Способ испытаний светотехнических систем автотранспортных средств в условиях воздействия электромагнитного поля Российский патент 2023 года по МПК G01R31/00 G01M17/00 

Изобретение относится к электромагнитным испытаниям светотехнических систем автотранспортных средств (АТС) с функцией автоматического изменения параметров светового излучения при изменении внешней освещенности, к воздействию высокочастотного электромагнитного поля (ЭМП), и может быть использовано для проверки работоспособности указанных систем при воздействии на них высокочастотных электромагнитных помех.

Согласно п. 3.2 ГОСТ Р 56397-2015 «Техническая экспертиза работоспособности радиоэлектронной аппаратуры, оборудования информационных технологий, электрических машин и приборов. Общие требования», статус - действующий, под работоспособностью оборудования подразумевают такое его состояние, при котором значения всех параметров, характеризующих способность оборудования выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативной, технической и/или конструкторской документации.

Под термином «светотехническая система», в контексте данного изобретения, заявитель подразумевает комплексы, включающие в себя устройства освещения и световой сигнализации, устройства ручного и автоматического управления упомянутым, а также систему связи и электроснабжения входящих в систему устройств (в контексте терминологии Правила № 48, см. ниже, -электрическую схему).

Из Правила № 48, 2014 г., «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении установки устройств освещения и световой сигнализации» [Текст] (c поправками серии 06), известен способ испытаний, при осуществлении которого производят проверку алгоритма работы систем освещения автотранспортных средств. Согласно данных Правил, электрическая схема должна обеспечивать, в том числе, возможность включения и выключения передних противотуманных фар независимо от фар дальнего света, фар ближнего света или любой комбинации фар дальнего и ближнего света. Также производится проверка отклонения светотеневой границы относительно контрольных пределов.

Недостатком данного способа является то, что испытания работоспособности светотехнических систем проводятся без учета влияния на их функционирование внешнего высокочастотного электромагнитного поля.

Из Правил № 112, 2013 г., «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения автомобильных фар, испускающих асимметричный луч ближнего или дальнего света, либо оба луча, и оснащенных лампами накаливания и/или модулями светоизлучающих диодов (СИД)» [Текст] (с поправками серии 01), известен способ испытаний, при осуществлении которого систему освещения располагают в зоне, защищенной, преимущественно, от внешних световых помех, и производят оценку параметров светового потока.

Согласно методологии испытаний, луч ближнего света должен иметь соответствующие значения силы света в испытательных точках, указанных в данном источнике.

Одним из недостатков данного способа является невозможность проверки работоспособности устройств автоматического управления параметрами светового излучения входящих в светотехническую систему АТС устройств освещения ввиду отсутствия в методике Правил алгоритма проверки устройств автоматического управления световыми параметрами тестируемых светотехнических систем в зависимости от изменения уровня освещённости окружающей АТС среды и, как следствие, ввиду отсутствия внешнего источника света, имитирующего изменения внешней освещённости.

Другим из недостатков данного способа является отсутствие проверки работоспособности светотехнических систем в условиях воздействия на АТС внешнего ЭМП.

За прототип предлагаемого изобретения принят известный из Правила № 10 ЕЭК ООН, 2008г., «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении электромагнитной совместимости» [Текст] (добавление 9, пересмотр 3) способ испытаний систем освещения на восприимчивость к ЭМП при реализации которого испытуемое АТС, оснащенное системами освещения, располагают в камере, защищенной от внешних факторов, и подвергают воздействию высокочастотного ЭМП с заданными параметрами (амплитуда, частота, модуляция, шаг перестройки по частоте и т.д.), создаваемому внешними поле образующими системами (антеннами или полосковыми системами). Проверку работоспособности систем освещения осуществляют в процессе воздействия ЭМП, создаваемого внешними полеобразующими системами.

Недостатком данного способа является отсутствие в методике Правил алгоритма и перечня необходимых средств, для проверки устройств автоматического управления световыми параметрами светотехнических систем при изменении параметров внешней освещенности в условиях воздействия на АТС внешнего ЭМП.

