专利名称：机动车用全电子信号闪光器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及白炽灯控制技术，具体地说是一种机动车用全电子信号闪光器。
目前，在为机动车行业(汽车、摩托车、拖拉机等)配套的电器中，信号闪光器有以下几种第一种是双金属片式。它采用热变形原理的双金属片触点结构，虽然简单，但性能差、寿命短，已趋于淘汰；第二种是国内外广泛采用的电容式。它是以电磁继电器的触点，去控制信号灯回路闪光，并利用电磁继电器的付绕组配合大容量的电容器而使触点的动作延时，以达到行业标准规定的闪光性能；第三种是机电混合式。它采用了专用集成电路去驱动电磁继电器的方式，此专用集成电路国内外正开始应用，其具体方案详见92年《电子报合订本》第78页；第四种是电子式。它是在第三种的基础上把电磁继电器以大功率三极管取而代之，实现了无触点化，但不一定使用专用集成电路。
由于历史的原因，前两种可统称为机械式闪光器，我国也有行业标准使其规范化《汽车信号闪光器技术条件》JB2551－84。机械式闪光器对信号灯的回路控制是以触点的形式实现的，因此有个磨损和打火氧化的问题，因而使用寿命短。再者，在制造机理上，其技术性能往往受诸多因素制约，诸如制造调整的精度、震动、汽车蓄电池的电压、环境温度等。具体表现在信号灯的闪光频率易大范围漂移，或过快、过慢，甚至有时停闪(信号灯不亮或常亮)。特别是在机械式闪光器的负载(信号灯组)发生变化时，也有上述表现。这无意中带来一个好处提示司机排除信号灯组中的故障，有利行车安全。这也是JB2551－84第2·2。2条“灯泡损坏指示要求”只能这样规定的原因。事实上，由于机械式闪光器本身的可靠性问题也能引起以上结果，因此闪光频率或性能的变化对信号灯故障的提示并不具有唯一性。当然，机械式闪光器相对成本较低，在信号灯回路中可采用二线制，是它的两大优点。
而前述的第三种机电式闪光器，在保证技术性能的可靠性方面已有很大提高，并且可使信号灯故障的提示具有唯一性。但其相对成本较高，在信号灯回路中大多采用三线制，并且仍然使用了电磁继电器驱动信号灯发光，故而触点易损坏。对第四种电子式闪光器，虽然做到无触点运行，技术性能的可靠性亦高，甚至也有采用二线制的品种，但它已不理会JB2551－84中第2·2·2条的要求，是一种不规范的应用。
本实用新型的目的是向机动车行业提供一种全系列的，全部由电子元件组成的信号闪光器，并能较全面地执行行业标准。在性能价格比、可靠性、二线制的保留等方面能同时满足机动车行业的要求。在具体运用上，可成为机动车辆的“转向信号闪光器”和“危险报警闪光器”，为行车安全提供可靠持久地保障。
为达到上述目的，本实用新型采取的解决方案是由一个适应宽电源电压范围的方波振荡电路，向高灵敏度的电子开关电路提供闪光信号。由于方波振荡电路的最低起振电源电压可达1。5V，因而在供电保持电路的配合下，能够连续地振荡。尽管每个振荡脉冲的幅度是随时间衰减的，但高灵敏度的电子开关电路仍能在整个脉冲期间可靠地饱和导通；方波振荡电路的固有振荡频率高于标准频率4倍以上，但在外环反馈电路的作用下，其振荡频率被压缩在标准频率上；由一个频率监控电路检测信号灯组电流的大小，电流正常时外环反馈接通，电流减小时，外环反馈断开，实现了两个稳定闪光频率的控制；外环反馈技术的应用，使标准频率85次／分的超低频振荡用很小的电容容量就能实现。
本实用新型的优点是全部采用通用小型的电子元件组成，可靠性高、寿命长、成本低、体积小，外形可任意设计。在较全面地执行行业标准的前提下，亦能实现二线制的运用。在具体的技术指标上，除二线制方式中电子开关所特有的饱和电压降为0·8V之外(但全电子闪光器既使长期运行，其电压降也永不改变)，其它指标均优于JB2551－84标准。
图1是整体结构图。
图2是工作原理框图。
图3是固有振荡频率时的各点波形图。
图4是标准振荡频率时的各点波形图。
图5是电路图。
图6是外电路图。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
图1示出该实用新型的整体结构。壳体1为一矩形小盒，底部开口，其中一个侧面留有一片状挂钩2，配合机动车进行安装用。在壳体1底部开口处的内壁四周，留有印制板5套入的定位台阶。在印制板5的一侧装有频率监控电路的二极管4、干簧管3和绕在其上的线圈6，这样做的目的是方便调整线圈6在干簧管3上的位置。在印制板5的反面装配有二个对外进行电气连接的导电插片7，其对准密封盖板8上的二个预留通孔9穿入到底，一同被套入壳体1内，在套入前，所有接缝处均用胶水涂覆，套入后压紧即可。
