Звуковые сигналы по характеру звучания подразделяют на шумовые и тональные, по устройству — на рупорные и тональные, по роду тока — на сигналы постоянного и переменного тока. По принципу действия различают электровибрационные и электропневматические звуковые сигналы. Электроснабжение звуковых сигналов постоянного тока осуществляется от бортовой сети электрооборудования автомобилей.
Основными характеристиками звуковых сигналов являются уровень звукового давления и спектральный состава звука. Звуковое давление должно быть в пределах 85—125 дБ. Основная частота звука составляет 200—400 Гц. Обычно на автомобилях используется одновременное включение сигналов низкого и высокого тонов. Основные частоты звука этих сигналов гармонично сочетаются. Разница основных частот звука сигналов высокого и низкого тонов составляет 65—100 Гц. Частотный спектр звуковых сигналов, которые оказывают наибольшее воздействие на органы слуха человека и хорошо слышны в кабине обгоняемого автомобиля при высоком уровне посторонних шумов, находится в пределах 1800—3550 Гц. Поэтому размеры, материалы и конфигурация мембран, резонаторов и других звукоизлучающих деталей подбираются таким образом, чтобы вся звуковая энергия сигнала была сконцентрирована в данном диапазоне.
По устройству и принципу действия шумовые и тональные сигналы незначительно отличаются друг от друга. Шумовые безрупорные звуковые сигналы имеют упрощенную конструкцию и настроены на один музыкальный тон. Наиболее широко распространены электрические вибрационные звуковые сигналы сравнительно малой мощности (40—60 Вт), обладающие достаточно хорошим звучанием.
Безрупорный шумовой сигнал (рис. 1) имеет резонатор 19 в виде чашеобразного диска, который колеблется вместе с мембраной 18. Один вывод берзупорного шумового сигнала постоянного тока соединен с аккумуляторной батареей, а второй — с выключателем, замыкающим цепь электроснабжения обмотки 15 электромагнита с магнитопроводом 13 на массу. При включении сигнала электромагнит притягивает якорь 17, вместе с которым перемещается мембрана 18 с резонатором 19. В конце хода якорь нажимает на пружинную пластину 5 прерывателя, размыкая его контакты 9. Цепь электроснабжения электромагнита размыкается, и под действием упругой силы мембрана движется в обратном направлении, вновь замыкая контакты 9 прерывателя. Далее цикл движения якоря с мембраной периодически повторяется.
Рис. 1. Безрупорный шумовой сигнал: 1 - крышка; 2 - шлиц для регулировки; 3 - прижимная шайба; 4 - шпоночный выступ; 5 - пружинная пластина прерывателя; 6 - пружина регулировочного винта; 7 - регулировочный винт; 8 - корпус; 9 - контакты прерывателя; 10 - центрирующая пружина; 11 - упор стержня; 12 - стержень; 13 - магнитопровод электромагнита; 14 - конденсатор; 15 - обмотка электромагнита; 16 - пружинная подвеска; 17 - якорь; 18 - мембрана; 19 - резонатор
Вибрация мембраны передается резонатору 19. От частоты колебаний мембраны и резонатора зависит высота тона звучания сигнала и нужный частотный диапазон звукоизлучения. Качество звучания сигнала регулируется винтом 7, головка которого расположена с внешней стороны корпуса 8. Регулировочный винт изменяет положение контактов 9 прерывателя относительно якоря 17.
Мембрана 18 по периферии зажимается между корпусом 8 и крышкой 1. Центральной частью мембрана жестко связана с якорем. Подбором прокладок между корпусом и мембраной регулируется зазор между якорем 17 и магнитопроводом 13 электромагнита, который регулируется поворотом стержня 12, а его положение фиксируется гайкой. Поворот стержня осуществляется воздействием на шлиц 2, для чего гайка предварительно должна быть ослаблена. После окончания регулирования гайку следует тщательно затянуть. От зазора между якорем 17 и магнитопроводом 13 электромагнита зависит громкость, тон звукоиз-лучения и сила потребляемого звуковым сигналом тока.
Рупорный тональный сигнал (рис. 2) обеспечивает необходимые характеристики звукоизлучения совместной работой электромагнитной системы, воздействующей на мембрану J, и рупор 12, выполняющего роль резонатора.
