Реле дневных ходовых огней (РХО) «Калаш» с диммером за 100р!

Так получилось, что у меня оказалось аж 8 автомобилей не оборудованных ни реле ходовых огней (DRL), ни самими ходовыми огнями. Люди ездили включая ближний свет вручную и это было печально.
Было решено сделать свою РХО, дешёвую, простую и надёжную как автомат Калашникова, без программирования и дефицитных компонентов.

Ахтунг: РХО только для бензиновых двигателей с бортсетью 12В!

Дело было вечером, делать было чего, но я всё равно занимался хобби. А хобби у меня такое – делать народные штуки. Народные – значит такие, повторить которые сможет любой человек с паяльником в глухой таёжной деревне.

Поиск в интернете дал много достойных проектов – РХО-22, РХО-21, РХО+ и РХО-, и т.д. Но минимальная цена на РХО с диммером (ШИМ модулятором для розжига дальнего света на часть яркости), которую удалось найти – 1550р/шт – на 8 машин кусалась. Внешние светодиодные фонари же оказались ещё дороже, если сертифицированные, а китайские ходовые огни не обеспечивали яркость и дохли. Та же ситуация была и с противотуманками. Кроме того, от всех этих фонариков тянуло колхозом. РХО с диммером за вменяемые деньги — вот что было мне нужно.

Постановка задачи.

РХО должна была выполнять все основные функции старших товарищей, а именно – включать огни только при работающем двигателе (а не появлении напряжения «зажигание», как реле «незабудка»), подключаться к дальнему свету фар включая их в полнакала (на самом деле, на 30%, ибо зрение имеет логарифмическую шкалу чувствительности), выключаться при включении ближнего света или габаритов, иметь канал блокировки от ручника. То есть полноценное реле «скандинавского» света.
У старших товарищей внутрях неонка микроконтроллер (МК), определение запуска двигателя происходит по повышению напряжения в бортсети. Всякие не универсальные способы, типа лампочки давления масла или обратной связи генератора, я умышленно не рассматриваю — не в каждой машине оно есть, не в каждой туда врежешься, не в каждой бортовая электроника тебе это простит. Также использование микроконтроллера в народном проекте чревато тем, что пользователю надо разбираться, как его прошить. Кроме того, МК питаются от напряжения 5 вольт (а современные и вовсе от 3 вольт), то есть нужен источник питания, нужно снижать все входные сигналы до напряжения питания МК, а потом усиливать выходные… Становится понятно, почему РХО на МК столько стоят.
Мы пойдём другим путём. Мы возьмём микросхему К561ТЛ1 (или даже К561ЛА7) стоимостью 22 рубля и заставим делать то же, что микроконтроллер!

Серия К561, а точнее её буржуйский аналог CD40xx, выпускается с 1968 года, на минуточку. Это не значит, что микросхема плохая — до сих пор её делают на Белорусском «Интеграле» и Американском «Texas Instruments». А сделано их было — миллиарды, что обеспечило широчайшее распространение.
К561ТЛ1, это микросхема стандартной логики, содержащая в себе 4 идентичных элемента с логической функцией 2И-НЕ (2AND-NO). Это значит, что сигнал на выходе меняется на противоположный только в том случае, если на ОБОИХ входах одновременно присутствует сигнал. Разница между К561ТЛ1 и К561ЛА7 только в том, что у ТЛ1 на входах стоят триггеры Шмидта, которые повышают стойкость микросхемы к помехам и исключают т.н. «тиристорный эффект», когда микросхема «защёлкивается». При прочих равных в приборе стоит использовать именно ТЛ1, хотя на половине машин у меня катаются ЛА7 и проблем не замечено.
Как видно, АЦП у этой микросхемы нет, да и не знал никто таких слов в 1968 году. А значит, определять подъём напряжения не получится. Можно, конечно, поставить внешний компаратор, но это лишний корпус, уход опорного напряжения по температуре, аналоговые настроечные элементы и выход из бюджета в 100р.

Вообще, я против метода измерения напряжения, т.к. он теоретически не надёжен. Теоретически, значит то, что мы ориентируемся на косвенный признак работы мотора — напряжение бортсети. На самом деле, напряжение в бортсети напрямую от работы двигателя не зависит. У вас может быть дохлый регулятор напряжения, растянувшийся ремень и ещё 100500 причин, почему напряжение не дотянет до порога включения РХО. И в какой-то момент огни не включатся и вы влетите на штраф. Да, я понимаю что «у всех работает». Но работа в оборонке сделала мне профессиональную деформацию — нельзя делать вещи, которые даже теоретически могут подвести. Единственный плюс метода измерения напряжения — универсальность.

Так как же понять, что двигатель запущен?
По ёмкостной утечке с высоковольтных проводов (дизелисты, простите 🙂 ).

При работе системы зажигания импульсы тока в высоковольтных проводах вызывают импульсы ЭДС в окружающем их пространстве. Их и можно уловить, по этому принципу работают стробоскопы настройки зажигания.
Таким образом, устройство должно уловить наличие зажигания, выждать 4-5 секунд (пока двигатель стабилизируется) и затем включить диммер (ШИМ) на дальний свет. Всё это вполне по силам нашим старичкам эпохи холодной войны.

Итак, функционал РХО ясен, осталось реализовать.

Схема принципиальная реле ходовых огней (DRL)

Схема принципиальная реле ходовых огней (DRL), транзистор заменим на IRFZ46N.

Провод входного сигнала подключается к высоковольтному проводу (любому) путём обжима на нём хомута 8мм. Сильно тянуть нельзя, ровно до начала деформации изоляции. Сигнальный провод несколько раз обматывается об хомут до его зажима.

