I. Wprowadzenie
Celem ćwiczenia było zbadanie charakterystyk świetlnych różnych źródeł światła sygnalizatora drogowego w kombinacji z różnymi soczewkami i filtrami. Podstawowym źródłem światła była typowa żarówka z wolframowym żarnikiem, która mogła zostać zastąpiona źródłem światła wykonanym w technice LED lub lumiled. Na obudowę sygnalizatora zakładaliśmy kolejno soczewki o różnych właściwościach oraz dokonawaliśmy pomiarów.
Stanowisko pomiarowe składa się ze źródła światła umieszczonego w komorze sygnalizatora, umieszczonego na podstawie, oraz z fotorezystora oddalonego o zadaną odległość od źródła światła. Komorę sygnalizatora możemy obracać w dwóch płaszczyznach, a fotorezystor przesuwać względem komory.
Zmieniając pochylenie źródła światła odczytywaliśmy rezystancję fotorezystora (czym wyższa rezystancja, tym słabsza (niższa) światłość).
Aby obliczyć światłość (J) stosujemy poniższy wzór:
gdzie:
- kąt odchylenia od osi czujnika [°]
x – odległość czujnika od komory [m]
- rezystancja fotorezystora [MΩ]
II. Wyniki pomiarów
Do naszego zadania przyjęliśmy stałą odległość fotorezystora od komory wynoszącą 65 cm.
A) Dla płaszczyzny poziomej
B) Dla płaszczyzny pionowej
III. Wnioski
Na podstawie obserwacji wykresów charakterystyk źródła światła w zależności od kąta pomiaru możemy zauważyć, że w płaszczyźnie poziomej rozkład światłości jest symetryczny dla obu kierunków. Wynika to z tego, że sygnalizatory są projektowane z możliwością montażu zarówno po prawej, jak i lewej stronie jezdni (oraz na wysięgnikach).
W płaszczyźnie pionowej natomiast rozkład światłości jest niesymetryczny. Jest to spowodowane tym, że kierowcy na sygnalizator zazwyczaj patrzą z dołu (pojazdy osobowe) lub z poziomu sygnalizatora (pojazdy ciężarowe, autobusy). Stąd też większy strumień światła jest skierowany poniżej poziomu sygnalizatora.
Wpływ na przesunięcie punktu maksymalnej światłości w płaszczyźnie pionowej może mieć również niestabilność komory sygnalizatora, z jaką mieliśmy do czynienia (odchylenia od pionu).
Można zauważyć, że największą przepuszczalnością charakteryzuje się soczewka czerwona (światło czerwone powinno być widoczne z daleka), natomiast najmniejszą – zielona (światło zielone jest najsłabsze spośród badanych). Ma to zastosowanie do każdego badanego źródła światła i soczewki.
Soczewka pajęczynowa sprawdza się doskonale jako rozpraszacz źródła światła, wygładzając charakterystykę w obu płaszczyznach.
Soczewka z punktem centralnym, jak sama nazwa wskazuje, zwiększa maksymalną światłość w punkcie centralnym i jego najbliższych okolicach kosztem mniejszej jasności przy większych kątach pomiaru. Podobną zasadę działania ma soczewka skupiająca, jednak za jej pomocą uzyskujemy gładszą charakterystykę względem soczewki z punktem centralnym.
Jako alternatywne źródła światła badaliśmy sygnalizatory wykonane w technice LED oraz lumiled. Sygnalizatory LED charakteryzują się silną oraz skupioną wiązką światła (czerwone diody LED osiągały światłość ok. 900 000 kandeli w okolicy punktu 0° , ale już wartości znacznie mniejsze od konwencjonalnych źródeł światła przy kącie 5° i więcej). Zatem ich rozkład światłości jest bardzo niewielki, natomiast zasięg widoczności sygnału est doskonały. Dobrze spisują się w roli sygnalizatorów gdzie najważniejsze jest szybkie dostrzeżenie sygnału, np. na trasach szybkiego ruchu lub w kolejnictwie.
Sygnalizatory lumiled są całkowitą odwrotnością techniki LED – dają one równomierny rozkład światła w szerokim zakresie kątów, ich charakterystyka jest jeszcze bardzie wygładzona niż sygnalizatora z żarówką i soczewką pajęczynową. Są one jednak dość słabe i mogą okazać się niewystarczające w niektórych zadaniach.
Filtry o strukturze plastra miodu zakładane pod soczewkę pozwalają na lekkie zmniejszenie kąta rozwarcia wiązki światła w obu płaszczyznach, jednak kosztem zmniejszenia całkowitej światłości (dla czarnego filtra) lub jej zwiększenia (dla filtra białego). Błędy pomiarowe z naszej winy również mogą mieć wpływ na ocenienie wpływu filtrów na światłość sygnalizatora.
Transport-materialy