Рис. 2. Рупорный тональный сигнал: 1 - мембрана; 2 - изолированный вывод обмотки; 3 - обмотка электромагнита; 4 - регулировочные гайки; 5 - пластина неподвижного контакта; 6 - магнитопровод электромагнита; 7 - упорный штифт; 8 - контакты; 9 - пружина подвижного контакта; 10 - корпус; 11 - подвеска сигнала; 12 - рупор; 13 - якорь
Рупорный тональный сигнал имеет корпус 10, электромагнит с обмоткой 3, магнитопроводом 6 и якорем 13, прерыватель с контактами 8 и мембрану 1. Резонатором в тональном сигнале является столб воздуха, заключенный в рупоре 12. Конфигурация рупора обеспечивает взаимную настройку частот колебаний мембраны и воздушного столба, чем достигается получение громкого звука определенного тона. Конец рупора расширяется для эффективного излучения звука.
Один конец обмотки 3 электромагнита соединен с изолированным выводом 2, другой — с пружиной 9 подвижного контакта. В исходном положении контакты 8 замкнуты и соединяют цепь электроснабжения обмотки электромагнита через пластину 5 неподвижного контакта, корпус 10, подвеску 11 и корпус автомобиля с отрицательным выводом аккумуляторной батареи. Мембрана установлена между корпусом 10 и рупором 12. На мембране жестко закреплен якорь 13 с упорным штифтом 7.
При соединении вывода 2 с положительным выводом аккумуляторной батареи через выключатель сигнала на обмотку 3 электромагнита подается напряжение бортовой сети электрооборудования автомобиля. Якорь 13, преодолевая упругую силу мембраны 1, притянется к магнитопроводу 6 электромагнита. При этом штифт 7 давит на пружину 9 и размыкает контакты 8 прерывателя в цепи электроснабжения обмотки электромагнита.
При размыкании электрической цепи обмотки 3 магнитопровод 6 электромагнита перестает притягивать к себе якорь 13, а мембрана 1 под действием упругих сил возвращается вместе с якорем 13 в исходное положение. Контакты вновь замыкаются. Далее процесс повторяется. В результате якорь колеблется с частотой 200—400 Гц. Колебательный процесс мембраны сложнее, поэтому в спектре звука, создаваемом воздушным столбом в рупоре при колебаниях мембраны, и присутствуют составляющие спектра с частотой 2000—3500 Гц.
Определенный тон сигнала обеспечивается подбором толщины мембраны и конфигурацией рупора. Регулирование высоты тона и громкости звука осуществляется перемещением пластины 5 неподвижного контакта с помощью гаек 4.
Для уменьшения искрения контактов прерывателей в тональных звуковых сигналах также, как и в шумовых, параллельно контактам включают резисторы или конденсаторы. В малогабаритных сигналах элементы, уменьшающие искрение контактов не устанавливаются.
Для того, чтобы исключить влияние колебаний автомобиля на звукоизлучение, применяют рессорную подвеску звуковых сигналов. Необходимо учитывать, что слышимость сигнала изменяет возникающее при движении автомобиля вихревое движение воздуха. Кроме того, чем больше скорость автомобиля, тем меньше расстояние, на котором слышен сигнал.
Обычно на автомобили устанавливают комплект звуковых сигналов: один низкого тона и один или два высокого тона. В зависимости от силы потребляемого тока звуковые сигналы в комплекте включают параллельно или последовательно. Включение безрупорных сигналов, которые потребляют токи меньшей силы, чем рупорные, осуществляется непосредственно механической кнопкой включения сигналов или механическими выключателями иной конструкции (рис. 3). Рупорные сигналы потребляют токи силой, превышающей допустимые значения для механических выключателей звуковых сигналов. Для включения сигналов в таком случае применяют промежуточные реле (реле сигналов). При данной схеме через механический выключатель протекает ток небольшой силы, потребляемый обмоткой промежуточного реле. Цепь электроснабжения звуковых сигналов обязательно защищается предохранителями.
Рис. 3. Выключатель звукового сигнала: 1 - провод; 2 - вывод; 3 - подвижная контактная скоба; 4 - пружина; 5 - панель; 6 - кнопка включения звукового сигнала; 7 - рулевое колесо; 8 - ступица рулевого колеса; 9 - контактное кольцо; 10 - изоляционное кольцо; 11 - вал рулевого колеса
Схемы управления двумя звуковыми сигналами на автомобилях ВАЗ, ИЖ и «Москвич» приведены на рис. 4 и 5. Комплект сигналов, как правило, включает два безрупорных или два рупорных (низкого и высокого тонов), настроенных на совместную работы.