Подключение РХО «калаш» к высоковольтному проводу

Подключение РХО «калаш» к высоковольтному проводу

Импульсы от высоковольтного провода через конденсатор C1 и резистор R1 замыкаются на корпус, образуя на R1 перепад напряжения. Этот перепад воспринимается транзистором VT1, который на каждом импульсе зажигания открывается и не даёт выбравшему демократический путь развития конденсатору С2 зарядиться через R3. Диоды VD1VD2 служат для защиты транзистора VT1 от пробоя.
В итоге, на входе элемента NAND1 сохраняется низкий уровень напряжения, а на его выходе, соответственно, высокий. Этот уровень через резистор R5 заряжает конденсатор C5, время зарядки примерно равно 4,5 сек. Как только C5 зарядится, на входе NAND2 появится высокий уровень, разрешающий генерацию ШИМ.
Если же теперь сигнал зажигания исчезнет, транзистор VT1 закроется током через R2R1, конденсатор C2 быстро зарядится, на выходе NAND1 установится низкий уровень и конденсатор C5 быстро разрядится через цепь R6VD3||R5. Низкий уровень на входе NAND2 запретит генерацию ШИМ и закроет выходной транзистор.
ШИМ генератор собран на элементах NAND2-NAND3. Отношение длины импульса к длине паузы (заполнение) определяют резисторы R9R10. Текущие номиналы соответствуют заполнению 30%, чего более чем достаточно для нужд ДХО. Частота ШИМ примерно равна 170 Гц, что исключает мерцание и резонанс с уличным освещением.
Если же вы хотите использовать 50% яркость, то просто удалите цепь R9VD5. Но в этом случае фары будут светить очень ярко!
На диодах VD6-VD8 и резисторе R12 собран логический элемент 3И. Этот элемент следит, чтобы небыло запрещающих сигналов от габаритов и ручника. Сигнал габаритных огней (или ближнего света) проходит через элемент NAND4 с целью инверсии (это запрещающий плюс). Ручнику (либо салонному свету) это не нужно, его контактор и так замыкается на массу – запрещающий минус. Если хоть один запрещающий сигнал имеет место быть, элемент 3И не пропускает сигнал от ШИМа и запирает транзистор VT2, а он уже запирает силовой мосфет VT3. Если запретов нет, ШИМ сигнал проходит к транзисторам и те повторяют его форму, разжигая нить лампы. Если запрет от ручника вам не нужен (у многих авто это вынудит тянуть провод в салон, хотя у современных «земля» от ручника появляется на контактах бачка уровня тормозной жидкости и других датчиков и это можно использовать) то диод VD8 можно не устанавливать.
Выход РХО подключается параллельно контактам штатного реле дальнего света, либо между управляющим проводом и плюсом (для автомобилей с постоянным минусом, это у нас 90% в мире), либо между проводом и минусом (кузовом) (для авто с постоянным плюсом – японцев и части корейцев). Питание берётся либо после замка зажигания (для авто с постоянным плюсом), либо от самого реле дальнего света (для авто с постоянным минусом). Потребление устройства составляет всего пару миллиампер, это меньше одного светодиода, поэтому можно не отключать его питание.

Схема подключения РХО к бортсети

Плата РХО с компонентами

По замене деталей: К561ТЛ1 заменима на CD4093B, а К561ЛА7 на CD4011B. Диоды 1N4148 заменимы на КД522А и вообще любые на ток более 20 мА. Биполярные транзисторы также заменимы на почти любые: КТ3102, BC847 и т.п. Я даже КТ312А впаивал – работает. Конденсаторы на напряжение не менее 25В. Резистор R1 лучше использовать бОльшей мощности, т.к. это снижает вероятность пробоя по корпусу, я ставил МЛТ-0,5Вт.
Как видно из описания, схема представляет собой простой и надёжный автомат, предельно прозрачный, где нечему виснуть и гореть. Микросхема К561ТЛ1 штатно работает при питании до 18 вольт и с забросами до 22В. Этого более чем достаточно для автомобилей с бортсетью 12В. Т.к. напряжение питания чипа равно напряжению бортсети, нет необходимости дополнительно адаптировать входные и выходные цепи. Цепь VD4-R4-C4C3 защищает чип от высоковольтных помех и наводок из бортсети. Эффективность такой простоты была доказана на практике, когда у ВАЗ-21099 отказал регулятор напряжения и выгорела половина ламп, включая ближний свет. Забросы напряжения при перегазовках были до 20В и аккумулятор кипел, а дальний свет спасло это реле и позволило доехать домой на ДХО (встречные — простите). Если бы не реле, нити дальнего света отправились бы вслед за ближним, а так, на 30%, даже при перенапряжении, они были в рамках рабочих условий. Разумеется, реле с честью вынесло перенапряжение и работает дальше.

По стоимости компонентов, устройство колеблется от 100р до 183р, в зависимости от поставщика (на ноябрь 2016). Мне платки обошлись почти бесплатно, я купил только силовые транзисторы, остальное нашёл у себя. Микросхема — рекордсмен, выпущена в 1987 году, плата на ней установлена в хюндай ниже. Не умели в СССР делать электронику…

Файл платы можно скачать тут: drldata

UPD: 8 шт. РХО эксплуатируются с октября 2016 по н.в. (октябрь 2018). Ни одного глюка или отказа не было.

Ну и работа нашего РХО:

По техническим вопросам писать на sales@dikoy.info 

Реле дневных ходовых огней (РХО) «Калаш» с диммером, версия 2.0
27.09.2018

Корректор спидометра с функцией накрутки пробега и включения дневных ходовых огней.
30.11.2016