Задачей изобретения является создание способа испытаний АТС, оснащённых светотехническими системами, содержащими в своём составе устройства автоматического управления световыми параметрами тестируемых светотехнических систем в зависимости от изменения уровня освещённости окружающей АТС среды, на устойчивость к воздействию высокочастотного ЭМП.

Указанная задача решается в способе испытаний, в котором испытуемое АТС, оснащенное системами освещения, располагают в камере, защищенной от внешних факторов (электромагнитной безэховой камере), и подвергают воздействию высокочастотного ЭМП с заданными параметрами, создаваемому внешними поле образующими системами (антеннами или полосковыми системами). Проверку работоспособности систем освещения осуществляют в процессе воздействия внешнего ЭМП, создаваемого внешними полеобразующими системами.

Задача решается тем, что в период времени ΔТ_ЭМП (длительность воздействия) производят воздействие внешним ЭМП (Е(t)), где

$$\begin{array}{l}Е(t)=E_0(2\pi ft)\times F_{мод}(t){;}_{}^{}t\in \left[t_{н.ЭМП};t_{к.ЭМП}\right],\\ \Delta {Т}_{ЭМП}=t_{к.ЭМП}-t_{н.ЭМП}\end{array}$$

где Е₀ - амплитуда напряженности ЭМП (В/м);

f - частота несущего колебания;

F_мод(t) - модулирующая функция;

t_н.ЭМП - время начала воздействия ЭМП на заданной несущей частоте;

t_к.ЭМП - время окончания воздействия ЭМП на заданной несущей частоте,

создается внешнее светотехническое воздействие Ф_υ(t), с уровнем освещённости, обеспечивающим выполнение операции автоматической реализации заданной функции контролируемой светотехнической системы АТС и имеющее следующие параметры:

$${Ф}_{\upsilon }\left(t\right)={Ф}_{\upsilon 0}\times 1(t){;}_{}t=T_{\upsilon 0}\in \left[t_{н.ЭМП}+\Delta t{;}_{}{t}_{к.ЭМП}-\Delta t\right]$$

где Ф_υ0 - световой поток от внешнего источника, имитирующий внешнее воздействие в период времени воздействия внешнего ЭМП;

1(t) - единичная функция времени;

Δt - задержка времени начала воздействия светового потока от внешнего источника по отношению к началу воздействия внешнего ЭМП или упреждение времени окончания воздействия светового потока от внешнего источника по отношению к окончанию воздействия внешнего ЭМП:

$$\Delta t\le \frac{t_{к.ЭМП}-t_{н.ЭМП}}{3}$$ ,

а в течении времени t ∉ T_υ0

создается инверсное внешнее светотехническое воздействие

$${Ф}_{\upsilon }^{/}\left(t\right)={\overline{Ф}}_{\upsilon 0}\times 1(t)$$ ,

где $${\overline{Ф}}_{\upsilon 0}$$ - световой поток от источника, имитирующий воздействие сумеречного освещения в период времени воздействия внешнего ЭМП;

с уровнем, исключающим выполнение операции автоматической реализации заданной светотехнической функции контролируемой светотехнической системы АТС.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

Фиг. 1, где схематично показаны: 1 - испытательная камера; 2 - АТС; 3 - полеобразующая система (показана антенна); 4 - внешний источник света - имитатор дневного освещения, формирующий световой поток, направленный на светочувствительный датчик испытуемой светотехнической системы; 5 - источник (источники) света - имитатор сумеречного освещения, формируемого в испытательной камере; 6 - бортовой светочувствительный датчик (датчик освещённости) устройства автоматического управления световыми параметрами испытуемой светотехнической системы АТС; 7 - устройство автоматического управления световыми параметрами светотехнической системы АТС; 8 - излучатель света комплекса головного освещения; 9 - световой поток, формируемый излучателем света комплекса головного освещения, входящего в состав светотехнической системы АТС.

Фиг.2 иллюстрирует обобщенный алгоритм испытаний на восприимчивость к ЭПМ светотехнических систем АТС, где условно показаны 10 - воздействующее ЭМП с заданными параметрами; 11 - сигнал/команда S_вн.ист включения/выключения имитатора дневного освещения со световым потоком Ф_υ0; 12 - сигнал/команда S_АТС на включение/выключение источника/источников света АТС (в частности, комплекса головного освещения), формируемая устройством автоматического управления световыми параметрами тестируемой светотехнической системы.