Рис. 4. Схемы управления звуковыми сигналами автомобилей ВАЗ моделей: а - 2101, 2102, 21011, 21013, 2121; б - 2103, 2106; в - 2105, 2104, 2107; г - 2108,2109; 1 - звуковой сигнал; 2 - блок предохранителей; 3 - выключатель сигнала; 4 - блок реле и предохранителей (монтажный блок); 5 - контактная перемычка (в автомобилях ВАЗ-2107 вместо перемычки устанавливается реле); 6 - реле включения сигналов
Рис. 5. Схемы управления звуковыми сигналами автомобилей: а - «Москвич»-2140, «Москвич»-2140SL, «Москвич»-412ИЭ, ИЖ-21251, ИЖ-2715; б - ИЖ-2126; 1 - звуковой сигнал; 2 - выключатель звуковых сигналов; 3 - блок предохранителей
На ряде моделей автомобилей ВАЗ, ИЖ и «Москвич» применяются звуковые сигналы типа С-309 и С-308, которые относятся к электромагнитным сигналам тонального типа, настроенным на определенный тон звучания. Основная частота звучания у сигнала С-308 составляет 410—430 Гц, а у сигнала С-309 — 503—523 Гц. Сигналы С-308 и С-309 взаимозаменяемы по установочным размерам и отличаются только длиной канала рупора и массой грузиков, закрепленных на якоре электромагнита. От массы грузиков зависит частота колебаний мембраны и, следовательно, тон звука.
Обычно звуковые сигналы С-309 и С-308 устанавливаются в двигательном отсеке и крепятся на кронштейне, приваренном к панели рамки радиатора.
Автомобили МАЗ оснащаются двумя звуковыми сигналами: пневматическим с электроклапаном и электрическим. Пневматический сигнал на автомобилях МАЗ-64227 и МАЗ-54322 размещается на крыше кабины. Комплект электрических сигналов состоит из двух сигналов низкого и высокого тона. Для установки в кабине предусмотрено также шумовое реле — зуммер, сигнализирующее о снижении давления воздуха в контурах тормозной системы и засоренности воздушного и масляного фильтров.
Схема звуковой сигнализации автомобиля показана на рис. 6. Электрический сигнал включается рычагом, расположенным слева на подрулевом переключателе—рукоятке управления указателями поворота. При подъеме рукоятки вверх соединяются на массу обмотки реле РЗ, контакты которого замыкают цепь электроснабжения электрического звукового сигнала.
Рис. 6. Схема звуковой сигнализации автомобиля: 1 - указатель давления; 2 - блок контрольных ламп; 3 - звуковые сигналы; 4 - пневматический звуковой сигнал; 5 - электропневмоклапан; 6 - зуммер; 7 - реле РЗ включения сигналов; 8 - подрулевой переключатель; 9 - выключатель приборов и стартера; 10, 11 - датчики контрольных ламп засоренности соответственно масляного и воздушного фильтров; 12, 14 - датчики аварийного давления соответственно в переднем и заднем контурах тормозной системы; 13, 15 - датчики указателя давления соответственно в заднем и переднем контурах тормозной системы; VI, VII, X - штекерные соединители
Пневматический звуковой сигнал 4 управляется кнопкой, расположенной справа на подрулевом переключателе 8. Этой кнопкой включается электропневмоклапан, который открывает доступ сжатого воздуха в звуковой сигнал, имеющий два рупора высокой и низкой частоты. При подаче воздуха вибраторы сигнала издают громкий мелодичный звук.
Пневматические звуковые сигналы с электропневмоклапаном наряду с электрическими сигналами устанавливаются на автомобилях КамАЗ. Двухтональный, двухрупорный пневматический звуковой сигнал С40 работает при включении электропневмоклапана с помощью кнопки, расположенной на комбинированном переключателе света. Звук пневмосигнала должен быть чистым при подаче в него сжатого воздуха из пневмосистемы автомобиля под давлением 390—680 кПа.
Зуммер тормозной системы типа РС531, предназначенный для внутренней сигнализации в кабине, включен в цепь сигнализации о падении давления в контурах пневматического тормозного привода. Зуммер звучит одновременно с включением любой из четырех контрольных ламп, информирующих водителя о снижении давления воздуха в одном из контуров. Устанавливается зуммер под панелью приборов.