專利名稱：機動車用全電子信號閃光器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及白熾燈控制技術，具體地說是一種機動車用全電子信號閃光器。
目前，在為機動車行業(yè)(汽車、摩托車、拖拉機等)配套的電器中，信號閃光器有以下幾種第一種是雙金屬片式。它采用熱變形原理的雙金屬片觸點結構，雖然簡單，但性能差、壽命短，已趨于淘汰；第二種是國內(nèi)外廣泛采用的電容式。它是以電磁繼電器的觸點，去控制信號燈回路閃光，并利用電磁繼電器的付繞組配合大容量的電容器而使觸點的動作延時，以達到行業(yè)標準規(guī)定的閃光性能；第三種是機電混合式。它采用了專用集成電路去驅動電磁繼電器的方式，此專用集成電路國內(nèi)外正開始應用，其具體方案詳見92年《電子報合訂本》第78頁；第四種是電子式。它是在第三種的基礎上把電磁繼電器以大功率三極管取而代之，實現(xiàn)了無觸點化，但不一定使用專用集成電路。
由于歷史的原因，前兩種可統(tǒng)稱為機械式閃光器，我國也有行業(yè)標準使其規(guī)范化《汽車信號閃光器技術條件》JB2551－84。機械式閃光器對信號燈的回路控制是以觸點的形式實現(xiàn)的，因此有個磨損和打火氧化的問題，因而使用壽命短。再者，在制造機理上，其技術性能往往受諸多因素制約，諸如制造調整的精度、震動、汽車蓄電池的電壓、環(huán)境溫度等。具體表現(xiàn)在信號燈的閃光頻率易大范圍漂移，或過快、過慢，甚至有時停閃(信號燈不亮或常亮)。特別是在機械式閃光器的負載(信號燈組)發(fā)生變化時，也有上述表現(xiàn)。這無意中帶來一個好處提示司機排除信號燈組中的故障，有利行車安全。這也是JB2551－84第2·2。2條“燈泡損壞指示要求”只能這樣規(guī)定的原因。事實上，由于機械式閃光器本身的可靠性問題也能引起以上結果，因此閃光頻率或性能的變化對信號燈故障的提示并不具有唯一性。當然，機械式閃光器相對成本較低，在信號燈回路中可采用二線制，是它的兩大優(yōu)點。
而前述的第三種機電式閃光器，在保證技術性能的可靠性方面已有很大提高，并且可使信號燈故障的提示具有唯一性。但其相對成本較高，在信號燈回路中大多采用三線制，并且仍然使用了電磁繼電器驅動信號燈發(fā)光，故而觸點易損壞。對第四種電子式閃光器，雖然做到無觸點運行，技術性能的可靠性亦高，甚至也有采用二線制的品種，但它已不理會JB2551－84中第2·2·2條的要求，是一種不規(guī)范的應用。
本實用新型的目的是向機動車行業(yè)提供一種全系列的，全部由電子元件組成的信號閃光器，并能較全面地執(zhí)行行業(yè)標準。在性能價格比、可靠性、二線制的保留等方面能同時滿足機動車行業(yè)的要求。在具體運用上，可成為機動車輛的“轉向信號閃光器”和“危險報警閃光器”，為行車安全提供可靠持久地保障。
為達到上述目的，本實用新型采取的解決方案是由一個適應寬電源電壓范圍的方波振蕩電路，向高靈敏度的電子開關電路提供閃光信號。由于方波振蕩電路的最低起振電源電壓可達1。5V，因而在供電保持電路的配合下，能夠連續(xù)地振蕩。盡管每個振蕩脈沖的幅度是隨時間衰減的，但高靈敏度的電子開關電路仍能在整個脈沖期間可靠地飽和導通；方波振蕩電路的固有振蕩頻率高于標準頻率4倍以上，但在外環(huán)反饋電路的作用下，其振蕩頻率被壓縮在標準頻率上；由一個頻率監(jiān)控電路檢測信號燈組電流的大小，電流正常時外環(huán)反饋接通，電流減小時，外環(huán)反饋斷開，實現(xiàn)了兩個穩(wěn)定閃光頻率的控制；外環(huán)反饋技術的應用，使標準頻率85次／分的超低頻振蕩用很小的電容容量就能實現(xiàn)。