Изобретение может быть реализовано в испытательной камере 1, содержащей размещённые в камере 1 полеобразующую систему 3 (полосковую систему, не показана, или антенну), оснащённые помехозащищенными каналами связи и управления (не показаны) камеру видеонаблюдения (не показана), имитатор 5 сумеречного освещения, имитатор 4 дневного освещения, расположенные в области камеры 1, исключающей их влияние на распределение в камере ЭМП, АТС 2, оснащённый светотехнической системой, содержащей комплекс головного освещения, включающий в себя бортовой светочувствительный датчик 6, устройство 7 автоматического управления световыми параметрами излучения светотехнической системы, а также излучатели света 8 комплекса головного освещения Для реализации заявляемого способа камера 1 выполнена оснащённой расположенными в экранированном помещении генератором сигналов (не показан), усилителем радиочастот (не показан), компьютерами (не показаны), посредством которых реализованы управление полеобразующей системой 3 и имитатором 4 дневного освещения, а также мониторинг обстановки, фиксируемой камерой видеонаблюдения.

Опционально камера 1 может содержать в своем составе поворотный стенд, как вариант, оснащённый беговыми барабанами, персонифицированный монитор (не показан) камеры видеонаблюдения, а также помехозащищённые светотехнические измерительные приборы.

Согласно изобретению АТС 2 устанавливают в испытательной камере 1 и ориентируют относительно полеизлучающей системы (антенны) 3 согласно заданным регламентом испытаний требованиям на их взаимное расположение.

Затем в камере 1 устанавливают имитатор 4 дневного освещения, выполненный с возможностью формирования направленного на светочувствительный датчик 6 испытуемой светотехнической системы АТС 2 светового потока, обеспечивающего перевод автоматически управляемой светотехнической системы в режим «День». При этом имитатор 4 размещают в области камеры 1, исключающей влияние имитатора 4 на распределение в камере 1 высокочастотного ЭМП, и соединяют помехозащищенной линией связи с компьютерами управления полеобразующей системой 3 и имитатором 4 дневного освещения.

В качестве имитатора 5 сумеречного освещения преимущественно используют штатные источники (источник) освещения камеры 1 из числа расположенных вне поля зрения светочувствительного датчика 6 испытуемой светотехнической системы АТС 2, интенсивность светового потока которых (которого) $${\overline{Ф}}_{\upsilon 0}$$ формирует освещённость датчика 6 на уровне, обеспечивающем перевод автоматически управляемой светотехнической системы в режим «Сумерки» или «Ночь». При этом формирующие (формирующий) имитатор 5 сумеречного освещения источники (источник) также могут быть выполнены соединёнными помехозащищенным каналом связи с компьютерами управления полеобразующей системой 3 и имитатором 4 дневного освещения.

В случае возможности боковой или фронтально - боковой засветки датчика 6 источниками имитатора 5 сумеречного освещения с уровнем исключающим или затрудняющим перевод автоматически управляемой светотехнической системы в режим «Сумерки» или «Ночь», может быть выполнено принудительное, на период проведения испытаний, блендирование датчика 6 известными из уровня техники способами.

После завершения монтажных работ по установке имитатора 4 дневного освещения выполняют установку камеры (не показана) видеонаблюдения и, если это предусмотрено регламентом испытаний, помехозащищённых светотехнических измерительных приборов (не показаны), а также выполняют их коммутацию с компьютерами управления (камера видеонаблюдения, опционально, может быть выполнена соединённой с персонифицированным монитором).

Заявляемое техническое решение основано на имитации в камере 1 внешних изменяющихся светотехнических условий эксплуатации АТС, сопровождающихся имитацией сложной вариативной внешней электромагнитной обстановки, при которых реализуются алгоритмы автоматического управления светотехническими системами АТС. Для чего в период времени воздействия внешнего ЭМП (сторонней помехи) с заданными параметрами имитируют внешнее светотехническое воздействие на бортовой светочувствительный датчик освещённости (формально, АТС может быть выполнен оснащённым несколькими датчиками), по сигналам от которого светотехническая система АТС, при достаточной её помехоустойчивости, должна изменять свои световые параметры в соответствии с заложенным в систему алгоритмом автоматического управления.

