 19, и с генератором звукового сигнала 18, выход которого соединен с входом усилителя мощности этого сигнала 16, соединенного с репродуктором 13 и регулятором громкости 15. Устройство работает следующим образом. При ручном включении ближнего света фар устройство работать не должно. При включении дальнего света оно готово к работе. При попадании света от встречного автомобиля, не оборудованного переключающим устройством предлагаемого типа, или иного источника света дневной свет, ярко освещенная улица ночью и т.д., через фокусирующую линзу 2 в фотодатчик 4 в нем возникает ток, который подается на вход усилителя фототока 5, на выходе которого появляется сигнал в виде уровня напряжения с крутым фронтом 3 5574 1 нарастания и величиной, близкой величине напряжения источника питания. Это напряжение подается на первый вход блока совпадения 14, шину питания генератора прямоугольных импульсов 9, играющего роль блока формирования разрешающего сигнала, и через дифференцирующую цепь 10, формирующую запускающий импульс для генератора 9, и диод 11, согласующего низкоомный выход дифференцирующей цепи 10 с высокоомным входом генератора 9, на вход того же генератора. Таким образом продифференцированный сигнал с выхода усилителя фототока 5 через диод 11 поступает на вход генератора 9,в результате чего на его выходе первым всегда формируется импульс, а не пауза, длительность которого определяется не временем засветки фотоприемника, а собственной частотой генератора 9, генерирующего меандр с частотой 0,5 Гц. (Генератор 9 мог бы включаться и без запускающего импульса, но с непредсказуемым сигналом на выходе). Этот импульс подается на второй вход блока совпадения 14 через эмиттерный повторитель 12, т.е. устанавливается сигнал разрешения на переключение света с дальнего на ближний. С выхода блока совпадения через инвертор 17 он поступает на входы генератора звукового сигнала 18 и блока питания и коммутации источников света 20, который отключает дальний свет и включает ближний свет фар 19 на собственном транспортном средстве на время действия этого импульса, т.е. на 1 с. Поступая на вход генератора звукового сигнала 18, этот импульс включает его в работу на такое же время. Звуковой сигнал усиливается в усилителе мощности 16. Из репродуктора 13 появляется звук звуковой частоты, громкость которого регулируется регулятором 15. Периодически повторяющийся в такт с переключаемым светом звуковой сигнал призван настораживать или взбадривать водителя, возможно находившегося в полусонном состоянии во время очередного разъезда с встречным автомобилем. По окончании первого импульса генератор 9 начинает формирование первой паузы на своем выходе. При этом со второго входа блока совпадения 14 снимается сигнал разрешения переключения света фар на время длительности паузы, т.е. на 1 с. Блок питания и коммутации источников света 20 отключает ближний свет и включает дальний свет на такое же время. На такое же время смолкает и звук из репродуктора 13. После окончания паузы все повторяется сначала, только уже не требуется запуска генератора 9, который самостоятельно генерирует меандр, переключая свет своих фар с дальнего на ближний и наоборот, до тех пор, пока на фотоприемник поступает свет. Устройство не будет реагировать на кратковременное исчезновение встречного света,вызванного, например, неровностью полотна дороги, т.к. усилитель фототока 5 обладает достаточной петлей гистерезиса, чтобы не обесточивать генератор 9 в этих условиях. Если встречный автомобиль оборудован устройством переключения света, аналогичным предлагаемому изобретению или, например, 3, то между этими устройствами посредством дальнего света (на ближний свет устройства реагировать не должны, потому что поле действия этого света ограничено 30-40 м от автомобиля, а потому и ослепляющего действия он не оказывает) устанавливается своеобразный световой контакт или взаимная синхронизация двух устройств, осуществляющих автоматически упомянутый ранее принцип (Я включаю ближний свет, ты включаешь дальний свет я включаю дальний свет, ты включаешь ближний свет), задолго до их разъезда и прерывается после их разъезда, когда встречный свет исчезает. Первым до разъезда переключится с дальнего света на ближний свет то устройство, фотоприемник которого окажется более чувствительным или более освещенным. На непереключившемся встречном автомобиле останется включенным дальний свет, который будет способствовать работе генератора 9 устройства на автомобиле, первым переключившем дальний свет на ближний свет. Генератор 9 этого устройства в этот момент не работает, т.к. обесточен отсутствием встречного дальнего света. Он находится как бы в вынужденной паузе, которая продлится до окончания импульса, формируемого генератором 9, устройства встречного автомобиля, первым переключившего дальний свет на ближний свет. Длительность этой паузы - 1 с, по окончании которой в положении съезжающихся автомобилей, вернее устройств переключения, все 4 5574 1 меняется наоборот окончание импульса на выходе генератора 9 устройства, первым переключившего свет, снимает сигнал разрешения переключения со второго входа блока совпадения 14. На этом работа этого генератора 9 заканчивается и паузу формировать он не сможет, т.к. он обесточивается включением ближнего света на встречном автомобиле. За него эту задачу выполнит генератор 9 на встречном автомобиле, включивший ближний свет. По окончании импульса разрешения на этом автомобиле также снимается сигнал разрешения со второго входа блока 14, ближний свет переключается на дальний свет, а генератор 9 отключается включением ближнего света на встречном автомобиле. Из сказанного очевидно если импульс разрешения переключения формируется на одном автомобиле, то пауза формируется на другом автомобиле и, наоборот, под воздействием лучей дальнего света встречных автомобилей. Иначе говоря, фронт каждого импульса разрешения инициируется дальним светом встречного автомобиля, а спад этого импульса предопределен собственной частотой генератора 9. В этом и заключается установление светового контакта между двумя встречными автомобилями. Только в этом случае генераторы 9 каждого устройства из встречных автомобилей начинают формирование разрешающего импульса как бы заново, поэтому они запускаются в работу импульсами,сформированными дифференцирующими цепями 10. Естественно, длительности пауз и импульсов, формируемых генераторами 9 на разных устройствах переключения, будут незначительно отличаться, т.