本實用新型的優(yōu)點是全部采用通用小型的電子元件組成，可靠性高、壽命長、成本低、體積小，外形可任意設計。在較全面地執(zhí)行行業(yè)標準的前提下，亦能實現(xiàn)二線制的運用。在具體的技術指標上，除二線制方式中電子開關所特有的飽和電壓降為0·8V之外(但全電子閃光器既使長期運行，其電壓降也永不改變)，其它指標均優(yōu)于JB2551－84標準。


圖1是整體結構圖。
圖2是工作原理框圖。
圖3是固有振蕩頻率時的各點波形圖。
圖4是標準振蕩頻率時的各點波形圖。
圖5是電路圖。
圖6是外電路圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。
圖1示出該實用新型的整體結構。殼體1為一矩形小盒，底部開口，其中一個側面留有一片狀掛鉤2，配合機動車進行安裝用。在殼體1底部開口處的內(nèi)壁四周，留有印制板5套入的定位臺階。在印制板5的一側裝有頻率監(jiān)控電路的二極管4、干簧管3和繞在其上的線圈6，這樣做的目的是方便調整線圈6在干簧管3上的位置。在印制板5的反面裝配有二個對外進行電氣連接的導電插片7，其對準密封蓋板8上的二個預留通孔9穿入到底，一同被套入殼體1內(nèi)，在套入前，所有接縫處均用膠水涂覆，套入后壓緊即可。
圖2是工作原理框圖。外電路由蓄電池GB和總的信號燈負載HL等效。當內(nèi)外電路經(jīng)電連接器XP和XS對應接通后，GB以小電流經(jīng)HL極小的冷阻向供電保持電路快速充電(此時電子開關不導通)，因電流值為100mA左右，所以HL不會發(fā)光。稍后方波振蕩電路開始工作，其送出的閃光信號驅動電子開關導通，HL因通過很大的額定電流而發(fā)光閃亮。此時供電保持電路雖無電源供應，但它能繼續(xù)向方波振蕩供電，使振蕩過程不至于停止。直至一個完整的振蕩脈沖結束后，電子開關處于截止狀態(tài)，HL熄滅，供電保持電路重新獲得快速充電，如此周而復始。工作中，當HL的電流為額定值時，頻率監(jiān)控電路保證外環(huán)反饋電路是接通的，HL的閃光頻率為標準頻率；當HL的電流下降近一倍時，外環(huán)反饋電路被斷開，HL的閃光頻率將增高4倍以上，看上去接近常亮。
圖5是電路圖。電子開關電路由V3、V4～Vn、R6、R7構成。其中V4～Vn為小型大電流三極管直接并聯(lián)方式，數(shù)量由信號燈組的總功率決定，其電流放大倍數(shù)hfe應盡量大，并取得一致。這樣做的目的是總體的集電極耗散功率pcm大，且散熱均勻，抗浪涌電流的能力也比直接采用大功率三極管強，成本低。V3則與上述三極管組構成復合三極管的型式，以便獲得更高的hfe值，實現(xiàn)了高觸發(fā)靈敏度的要求。R7是穩(wěn)定電阻保證無閃光信號時，電子開關能可靠截止。R6是輸入限流電阻。由于R7＞＞R6，使得每一個閃光信號到來時，R7幾乎沒有什么分流作用。圖中，R6與復合三極管組的二個PN結構成了方波振蕩電路的負載。
供電保持電路由VD1、R5、C1構成。在數(shù)值上取R5C1＜＜R6C1，使得C1的充電速率遠大于放電速率。在電子開關導通期間，VD1處于反偏狀態(tài)，使C1在電子開關截止期間所充的電能只能對方波振蕩電路供電，盡管其電壓是按指數(shù)規(guī)律下降的，但只要最終＞1·5V即可，這就是供電保持的意義。
方波振蕩電路由V1、V2、R1～R4、C2構成。屬于互補型的RC多諧振蕩器，在元件取值上保證最低振蕩電源電壓為1·5V，并能自適應＞1·5V的其它電源電壓值。其中，R1為V1的偏置電阻，R2、R3是正反饋電阻，C2是定時電容。因為V1、V2的導通與截止是同步的，所以導通時間由(R1～R3)C2決定；而截止時間又因為R4＞＞(R6＋R7)而由R4C2決定。圖中V2的集電極為方波振蕩電路的輸出端。
