Позакласний захід " освітлення автомобіля"

Позаурочний захід «Освітлення автомобіля»

Мета:   повторити знання учнів з будови приладів освітлення автомобіля (фари, габаритних ліхтарів, центрального перемикача світла і т.д.),  формувати навички пошукової роботи, аналізу інформації з різних предметів, розвивати творче мислення, вміння ставити та вирішувати проблеми виробничого характеру, створити для кожного учня ситуацію успіху та умови для розвитку інтелекту  виховувати культуру  мови, інтерес до вивчення технічних наук, усвідомлене розуміння необхідності дотримання вимог безпеки праці, навички колективної праці.

Обладнання: слайди, презентація, мультимедійний проектор, комп’ютер.

Міжпредметні зв’язки: матеріалознавство, професійно-практична підготовка, охорона праці та безпеки життєдіяльності, інформатика, фізика, математика, хімія.

Презентація. Слайд № 1 (Тема та девіз уроку)

Засновник американської автомобільної компанії «Форд» Генрі Форд говорив:

«Збиратися разом – це початок.

Триматися разом – це процес.

Працювати разом – це успіх».

Тому давайте попрацюємо разом і успішно на уроці.

Презентація. Слайд № 2

(Розв’язування кросворду)

1. Основний елемент будь – якого оптичного приладу (Лінза)
2. Прилад для вимірювання сили струму в колі (Амперметр)
3. Розділ фізики, що вивчає явища, пов’язані з поширенням електромагнітних хвиль видимого діапазону та їхньою взаємодією з речовиною (Оптика)
4. Пластини виготовлені з пористих пластмас (міпори або міпласта) для ізоляції позитивних та негативних пластин в акумуляторній батареї (Сепаратори)
5. Основний вузол стартера (Редуктор)
6. Основний агрегат пускової системи двигуна, що розкручує його вал до частоти обертання, необхідної для запуску (Стартер)
7. Пристрій  для подачі транспортними засобами звукових сигналів, а також сам такий сигнал (Клаксон)
8. Пристрій, який використовують для визначення кількості оборотів обертових деталей працюючого двигуна автомобіля (Тахометр)

Викладач  :

 Сьогодні ми ознайомимось з пристроями, які допомагають нам безпечно пересуватись під час сутінків та вночі. Прилади освітлення.

Презентація. Слайд № 3

Викладач  :

Прилади освітлення призначені для освітлення дороги, передачі інформації про габарити автопоїзда при передбачуваному або здійснюваному маневрі, гальмуванні, русі заднім ходом, для освітлення номерного знака, кабіни, салону кузова, контрольно-вимірювальних приладів, підкапотного простору тощо. Прилади освітлення повинні забезпечувати бажану видимість і необхідну інформативність у широкому діапазоні відстаней за різних погодних умов.

Презентація учнів. Слайд № 4

З історії створення освітлення для автомобіля

Найперші автомобілі - моторні екіпажі - успадкували системи освітлення від карет, що представляли собою прості ліхтарі, вогонь у яких підтримувався або восковими свічками, або невеликими пальниками. Потім їх замінили карбідні або ацетиленові системи, що освітлювали дорогу палаючим газовим полум'ям. Увімкнення таких фар був цілим ритуалом.

Ситуацію виправило впровадження лампи розжарення. Перша автомобільна лампа такого типу була запатентована ще в 1899 році французькою фірмою Bassee & Michel. А другою інновацією виявилася поява системи Bosch-Light, що дозволила системі освітлення працювати по замкнутому циклі без залежності від зарядних станцій, що застосовувалася у системі освітлення фірмою Bassee & Michel.

Дослідження почалися ще в 1910 році, і вже через три роки вони увінчалися появою системи освітлення Bosch-Light, що складається з фар, генератора, акумуляторної батареї й реле-регулятора для керування підзарядкою батареї. Система виявилася настільки вдалою, що вже за рік було продано більше трьох тисяч комплектів для установки на автомобілі.