图2是工作原理框图。外电路由蓄电池GB和总的信号灯负载HL等效。当内外电路经电连接器XP和XS对应接通后，GB以小电流经HL极小的冷阻向供电保持电路快速充电(此时电子开关不导通)，因电流值为100mA左右，所以HL不会发光。稍后方波振荡电路开始工作，其送出的闪光信号驱动电子开关导通，HL因通过很大的额定电流而发光闪亮。此时供电保持电路虽无电源供应，但它能继续向方波振荡供电，使振荡过程不至于停止。直至一个完整的振荡脉冲结束后，电子开关处于截止状态，HL熄灭，供电保持电路重新获得快速充电，如此周而复始。工作中，当HL的电流为额定值时，频率监控电路保证外环反馈电路是接通的，HL的闪光频率为标准频率；当HL的电流下降近一倍时，外环反馈电路被断开，HL的闪光频率将增高4倍以上，看上去接近常亮。
图5是电路图。电子开关电路由V3、V4～Vn、R6、R7构成。其中V4～Vn为小型大电流三极管直接并联方式，数量由信号灯组的总功率决定，其电流放大倍数hfe应尽量大，并取得一致。这样做的目的是总体的集电极耗散功率pcm大，且散热均匀，抗浪涌电流的能力也比直接采用大功率三极管强，成本低。V3则与上述三极管组构成复合三极管的型式，以便获得更高的hfe值，实现了高触发灵敏度的要求。R7是稳定电阻保证无闪光信号时，电子开关能可靠截止。R6是输入限流电阻。由于R7＞＞R6，使得每一个闪光信号到来时，R7几乎没有什么分流作用。图中，R6与复合三极管组的二个PN结构成了方波振荡电路的负载。
供电保持电路由VD1、R5、C1构成。在数值上取R5C1＜＜R6C1，使得C1的充电速率远大于放电速率。在电子开关导通期间，VD1处于反偏状态，使C1在电子开关截止期间所充的电能只能对方波振荡电路供电，尽管其电压是按指数规律下降的，但只要最终＞1·5V即可，这就是供电保持的意义。
方波振荡电路由V1、V2、R1～R4、C2构成。属于互补型的RC多谐振荡器，在元件取值上保证最低振荡电源电压为1·5V，并能自适应＞1·5V的其它电源电压值。其中，R1为V1的偏置电阻，R2、R3是正反馈电阻，C2是定时电容。因为V1、V2的导通与截止是同步的，所以导通时间由(R1～R3)C2决定；而截止时间又因为R4＞＞(R6＋R7)而由R4C2决定。图中V2的集电极为方波振荡电路的输出端。
外环(正)反馈及频率监控电路由VD2、干簧管KR、线圈L和反馈电容C3构成，设计上使C3＝C2。当流经L的闪光电流为额定值时VD2提供了C3的充电回路，而KR提供了C3的放电回路。当闪光电流显著下降时KR则切断了C3的放电回路，等效成C3不存在，开路。图中，由L将三极管组V4～Vn的发射极连到低电位XP2端，这样做的目的，是利用L自身极小的直流电阻和自感量，形成一定的负反馈。这是因为白炽灯冷阻所引起的浪涌大电流会在L两端形成瞬态压降，故而提高了三极管组的发射极电位，也就提高了抗浪涌能力，但对白炽灯的热电流即额定电流却无影响。
图6是外电路图。GB为机动车上的蓄电池组。HL1～HL6构成左、右二组转向信号灯，其中HL1、HL2、HL4、HL5是相同的大功率白炽灯，装在车外；HL3、HL6是相同的小功率白炽灯，装在车内仪表板上。显然当任一大功率白炽灯(主灯)损坏时，该组的工作电流将下降近一倍。SA是左、右转向信号闪光的控制开关，由司机操作。
整个电路的工作过程是接通外电路，控制开关SA打向某一侧，电源接通，GB经信号灯组向C1快速充电，其电压幅值为Uc1＝Vcc－0·7V。
如果主灯之一开路，流过L的电流肯定不足，KR不会闭合，C3经初始状态所充电压为常数，外环反馈不起作用，方波振荡电路即以固有振荡频率工作。下面按图3的各点工作波形描述在初始状态，UC1从零开始上升，而定时电容C2可经VD2、C3获得电压Uc2，故V1发射极处于高电位，V1、V2均截止，电子开关输入的驱动电流IR6＝0，端子XP1至XP2间的电压UXP＝Vcc。经过截止期后，UC1已达幅值Vcc－0·7V。而Uc2经R4、R6、R7放电至最小值，电路翻转V1导通并经R2使V2导通，V2再使R3与R1并联对V1提供更好的导通条件。同时，V2的饱和导通，使UC1经R6向电子开关回路放电，形成触发电流IR6。电子开关饱和导通后UXP＝0，使未损坏的信号灯发光。在电子开关导通期间，VD1反偏截止，使C1的放电回路保持不变，但UC1是呈指数规律下降的，而UC2经R1、R2、R3、R4充电后上升，不断提高V1发射极电位，最终使电路翻转V1、V2截止、IR6＝0、UXP＝Vcc。C1获得再次充电，因UC2不能突变，只能经R4、R6、R7缓慢放电，而V1的导通条件只剩下R1，故而电路能可靠地截止，未损坏的信号灯熄灭。应当指出的是，固有振荡的导通与截止时间不等，即占空比只能较小，这是因为定时电容只有C2一个，而充电(导通)期间由R1～R4同时提供，参数取值上以R2／／R4为主；放电(截止)则只有R4参与，因为R4＞＞(R6＋R7)。
