1. 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 dokonywaliśmy 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]
2. Wyniki pomiarów
Do naszego zadania przyjęliśmy stałą odległość fotorezystora od komory wynoszącą 55 cm.
A) Dla płaszczyzny poziomej
A) Dla płaszczyzny pionowej
Wnioski
-Na podstawie wyznaczonych 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.
-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.
-Filtry o strukturze plastra miodu zakładane pod soczewkę pozwalają na lekkie zmniejszenie kąta rozwarcia wiązki światła w obu płaszczyznach, jednak kosztem zmniejszenia światłości . Podczas zastosowania filtra czarnego wartości światłości osiągnęły najniższą wartość. Jak wiemy filtr czarny zmniejsza intensywność białego światła, dzięki temu po zmniejszeniu się ilości kolorów, sygnały zachowują swoją barwę. Filtr biały odbija światło przez co kolor nabiera na intensywności, jednak nie tak bardzo jak w przypadku zastosowania filtra czarnego.
-Sygnalizatory LED charakteryzują się silną oraz skupioną wiązką światła (czerwone diody LED osiągały światłość ok. 500 000 kandeli w okolicy punktu 0° , ale znacznie mniej od konwencjonalnych źródeł światła przy kącie 5° i więcej). Zatem ich rozkład światłości jest bardzo niewielki, natomiast zasięg widoczności sygnału jest doskonały. Dobrze spisują się w roli sygnalizatorów gdzie najważniejsze jest szybkie dostrzeżenie sygnału, np. na trasach szybkiego ruchu.
-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. Soczewki pajęczynowe stosowane są w standardowych warunkach drogowych.
-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.
-Sygnalizatory lumiLED są całkowitą odwrotnością techniki LED – dają one równomierny rozkład światła w szerokim zakresie kątów, ich charakterystyka jest bardziej wygładzona niż sygnalizatora z żarówką i soczewką pajęczynową. Są one jednak dość słabe i mogą okazać się niewystarczające w niektórych zadaniach.
Transport-materialy