1930-й рік ознаменувався появою протитуманних вогнів і фар дальнього світла. Збільшення числа автомобілів і щільності потоків у містах зажадало виробництва покажчиків поворотів семафорного типу, а також гальмових сигналів. І після Другої Світової війни концерн довгий час продовжував залишатися одним із провідних виробників систем освітлення для транспортних засобів. Впровадження у виробництво фар термопластики дозволило втілити в життя багато дизайнерських ідей начебто вмонтованої в кузов світлотехніки. Так, в 1957 році фірма Bosch почала виробництво єдиної системи з фар ближнього й дальнього світла, стоянкових і парковочних ліхтарів і сигналів повороту в одному об'єднаному блоці.

Презентація. Слайд № 5-7

Викладач  :

Прилади освітлення автомобіля

Прилади освітлення, встановлювані на автомобілі, можна розділити на прилади зовнішнього освітлення і світлової сигналізації та прилади внутрішнього освітлення.

До приладів зовнішнього освітлення і світлової сигналізації відносяться фари головного освітлення, протитуманні фари, лампи-фари, підфарники, задні ліхтарі, світлові покажчики повороту і ліхтарі освітлення номерного знака.

До приладів внутрішнього освітлення відносяться лампи освітлення приладів, підкапотна лампа, переносна лампа, ліхтар освітлення вантажної платформи, плафони кабіни водія, підніжок, інструментальної шухляди тощо.

Для керування приладами освітлення існують ручні і ножні перемикачі й окремі вимикачі приладів внутрішнього освітлення.

У приладах освітлення джерелом світла є електрична лампа.

Викладач фізики:

З фізики ми знаємо, що лампа розжарення — освітлювальний прилад, в якому світло випромінюється тугоплавким провідником, нагрітим електричним струмом до розжарення.

У лампі розжарення використовується ефект нагрівання провідника (нитки розжарення) при протіканні через нього електричного струму.

Ми з вами знайомились з лампами розжарювання, які зараз  поділили за порядком зростання ефективності. Виділені типи ламп використовуються в автомобілях:

• Вакуумні
• Аргонові
• Криптонові (приблизно на 10% яскравіші за аргонові)
• Ксенонові (в 2 рази яскравіші за аргонові)
• Галогенні (в 2,5 рази яскравіші за аргонові, великий термін служби)
• Галогенні з двома колбами (ефективніший галогенний цикл за рахунок кращого нагріву внутрішньої колби)
• Ксенон-галогенні (найбільш ефективний наповнювач, до 3-х разів яскравіше за аргонові)
• Ксенон-галогенні з відбивачем ІЧ випромінювання
• Лампи розжарювання з покриттям, що перетворює ІЧ випромінювання у видимий діапазон.

Презентація. Слайд № 8-9

Викладач  :

Лампи виготовляються газонаповненими і пустотними. Лампа головного освітлення (мал. 1.1, а) складається з цоколя 6 із фланцем 5, колби 1, заповненої інертним газом, вольфрамових ниток розжарювання дальнього 2 і ближнього 3 світла й екрана 4. Для одержання двох світлових потоків дальнього і ближнього світла нитку 2 розташовують у фокусі відбивача, а нитку 3 – поза його фокусом.

Мал. 1.1. Лампи, які використовуються у фарах:

а – з цоколем 2ФД-42; б – з цоколем Р451 -41;

в - галогенна для протитуманних фар;

г – галогенна для фар головного освітлення;

1 – колба; 2,3 – нитки розжарювання дальнього і ближнього світла;

4 – екран; 5 – фокусний фланець; 6 – цоколь; 7 – виводи

Лампи із силою світла до 3 кд випускаються пустотними і складаються з металевого цоколя, скляного балона, вольфрамових ниток розжарювання і контактів. Лампи бувають одно- і двонитковими. В однонитковій лампі (мал. 1.1, в) всередині балона є одна нитка розжарювання, один кінець якої припаяний до цоколя 6, тобто до маси, а інший виведений до ізольованого контакту 7 на торці цоколя. У двонитковій лампі (мал. 1.1, а, б, г) всередині балона є дві нитки, у яких два кінці з'єднані між собою і приєднані до цоколя, а інші кінці виведені до двох ізольованих контактів на торці цоколя.