如果主灯全部完好，电子开关导通时流经L的电流为额定值，KR将闭合，C3将有放电回路，则外环(正)反馈成立，方波振荡电路即以标准频率进行工作，且占空比可随意设定为50％，即导通与截止时间相等。下面按图4的各点工作波形描述在电源接通瞬间，整个电路是截止的，Uc1迅速充电至Vcc－0·7V，同时C2和C3经VD2亦分别迅速充电为 1/2 (Vcc－0·7V)，UC2抬高了V1发射极电位，保证了V1截止。其后，C2经R4、R6、R7放电，而C3却进一步充电，即Uc3继续上升。当Uc2下降至最小值时，Uc1经R1向V1提供的偏流条件满足V1导通，而V1导通使V2经R2获得偏流，亦导通，V2使R1、R3并联，整个电路迅速翻转进入导通状态，产生IR6，则电子开关饱和导通，Uxp从Vcc跳变为近OV，信号灯明亮。在导通期间，流经L的电流为额定值，KR闭合，C3的＋端经KR→XP1→电子开关→L→C2的负端，即相当于C2／／C3。由于C3在截止期已充有较高电压，与C2并联后抵消UC2最小值后，使UC2处于反向充电状态，这个反向电压使V1的发射极电位为负值，因而使V1更深更长地饱和导通，再者此时定时电容容量因C3的加入已加倍。在UC2的反向电压放电过零后，整个定时电容经R1～R4再正向充电(但对C3来说却是反向充电)，由于定时电容加倍，充电时间常数增加，使导通期延长，故而振荡频率将比无外环反馈时下降，且占空比增加。整个定时电容的正向充电上升到(此时UC1是下降的，趋向1·5V时也对V1导通不利)一定值时，V1由导通转为截止……整个电路亦截止，信号灯灭，UXP由近OV跳变为Vcc。此时一方面C1获得再度充电，另一方面电子开关使C3的＋端再度接回到XP1端，Vcc经VD2再度向C3、C2充电……如此周而复始。从UC2的波形图中可见，在整个电路截止期间，定时电容为C2，且每一个振荡周期都能经C3获得较高的截止电压值；而导通期间，定时电容为C2＋C3＝2C2，具有一定的反向放电时间。二者的共同作用，使固有振荡频率压缩为标准频率，占空比可设定为50％或更高。
由上述可知，当某一主灯开路时，KR的响应点可通过调整L的圈数和绕在KR上的中间位置决定，越靠近中心越敏感。确定后应点漆封固。
按上述原理，便可根据不同的信号灯组功率，以及不同的Vcc系列值，设计出全系列的，小巧坚固的闪光器。
图6的应用实例，是机动车转向信号闪光器的外电路，如SA能使两组信号灯同时接通，本实用新型即成为危险报警闪光器，而且只会工作在标准频率上，但V4～Vn的数量应留有充分余地。
权利要求1.一种用在机动车上的全电子信号闪光器，包括电源、灯泡，其特征在于，它还包括一个电子开关电路，它与负载相串联后并接在电源两端，用于在不同的驱动电流下仍能可靠地保持导通，使信号灯与振荡频率同步闪光；一个振荡电路，用于向电子开关电路提供驱动电流；一个供电保持电路，它的输入端与电源正端相连接，输出端向振荡电路供电，用于二线制连接方式下在信号灯闪亮期间连续不断地提供维持振荡的电能；一个外环反馈及频率监控电路，它连接在电源正端与振荡器输入回路上，用于当负载正常时令振荡电路按标准频率工作，当负载显著减轻时按固有频率工作。
专利摘要本实用新型提供了一种用在机动车上的全电子信号闪光器，主要由电子开关、振荡、供电保持、外环反馈及频率监控等电路构成，它能在全面满足行业技术标准条件下实现信号灯回路的二线制应用，既可作转向信号闪光器，又可作危险报警闪光器。该装置在信号灯回路中无机械触点，全电子元件化，具有结构简单、体积特小、可靠性高、使用寿命长、成本低等特点，适合作为各种机动车辆的配套电器。
文档编号B60Q1/38GK2174366SQ9324189
公开日1994年8月17日 申请日期1993年10月6日 优先权日1993年10月6日
发明者曹泉胜 申请人:曹泉胜