Практическим примером реализации изобретения являются испытания комплекса головного освещения АТС (внешний атрибут - фары ближнего света, дневные ходовые огни) на восприимчивость к ЭМП.

Испытания проводят следующим образом:

1. На первом этапе испытаний АТС 2 в электромагнитной безэховой камере 1 устанавливают режим сумеречного освещения, при этом установленный режим работы источников света имитатора 5 сумеречного освещения поддерживают на последующих этапах испытаний. До момента t₂ времени начала воздействия на бортовой светочувствительный датчик 6 освещённости светового потока Ф_υ(t), формируемого имитатором 4 дневного освещения, на АТС 2 воздействует световой поток Ф^/_υ(t) имитатора 5 сумеречного освещения и устройство 7 автоматического управления световыми параметрами светотехнической системы АТС 2 обеспечивает работу фар ближнего света.

2. На втором этапе испытаний в момент времени (t₁) в камере 1 создают и поддерживают до момента времени t₆, внешнее для АТС 2, высокочастотное ЭМП E(t) с заданными тест-планом испытаний параметрами (частота f, длительность ΔT_эмп, модуляция F_мод(t) и амплитуда Е₀).

3. На третьем этапе испытаний, с задержкой Δt=t₂-t₁≈t₆-t₄, световым потоком Ф_υ(t) имитатора 4 дневного освещения воздействуют на бортовой светочувствительный датчик 6 освещённости. В момент времени t₂ начала воздействия светового потока Ф_υ(t) имитатора 4 дневного освещения на датчик 6 освещенности последний формирует сигнал на выключение ближнего света, который, в соответствии с алгоритмом работы устройства 7 автоматического управления световыми параметрами светотехнической системы испытываемого АТС 2, выключается с задержкой по времени ΔТ=t₃-t₂. Синхронно с выключением ближнего света устройство 7 автоматического управления световым потоком светотехнической системы АТС включает дневные ходовые огни комплекса головного освещения.

4. На четвёртом этапе испытаний в момент времени t₄, с упреждением Δt=t₆-t₄≈t₂-t₁ относительно времени окончания периода ΔT_эмп воздействия ЭМП, выполняют отключение имитатора 4 дневного освещения. Датчик 6 освещенности, вследствие воздействия на него светового потока Ф^I_υ(t) имитатора 5 сумеречного освещения, формирует сигнал на включение ближнего света, который, в соответствии с алгоритмом работы устройства 7 автоматического управления световыми параметрами светотехнической системы испытываемого АТС 2, включается с задержкой по времени ΔТ=t₅-t₄. Синхронно с включением ближнего света устройство 7 автоматического управления световым потоком светотехнической системы АТС выключает дневные ходовые огни комплекса головного освещения.

5. Процесс реализации первого, второго, третьего и четвёртого этапов, сопровождают контролем работоспособности комплекса головного освещения, выполняемым посредством камеры видеонаблюдения, а в случае наличия и посредством светотехнических измерительных приборов; При этом помехоустойчивость канала управления дневными ходовыми огнями к высокочастотному ЭМП проверяют в период времени [t₃; t₅], а канала управления работой ближнего света в периоды времени [t₁; t₃] и [t₅; t₆].

6. После завершения второго, третьего и четвёртого этапов испытаний, вложенных в период ΔT_эмп воздействия ЭМП с заданными, для второго, третьего и четвёртого этапов испытаний параметрами, выполняют отключение генератора сигналов и усилителя радиочастот.

7. Реализуемый в соответствие с пунктами 2 - 6 цикл испытаний повторяют для всех предусмотренных тест-планом вариантов воздействия на АТС высокочастотного ЭМП E(t)

Критерием успеха любого из циклов испытаний на устойчивость светотехнической системы АТС к воздействию ЭМП с заданными параметрами является её функционирование в соответствии с предусмотренным алгоритмом работы в условиях имитации чередующихся сумеречного и дневного освещения.