В екранованих лампах спіраль ближнього світла захищена спеціальним екраном і розташовується зліва і вище оптичної осі рефлектора, що забезпечує освітлення в основному правої сторони дороги й узбіччя. Лампи в патронах освітлювальних приладів кріпляться за допомогою фланця або двох штифтів.

Для освітлення приладів найчастіше застосовують лампи із силою світла від 1 до 2 кд. Плафони і підкапотні ліхтарі оснащені лампами із силою світла в 3–6 кд. Лампи, призначені для освітлення кузова, номерного знака, контрольних приладів і сигналізації, встановлюють у патронах з ручним ввімкненням струму або з вимикачем, зблокованим з яким-небудь механізмом.

Однониткові лампи позначаються А12–21 або А24–21, а двониткові – А12 – (45 + 40) і т.д. Буква А вказує, що лампа автомобільна, цифри 12 або 24 – їхня номінальна напруга, 21 і (45 + 40) – потужність кожної нитки розжарювання лампи.

 Широко застосовуються галогенні лампи, особливістю яких є наявність у колбі парів галогену (найчастіше парів йоду або брому). Галогенні лампи відрізняються меншими розмірами колби, підвищеною приблизно в 1,5–2 рази яскравістю і збільшеною на 20–30% освітленістю дороги.

Презентація. Слайд № 10-11

Викладач фізики: З фізики відомо, що коли промінь світла проходить через фокус параболоїда, то після відбиття від внутрішньої поверхні відбивача він вийде паралельно осі. Тому для одержання найбільшої дальності дії фари, її конструюють таким чином, щоб одна нитка розжарювання лампи розташовувалась у районі фокуса.

Щоб бачити дорожні знаки, фари автомобіля побудовані так, що освітлюють дорогу перед ним. Для безпеки руху непогано було б мати ще одну фару, яка змогла б світити вгору і вбік, освітлюючи дорожні знаки, які стоять на обочині. Для цього на внутрішній стороні скла роблять виступ у вигляді призми.

Призма розташована так, що при перемиканні на ближнє світло від фари частина променя світла відхиляється вбік і вгору, освітлюючи дорожні знаки  на відстані 25 м від автомобіля.

Під час руху вночі око водія пристосовується (адаптується) до освітленості дороги, що забезпечують фари. Якщо назустріч йому рухається інший автомобіль і світло його фар потрапляє на очі водія, то захисний «механізм» ока зменшує діаметр зіниці і кількість світла, що попадає на сітківку, зменшується. Це явище надзвичайно небезпечне і тому обидва водії повинні під час зустрічного роз'їзду вмикати інший режим освітлення, так зване ближнє світло, при якому світло від фари не потрапляє в очі водія зустрічного автомобіля.

Презентація учнів. Слайд № 12-13

Ближнє світло забезпечує освітлення дороги і правого узбіччя при мінімальному осліпленні зустрічного водія. На мал. 1.2. показано схему формування пучка дальнього і ближнього світла фар «європейського» типу.

Мал. 1.2. Хід променів у фарі:

1 – відбивач; 2 – лампа; 3 – нитка розжарювання дальнього світла; 4 – нитка розжарювання ближнього світла; 5,6 – екрани

Екран 5 розташований всередині колби лампи 2 у безпосередній близькості від нитки ближнього світла 4 і перекриває нижню частину відбивача 1 від попадання на нього світлового потоку. Оскільки нитка 4 виведена з фокуса вперед по осі, то вихідний світловий пучок відхиляється вниз і не засліплює зустрічного водія. Нитка 3 дальнього світла розташована в районі фокуса відбивача. Екран 6 встановлюється у відбивачі для того, щоб перекрити світло, що йде від лампи безпосередньо на розсіювач. Таким чином, розсіювач перерозподіляє світловий потік, який поданий відбивачем. Екран 5 разом з розсіювачем формує світлотіньову межу. На дорозі світлова пляма виглядає так, як показано на мал. 1.3, а.