外環(huán)(正)反饋及頻率監(jiān)控電路由VD2、干簧管KR、線圈L和反饋電容C3構成，設計上使C3＝C2。當流經(jīng)L的閃光電流為額定值時VD2提供了C3的充電回路，而KR提供了C3的放電回路。當閃光電流顯著下降時KR則切斷了C3的放電回路，等效成C3不存在，開路。圖中，由L將三極管組V4～Vn的發(fā)射極連到低電位XP2端，這樣做的目的，是利用L自身極小的直流電阻和自感量，形成一定的負反饋。這是因為白熾燈冷阻所引起的浪涌大電流會在L兩端形成瞬態(tài)壓降，故而提高了三極管組的發(fā)射極電位，也就提高了抗浪涌能力，但對白熾燈的熱電流即額定電流卻無影響。
圖6是外電路圖。GB為機動車上的蓄電池組。HL1～HL6構成左、右二組轉向信號燈，其中HL1、HL2、HL4、HL5是相同的大功率白熾燈，裝在車外；HL3、HL6是相同的小功率白熾燈，裝在車內(nèi)儀表板上。顯然當任一大功率白熾燈(主燈)損壞時，該組的工作電流將下降近一倍。SA是左、右轉向信號閃光的控制開關，由司機操作。
整個電路的工作過程是接通外電路，控制開關SA打向某一側，電源接通，GB經(jīng)信號燈組向C1快速充電，其電壓幅值為Uc1＝Vcc－0·7V。
如果主燈之一開路，流過L的電流肯定不足，KR不會閉合，C3經(jīng)初始狀態(tài)所充電壓為常數(shù)，外環(huán)反饋不起作用，方波振蕩電路即以固有振蕩頻率工作。下面按圖3的各點工作波形描述在初始狀態(tài)，UC1從零開始上升，而定時電容C2可經(jīng)VD2、C3獲得電壓Uc2，故V1發(fā)射極處于高電位，V1、V2均截止，電子開關輸入的驅動電流IR6＝0，端子XP1至XP2間的電壓UXP＝Vcc。經(jīng)過截止期后，UC1已達幅值Vcc－0·7V。而Uc2經(jīng)R4、R6、R7放電至最小值，電路翻轉V1導通并經(jīng)R2使V2導通，V2再使R3與R1并聯(lián)對V1提供更好的導通條件。同時，V2的飽和導通，使UC1經(jīng)R6向電子開關回路放電，形成觸發(fā)電流IR6。電子開關飽和導通后UXP＝0，使未損壞的信號燈發(fā)光。在電子開關導通期間，VD1反偏截止，使C1的放電回路保持不變，但UC1是呈指數(shù)規(guī)律下降的，而UC2經(jīng)R1、R2、R3、R4充電后上升，不斷提高V1發(fā)射極電位，最終使電路翻轉V1、V2截止、IR6＝0、UXP＝Vcc。C1獲得再次充電，因UC2不能突變，只能經(jīng)R4、R6、R7緩慢放電，而V1的導通條件只剩下R1，故而電路能可靠地截止，未損壞的信號燈熄滅。應當指出的是，固有振蕩的導通與截止時間不等，即占空比只能較小，這是因為定時電容只有C2一個，而充電(導通)期間由R1～R4同時提供，參數(shù)取值上以R2／／R4為主；放電(截止)則只有R4參與，因為R4＞＞(R6＋R7)。