Предлагаемый в изобретении способ испытаний обеспечивает возможность проведения тестов серийных и перспективных современных светотехнических систем АТС, снабжённых устройствами автоматического управления световыми параметрами, на устойчивость / помехозащищённость к воздействию внешнего высокочастотного ЭМП при изменении внешней, для АТС, освещенности, эквивалентной условиям реальной эксплуатации, и, в случае выявления несоответствия нормативным требованиям своевременно производить их доработку.

Изобретение относится к электромагнитным испытаниям светотехнических систем автотранспортных средств (АТС) с функцией автоматического изменения параметров светового излучения при изменении внешней освещенности к воздействию высокочастотного ЭМП. АТС устанавливают в испытательной камере и ориентируют относительно полеобразующей системы. В процессе испытаний используют расположенные в камере имитаторы дневного и сумеречного освещения. В период времени воздействия внешнего ЭМП с заданными параметрами в камере поочерёдно имитируют сумеречное и дневное освещения. В процессе имитации смены освещённости АТС выполняют наблюдение за изменениями параметров его светотехнической системы и за соответствием этих параметров заложенным в систему алгоритмам автоматического управления. Наблюдение за функционированием светотехнической системы выполняют с использованием камеры видеонаблюдения и/или помехозащищённых светотехнических измерительных приборов. Достигается возможность проведения тестирования светотехнических систем АТС с функцией автоматического изменения параметров светового излучения на устойчивость к воздействию внешнего высокочастотного ЭМП при изменении внешней освещенности. 2 ил.

Способ испытаний светотехнических систем автотранспортных средств в условиях воздействия электромагнитного поля, в котором испытуемое автотранспортное средство, оснащенное светотехнической системой, располагают в защищенной от внешних факторов камере и подвергают воздействию высокочастотного электромагнитного поля с заданными параметрами, создаваемому внешними поле образующими системами, где проверку работоспособности светотехнической системы осуществляют в процессе воздействия внешнего электромагнитного поля, создаваемого полеобразующими системами, отличающийся тем, что в период времени ΔТ_ЭМП воздействия внешним ЭМП (Е(t)), где

$$\begin{array}{l}Е(t)=E_0(2\pi ft)\times F_{мод}(t){;}_{}^{}t\in \left[t_{н.ЭМП};t_{к.ЭМП}\right],\\ \Delta {Т}_{ЭМП}=t_{к.ЭМП}-t_{н.ЭМП}\end{array}$$ , где

Е₀ – амплитуда напряженности электромагнитного поля (В/м);

f – частота несущего колебания;

F_мод(t) – модулирующая функция;

t_н.ЭМП – время начала воздействия электромагнитного поля на заданной несущей частоте;

t_к.ЭМП – время окончания воздействия электромагнитного поля на заданной несущей частоте,

создают внешнее светотехническое воздействие Ф_υ(t) с уровнем освещённости, обеспечивающим выполнение операции автоматической реализации заданной функции управления контролируемой светотехнической системы автотранспортного средства и имеющее следующие параметры:

$${Ф}_{\upsilon }\left(t\right)={Ф}_{\upsilon 0}\times 1(t){;}_{}t=T_{\upsilon 0}\in \left[t_{н.ЭМП}+\Delta t{;}_{}{t}_{к.ЭМП}-\Delta t\right]$$ , где

Ф_{υ 0} – световой поток от внешнего источника, имитирующий внешнее воздействие в период времени воздействия внешнего ЭМП;

1(t) – единичная функция времени;

Δt – задержка времени начала воздействия светового потока от внешнего источника по отношению к началу воздействия внешнего ЭМП или упреждение времени окончания воздействия светового потока от внешнего источника по отношению к окончанию воздействия внешнего ЭМП:

$$\Delta t\le \frac{t_{к.ЭМП}-t_{н.ЭМП}}{3}$$ ,

а в течение времени t ∉ T_υ0

создают инверсное внешнее светотехническое воздействие

$${Ф}_{\upsilon }^{/}\left(t\right)={\overline{Ф}}_{\upsilon 0}\times 1(t)$$ , где

$${\overline{Ф}}_{\upsilon 0}$$ - световой поток от источника, имитирующий воздействие сумеречного освещения в период времени воздействия внешнего ЭМП;

с уровнем, исключающим выполнение операции автоматической реализации заданной светотехнической функции контролируемой светотехнической системы АТС.