Фари головного освітлення встановлюють на транспортні засоби в різних комбінаціях: дві фари з круглим або прямокутним оптичним елементом і чотири фари з круглим оптичним елементом. Чотирифарне освітлення засноване на оптимальному розподілі дальнього і ближнього світла двома типами фар.

Мал. 1.3. Світлові плями на дорозі при ближньому світлі фар

Викладач фізики: Вивчаючи закони відбивання та заломлення світла на уроках фізики ми проводили дослід і будували утворення тіні й напівтіні, які зараз використовуємо для отримання світлових плям на дорозі від фар автомобіля.

В експлуатації зустрічається ще «американська» система світлорозподілу. Ближнє світло в ній створюється за рахунок зміщення нитки у фокусній площині вгору і вліво, таким чином світловий потік випромінюється в основному вниз і вправо, виключаючи тим самим випромінювання в напрямку очей водія зустрічного транспорту Світлова пляма на полотні дороги при ближньому світлі з «американською» системою світлорозподілу показана на мал. 1.3, б.

Презентація. Слайд № 14

Викладач  :

Круглі фари. Основними елементами круглої фари (мал. 1.4.) є оптичний елемент і штампований корпус 9. Оптичний елемент, укріплений за допомогою ободка 2 і гвинтів на установлювальному кільці 10, складається з відбивача 5, розсіювача 3, лампи 4 і патрона 13. До корпусу фари установлювальне кільце 10 притиснуте трьома пружинами 14, що дозволяють змінювати положення кільця 10 при регулюванні напрямку світлового потоку. Регулювання виконують гвинтами вертикального 8 і горизонтального 15 наведення.

Більшість фар мають напіврозбірний оптичний елемент. Відбивач 5 такого елемента являє собою параболічну чашу, внутрішня поверхня якої покрита тонким шаром алюмінію і відполірована до дзеркального блиску. Джерелом світла є двониткова лампа розжарювання 4, нитка Д дальнього світла якої має потужність 50 Вт і розташована у фокусі відбивача, а нитка Б ближнього світла має потужність 14–40 Вт і виведена з фокуса нагору і вліво, у результаті чого відбивач направляє промені світла вниз і вправо.

Такі оптичні елементи називаються елементами асиметричного світлорозподілу, при якому не тільки зменшується можливість осліплення зустрічних транспортних засобів, але й поліпшується освітленість правого боку дороги.

Мал. 1.4. Кругла фара:

1 – гвинт; 2,7 – обідок; 3 – розсіювач; 4 – лампа; 5 – відбивач; 6 – прокладка; 8, 15 – регулювальний гвинт; 9 – корпус; 10 – кільце установлювальне; 11 – провід; 12 – колодка; 13 – патрон; 14 – пружина

До цоколя двониткової лампи припаяний фланець, що забезпечує правильну установку лампи в оптичному елементі. Лампу закріплюють на відбивачі 5 у патроні 13. Цоколь лампи через відбивач 5 і провід 11 з'єднаний з «масою», а її контакти за допомогою патрона 13 і колодки 12 – із проводами, приєднаними до мережі.

Розсіювач 3 являє собою опукле рифлене скло, за допомогою якого світловий потік оптичного елемента трохи розсіюється, забезпечуючи достатню освітленість узбіч дороги, а також її полотна перед автопоїздом, що рухається. Розсіювач 3 кріпиться до відбивача 5 загнутими зубцями, рівномірно розташованими по колу останнього. Для захисту від потрапляння пилу і вологи всередину оптичного елемента служить гумова прокладка 6, затиснута між краями відбивача і розсіювача.

Оптичний елемент у корпусі фари кріплять за допомогою обідка 7, що з'єднується з корпусом гвинтами 1.

Презентація учнів. Слайд № 15

Прямокутні фари. Порівняно з круглою фарою прямокутна дає великі кути розсіювання світлового потоку при кращій освітленості полотна дороги і меншу освітленість у напрямку очей водія зустрічних транспортних засобів, що значною мірою підвищує безпеку руху (мал. 1.5).