如果主燈全部完好，電子開關導通時流經(jīng)L的電流為額定值，KR將閉合，C3將有放電回路，則外環(huán)(正)反饋成立，方波振蕩電路即以標準頻率進行工作，且占空比可隨意設定為50％，即導通與截止時間相等。下面按圖4的各點工作波形描述在電源接通瞬間，整個電路是截止的，Uc1迅速充電至Vcc－0·7V，同時C2和C3經(jīng)VD2亦分別迅速充電為 1/2 (Vcc－0·7V)，UC2抬高了V1發(fā)射極電位，保證了V1截止。其后，C2經(jīng)R4、R6、R7放電，而C3卻進一步充電，即Uc3繼續(xù)上升。當Uc2下降至最小值時，Uc1經(jīng)R1向V1提供的偏流條件滿足V1導通，而V1導通使V2經(jīng)R2獲得偏流，亦導通，V2使R1、R3并聯(lián)，整個電路迅速翻轉進入導通狀態(tài)，產(chǎn)生IR6，則電子開關飽和導通，Uxp從Vcc跳變?yōu)榻麿V，信號燈明亮。在導通期間，流經(jīng)L的電流為額定值，KR閉合，C3的＋端經(jīng)KR→XP1→電子開關→L→C2的負端，即相當于C2／／C3。由于C3在截止期已充有較高電壓，與C2并聯(lián)后抵消UC2最小值后，使UC2處于反向充電狀態(tài)，這個反向電壓使V1的發(fā)射極電位為負值，因而使V1更深更長地飽和導通，再者此時定時電容容量因C3的加入已加倍。在UC2的反向電壓放電過零后，整個定時電容經(jīng)R1～R4再正向充電(但對C3來說卻是反向充電)，由于定時電容加倍，充電時間常數(shù)增加，使導通期延長，故而振蕩頻率將比無外環(huán)反饋時下降，且占空比增加。整個定時電容的正向充電上升到(此時UC1是下降的，趨向1·5V時也對V1導通不利)一定值時，V1由導通轉為截止……整個電路亦截止，信號燈滅，UXP由近OV跳變?yōu)閂cc。此時一方面C1獲得再度充電，另一方面電子開關使C3的＋端再度接回到XP1端，Vcc經(jīng)VD2再度向C3、C2充電……如此周而復始。從UC2的波形圖中可見，在整個電路截止期間，定時電容為C2，且每一個振蕩周期都能經(jīng)C3獲得較高的截止電壓值；而導通期間，定時電容為C2＋C3＝2C2，具有一定的反向放電時間。二者的共同作用，使固有振蕩頻率壓縮為標準頻率，占空比可設定為50％或更高。
由上述可知，當某一主燈開路時，KR的響應點可通過調整L的圈數(shù)和繞在KR上的中間位置決定，越靠近中心越敏感。確定后應點漆封固。
按上述原理，便可根據(jù)不同的信號燈組功率，以及不同的Vcc系列值，設計出全系列的，小巧堅固的閃光器。
圖6的應用實例，是機動車轉向信號閃光器的外電路，如SA能使兩組信號燈同時接通，本實用新型即成為危險報警閃光器，而且只會工作在標準頻率上，但V4～Vn的數(shù)量應留有充分余地。
權利要求1.一種用在機動車上的全電子信號閃光器，包括電源、燈泡，其特征在于，它還包括一個電子開關電路，它與負載相串聯(lián)后并接在電源兩端，用于在不同的驅動電流下仍能可靠地保持導通，使信號燈與振蕩頻率同步閃光；一個振蕩電路，用于向電子開關電路提供驅動電流；一個供電保持電路，它的輸入端與電源正端相連接，輸出端向振蕩電路供電，用于二線制連接方式下在信號燈閃亮期間連續(xù)不斷地提供維持振蕩的電能；一個外環(huán)反饋及頻率監(jiān)控電路，它連接在電源正端與振蕩器輸入回路上，用于當負載正常時令振蕩電路按標準頻率工作，當負載顯著減輕時按固有頻率工作。
專利摘要本實用新型提供了一種用在機動車上的全電子信號閃光器，主要由電子開關、振蕩、供電保持、外環(huán)反饋及頻率監(jiān)控等電路構成，它能在全面滿足行業(yè)技術標準條件下實現(xiàn)信號燈回路的二線制應用，既可作轉向信號閃光器，又可作危險報警閃光器。該裝置在信號燈回路中無機械觸點，全電子元件化，具有結構簡單、體積特小、可靠性高、使用壽命長、成本低等特點，適合作為各種機動車輛的配套電器。
文檔編號B60Q1/38GK2174366SQ9324189
公開日1994年8月17日 申請日期1993年10月6日 優(yōu)先權日1993年10月6日
發(fā)明者曹泉勝 申請人:曹泉勝