Przedstawiony w artykule sygnalizator cofania samochodu może zainteresować tych kierowców którzy nie posiadają tego typu urządzenia w swoim samochodzie.

Układ składa się z następujących bloków funkcjonalnych:

• generatora sygnału akustycznego z US1,

• generatora modulującego sygnał akustyczny z US2,

• układu logiki z US3 i US4,

• dwóch końcówek mocy.

Opis układu

Schemat sygnalizatora jest przedstawiony na rys.1. Układ zawiera dwa generatory z których jeden jest odpowiedzialny za wytworzenie fali prostokątnej o częstotliwości 1kHz, natomiast drugi służy do modulacji tej fali przebiegiem wolnozmiennym o częstotliwości około 0,5 Hz. Modulacja odbywa się w układzie logiki złożonym z bramek NAND układu US3. Dodatkowym zadaniem wymienionych bramek jest wytworzenie dwóch przebiegów odwróconych względem siebie o 180°, a także wyłączanie końcówek mocy w przerwach pomiędzy kolejnymi sygnałami. W chwilach kiedy sygnał 1kHz nie jest podawany na końcówki mocy, na wyjściach inwerterów zawartych w US4 panuje stan niski powodujący, że wyjścia końcówek mocy są również w stanie niskim, dzięki czemu przez tranzystory mocy nie płynie żaden prąd spoczynkowy. W ten sposób stopnie mocy pracują tylko w chwili załączania sygnału akustycznego przez generator modulujący. Dodatkowym zadaniem inwerterów zawartych w układzie US4 jest zwiększenie wydajności prądowej tak aby należycie wysterować dwa identyczne stopnie mocy. Każda z końcówek mocy składa się z tranzystora wejściowego i dwóch tranzystorów mocy na wyjściu. Diody D1, D2, D3, D4, realizują nieliniowe sprzężenie zwrotne dzięki któremu tranzystory objęte tym sprzężeniem nie mogą wejść w stan głębokiego nasycenia. W konsekwencji znacznie wzrasta szybkość przełączania tranzystorów bipolarnych. Tranzystory polowe nie wymagają stosowania tego typu zabiegów, i dlatego ich włączenie do układu było znacznie prostsze. Końcówki mocy zostały tak zaprojektowane i obliczone aby wartość prądu płynącego przez tranzystory mocy mogła dochodzić do 10 A. Dzięki temu że sygnał akustyczny na wejściu końcówek mocy jest odwrócony o 180°, istnieje możliwość włączenia obciążenia w układzie mostkowym pomiędzy wyjścia końcówek mocy. Takie rozwiązanie techniczne umożliwia uzyskanie znacznie większej mocy wyjściowej w porównaniu z klasycznymi konstrukcjami.

Montaż i uruchomienie

Montaż układu rozpoczynamy od wykonania płytki drukowanej przedstawionej na rys.2. Płytkę wykonujemy pisakiem „do druku” lub metodą fotochemiczną. Następnie wiercimy w płytce wszystkie potrzebne otwory aby w następnej kolejności przystąpić do montażu podzespołów. Rozmieszczenie elementów na płytce przedstawia nam rys.3. W pierwszej kolejności montujemy wszystkie zwory oznaczone na schemacie montażowym jako ZW. W dalszej kolejności montujemy pozostałe elementy układu. Po zmontowaniu całości należy sprawdzić montaż mechaniczny i elektryczny całego urządzenia. Jest to niezwykle ważne ze względu na duże wartości prądów jakie mogą popłynąć przez tranzystory końcówki mocy. Jeżeli nie zależy nam na uzyskaniu szczególnie dużej mocy wyjściowej to możemy ograniczyć się do montaży tylko jednej końcówki mocy. W takim przypadku obciążenie włączamy pomiędzy masę układu a wyjście za pośrednictwem kondensatora 1000 μF. Tranzystory mocy należy zamontować na odpowiednim radiatorze. Jest to szczególnie ważne jeżeli przewidujemy duże wartości prądów płynących przez obciążenie. Uruchomienie układu rozpoczynamy od podłączenia całości do napięcia zasilającego o wartości 6 - 18 V. Następnie sprawdzamy pracę generatorów i w razie potrzeby korygujemy wartości generowanych częstotliwości. Sprawdzamy również przebiegi występujące na wyjściach inwerterów i końcówek mocy. Jeżeli sygnały są prawidłowe to możemy podłączyć obciążenie pomiędzy punkty oznaczone na schemacie montażowym GŁ lub pomiędzy GŁ i masę w przypadku zamontowania tylko jednej końcówki mocy. Obciążeniem może być głośnik dynamiczny lub przetwornik piezoelektryczny. W przypadku przetwornika można częstotliwość generatora z US1 ustawić na równą częstotliwości rezonansowej przetwornika, jednak w praktyce zabieg ten nie jest konieczny. Przy korygowaniu częstotliwości generatora suma rezystancji ustawionej potencjometrem R3 i rezystora stałego R2 powinna być co najmniej dziesięciokrotnie większa od wartości R1. Podobne zależności występują pomiędzy elementami generatora z układem US2. Niespełnienie tego warunku spowoduje że wypełnienie przebiegu prostokątnego może znacznie różnić się od 50%, co jest niekorzystne dla układu. Najbezpieczniej jest korygować częstotliwość generatorów zmieniając jedynie wartości kondensatorów C1 i C3, natomiast niewielkie regulacje wykonujemy potencjometrami. Przy pierwszych próbach technicznych obciążeniem może być rezystor 100Ω o obciążalności nie mniejszej niż 8W. Warto w tym miejscu zwrócić uwagę czytelników na wartości mocy znamionowych jakie można uzyskać z przedstawionego układu. Otóż moc dostarczoną do obciążenia możemy wstępnie oszacować ze wzoru:

gdzie U jest wartością skuteczną napięcia zmierzoną na obciążeniu, natomiast R jest wartością rezystancji obciążenia. Dla przykładu: przy napięciu zasilającym 12 V i obciążeniu o rezystancji 4Ω włączonym w układzie mostkowym układ powinien oddać do tego obciążenia moc znamionową około 36 W, natomiast przy obciążeniu 8Ω włączonym pomiędzy jedno z wyjść i masę oddawana moc spadnie do około 4,5 W. Minimalna rezystancja obciążenia powinna mieć taką wartość aby dla danego napięcia zasilającego wartości prądów wyjściowych nigdy nie były większe od 10 A. Jeżeli układ pracuje prawidłowo pod obciążeniem to możemy go zamontować w samochodzie. W tym celu należy połączyć minus sygnalizatora z masą pojazdu (w przypadku pojazdu z minusem na masie), natomiast do plusa zasilania sygnalizatora podłączamy napięcie które pojawia się w czasie cofania samochodu np. na lampie tylnej oświetlającej tył pojazdu. Warto tutaj zwrócić uwagę czytelników że istnieje możliwość wykorzystania sygnalizatora również w innych sytuacjach i zastosowaniach np. jako sygnalizatora alarmu lub innego niebezpieczeństwa.

---