Мал. 1.5 Прямокутна фара:

1 – лампа стоянкового світла; 2 – корпус; 3 – пружина пластинчаста; 4 – провід;

5 – колодка; 6 – пружина; 7 – відбивач; 8 – лампа основна; 9 – корпус; 10 – заклепка; 11 – пластина; 12 – обідок; 13 – розсіювач; 14 – гвинт; 15 – гвинт регулювальний; 16 – прокладка ущільнююча

Обідок 12 фари разом зі склом розсіювача 13 кріпиться до корпусу 2 фари гвинтами 14 і пластинами 11, установленими на заклепках 10. Між обідком і корпусом фари, а також розсіювачем і корпусом 9 оптичного елемента встановлені ущільнювальні прокладки 16. У цих фарах встановлюють основну лампу 8 з екранованою ниткою ближнього світла і лампу стоянкового світла 1. Параболічний відбивач 7 має зрізи верхньої і нижньої частин.

Для регулювання світлового потоку передбачені регулювальні гвинти 15. Фланець основної лампи 8 пружиною 6 щільно кріпиться в патроні. Електричний ланцюг лампи стоянкового світла замикається пружною пластинчастою пружиною 3. До сполучної колодки 5 кріпляться проводи 4.

Нині значного поширення набули фари з асиметричним розташуванням ближнього світла. Ці фари забезпечують кращу освітленість правої частини дороги і зменшують можливість осліплення водіїв зустрічних транспортних засобів. Це досягається розташуванням нитки ближнього світла вище і зліва оптичної осі відбивача, установкою екрана перед ниткою ближнього світла і поліпшеним світлорозподілом розсіювача.

Презентація. Слайд № 16

Викладач  :

Протитуманні фари. У цих фарах застосовано спеціальну форму лінз розсіювача і спеціальний відбивач, у результаті чого світловий потік фари має великий кут нахилу вниз і широко розсіюється в сторони, що забезпечує гарне освітлення дороги під час руху при тумані, завірюсі, чи сильному дощі. Будова протитуманної фари подібна основній (рис. 1.6 а).

Рис. 1.6. Спеціальні фари:

а – протитуманна фара; б – лампа-фара; 1 – розсіювач; 2 – гумова прокладка; 3 – обідок;

4 – установочне кільце; 5 – рефлектор; 6 – екран з утримувачем; 7 – лампа; 8 – патрон; 9 – вивід пружинного контакту; 10 – гвинт для регулювання фари; 11 – вольфрамові спіралі розжарювання; 12 – виводи спіралей

На деяких автомобілях встановлюється оптичний елемент, що називається лампа-фара. У лампі-фарі відбивач і розсіювач з'єднані герметично, а внутрішній простір, заповнений інертним газом, є колбою для ниток розжарювання.

Інертний газ зменшує швидкість випаровування матеріалу нитки, яке виникає при цьому. Втрати тепла за рахунок теплопровідності зменшують шляхом вибору газу до складу якого входять молекули з великими значеннями молекулярної маси. Суміш азоту з аргоном є прийнятим компромісом у сенсі зменшення собівартості. Дорожчі лампи містять криптон чи ксенон

Підфарники призначені для позначення габаритів автомобілів.

Презентація. Слайд № 17

Викладач фізики: Для чого на фарах і вітрових вікнах автомобілів встановлюють поляроїди? Що це за пристрої? На якому фізичному явищі засновано їх дію?

Поляроїди – це плівки із особливих кристалів. Вони пропускають світлові хвилі з коливаннями, які лежать тільки в одній площині і захищають очі водіїв від засліплення фарами зустрічних автомобілів. Якщо на всіх автомобілях встановити поляроїди, то світлові коливання, які випромінюються фарами зустрічних машин, будуть перпендикулярні до вітрового скла, яке пропускає коливання, а це означає, що зустрічне світло буде гаснути, відповідно водій його не побачить. Зустрічні машини водій зможе розрізнити тільки в світлі фар свого автомобіля.

Знаки на склі розсіювача означають:

С — фара відповідає міжнародним вимогам щодо ближнього й дальнього світла;

Е2— знак офіційного затвердження для фар із європейським асиметричним світлорозподілом (європейський стандарт).