к. одинаковые номиналы сопротивлений и конденсаторов,применяемых в генераторах, имеют стандартный разброс по точности. Это скажется на разности формируемых длительностей лишь на десятые, сотые доли секунды. Существенно это или нет - покажет практика. Описанный процесс взаимного переключения будет продолжаться до разъезда автомобилей. Если же один из встречающихся автомобилей обгоняется третьим автомобилем, оборудованным таким же переключающим свет устройством, то его устройство также вовлекается в процесс переключения света фар, причем его фары будут переключаться так же, как и на обгоняемом автомобиле. Если же один из автомобилей будет обгоняться автомобилем, на котором такое устройство отсутствует, то генератор 9 на встречном для него автомобиле будет работать в постоянном режиме, создавая благоприятный разъезд для встречных автомобилей, водитель же собственного автомобиля будет ослепляться, а на обгоняемом автомобиле устройство будет работать в прежнем режиме. Таким образом, автомобиль, не оборудованный переключающим свет устройством, будет вносить в процесс разъезда автомобилей определенный дискомфорт для водителя встречного автомобиля. Периодический световой контакт, автоматически установленный между устройствами переключения света, которыми оборудованы встречающиеся автомобили, предоставляет обоим водителям равные и благоприятные условия для благополучного разъезда,ибо также автоматически вслед за переключаемым светом будут переключаться внимание и зрение водителей с дальних участков дороги на ближние участки. Тем самым исключается возможность взаимного ослепления их встречным светом, что дает обоим водителям возможность вовремя прочитывать все дорожные знаки, вовремя заметить препятствие,пешехода или велосипедиста. Частота переключений света 0,5 Гц представляется наиболее оптимальной для всех видов автомобилей, отличающихся предельными скоростями передвижения. Например,водитель автомобиля, едущего со скоростью 150 км/ч и проезжающего за 1 с 41 м, уже будет ощущать недостаток информации при включаемом ближнем свете на одну секунду,а при включенном автоматически ближнем свете на 15-30 с, как это предлагается в иных устройствах, он будет вынужден резко снизить скорость автомобиля. При частоте большей 0,5 Гц зрение и внимание водителя могут не поспевать за переключениями света, результатом чего может быть потеря информации, ослепление встречным светом. За 1 с действия дальнего света водитель способен увидеть многое, тем более что через каждую секунду включение дальнего света повторяется. 5 5574 1 Предлагаемое устройство может реагировать на иные источники света дневной свет,вспышка молнии, на отраженный свет от собственных фар, причем водителем это будет восприниматься, как доброе напоминание. Например, в дневное время суток оно будет напоминать - отключить всякий свет, при плотном тумане, снеге, дожде, на ярко освещенной улице оно напомнит - переключить дальний свет на ближний, снизить скорость. В моменты автоматического включения ближнего света устройство включает и гудки звукового сигнала в салоне автомобиля, которые взбадривают, возможно, находящегося в полусонном состоянии утомленного дальней дорогой водителя. Громкость звукового сигнала регулируется. Для исключения ложного срабатывания устройства от света собственных фар, отраженного от полотна дороги, боковых источников света, способных имитировать свет фар в отсутствие света фар от встречного автомобиля, служит экран 7 фотоприемника 1, который закрыт спереди простым стеклом для защиты линзы от пыли и грязи, ограничивающий поле зрения фотоприемника. Перемещением с помощью винта 8 оправки 3 с фотодатчиком 4 и линзой 2 вдоль оптической оси прибора можно изменять поле зрения фотоприемника, совмещая его с полем зрения водителя. Известно, что водители автомобилей ослепляются прямыми лучами дальнего света, а побочными лучами не ослепляются,но устройство может реагировать и на побочные лучи дальнего света, в то время как слепящее действие прямых лучей дальнего света прекращается за 100-150 м до фактического разъезда транспортных средств. Чтобы устройство не переключало фары впустую, поле зрения фотоприемника 1 уменьшают, сузив его, втягиванием оправки 3 с линзой 2 и фотодатчиком 4 во внутрь экрана 7, вращая винт 8. И наоборот, если дальний свет встречного автомобиля не действует на устройство автомобиля с расстояния 2-3 км, то оправку 3 выдвигают вперед вращением винта 8. Уменьшают порог срабатывания усилителя фототока 5 вращением регулятора 6, с помощью которого можно изменять светочувствительность устройства, например, летом и зимой. Летом она должна быть больше, чем зимой из-за наличия снега. Фотоприемник, репродуктор и регулятор громкости устанавливают в салоне автомобиля, причем фотоприемник устанавливают на ветровом стекле, на хорошо очищаемом дворником месте. Если в качестве фотодатчика использовать фотосопротивление СФ 2 и малогабаритную линзу, то все устройство переключения света фотоприемник 1, усилитель фототока 5 и т.д., кроме репродуктора 13 и блока питания и коммутации 20, можно разместить в одном малогабаритном корпусе, по размерам не превышающего двойной размер спичечного коробка. Устройство просто в изготовлении и эксплуатации, не требует постоянных регулировок, имеет малую себестоимость, т.к. комплектуется из недорогих широкодоступных радиодеталей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.