Презентація учнів. Слайд № 18

Інтерактивна вправа «Екологічне дослідження»

1. Чому червоний колір для стопів автомобіля та світлофора прийнято як сигнал небезпеки?

Довгі світлові хвилі розсіюються слабіше ніж короткі. За розрахунками англійського фізика Джорджа Рєлея інтенсивність розсіяного світла обернено пропорційна четвертому степеню довжини хвилі, якщо розсіяні частинки малі порівняно з довжиною світлової хвилі. Відповідно червоні промені розсіюються в повітрі слабше фіолетових майже в 16 разів, тому червоний сигнал видно далі, ніж сигнал іншого кольору. З трьох кольорів світлофора саме він розташовується зверху і вважається сигналом  небезпеки. Промені червоного кольору в стопах поворотів автомобіля мають найбільшу довжину хвилі і розходяться з найменшими втратами. Видно цей сигнал далі від інших, це особливо важливо за умови поганої видимості.

Презентація учнів. Слайд № 19

2. На катафотах автомобіля та попереджувальних дорожних знаках ставлять плівки, що складаються із ребристих пластинок скла, як показано на малюнку. Для чого їх встановлюють?

Коли світло фар автомобіля падає на знак, то воно дуже добре відбивається назад, потрапляючи в очі водієві. Внаслідок цього знак видно чітко. Цей знак складається із багатьох маленьких призм повного відбивання. Тому промені світла, двічі відбиваючись від катетних граней, повертаються назад.

Катафот це прилад для покращення розпізнавання об'єктів при поганому освітленні, підвищує безпеку перевезень. Місцем винайдення катафоту прийнято вважати Великобританію. Катафот є оптичним ретрорефлектором, побудованим з використанням властивостей кутового відбивача.

Найчастіше катафоти застосовують у велосипедах та автотранспорті для позначення габаритів. Катафоти виготовляють зі скла чи пластмаси.

Презентація учнів. Слайд № 20

3. Останнім часом на автомобілях почали використовувати світлодіодні лампи. Чим вони кращі за звичайні?

Світлодіодні лампи для автомобіля можна встановлювати в габарити, підсвічувати номери, задній хід, поворотники або стоп-сигнали, а також використовувати для підсвічування салону, моторного відсіку і багажника.

Вибрати світлодіодні лампи для автомобіля можна самих різних конфігурацій, функціонального призначення та дизайну.  Це можуть бути штатні світильники та спеціальні лампи для додаткового освітлення. Діоди бувають абсолютно стандартного вигляду і ексклюзивного дизайну. Конфігурації ламп також істотно відрізняються один від одного. Вже не кажучи і різноманітності колірної гами світла.

Діоди дозволяють проводити світловий тюнінг на будь-який смак самостійно, не звертаючись за допомогою в дорогі авто майстерні.

Переваги світлодіодів перед звичайними лампами

1. Світлодіодні лампи для автомобіля дають дуже яскраве світло і збільшують потік світловипромінювання.
2. Економічні з точки зору споживаної енергії. 
3. Діоди характеризуються відсутністю елементів нагрівання
4. Термін експлуатації при правильному підборі в порівнянні з іншими видами ламп набагато разів більше

Висловіть свою думку про сьогоднішній  захід. Вправа «Мікрофон»

Перелік використаної літератури

1. Костів Б.Ф. Експлуатація автомобільного транспорту: Підручник. – Львів: Світ, 2004. – 496 с.; іл
2. Лауш П.В. Техническое обслуживание и ремонт машин. – К.: Высшая школа, 1989. – 350 с.
3. Полянський С.К. Будівельно-дорожні та вантажопідіймальні машини. – К.: Техніка, 2001. – 624 с.
4. Строков О.В. Технічне обслуговування та ремонт вантажних і легкових автомобілів, автобусів. – К.: Грамота, 2005
5. Родичев В.А., Родичева Г.И. Тракторы и автомобили – М.: Высш. школа, 1982. – 320 с.