Blinkgeber
Der Blinkgeber dient zum rhythmischen Ein- und Ausschalten von Blinkleuchten. Im bekanntesten Fall sind Blinkgeber Bestandteil des Fahrtrichtungsanzeigers. Für die genaue Funktion des Blinkgebers gibt es in den einschlägigen Gesetze genaue Vorschriften, wie beispielsweise für Deutschland in der StVZO oder für Österreich im KFG spezielle Ausrüstungsvorschriften.
Grundlagen
Der häufigste Anwendungsfall für einen Blinkgeber ist das Schalten von Signallampen, beispielsweise in der Eisenbahn- oder Kraftfahrzeugtechnik. Üblicherweise wird bei der Konstruktion darauf geachtet, dass die Schaltvorgänge als deutliches Klicken hörbar sind und/oder die Funktion akustisch signalisiert wird. Das laute Ticken ist keine Fehlkonstruktion, sondern eine erwünschte Eigenschaft.
Blinkgeber sind für eine bestimmte Spannung und einen bestimmten Strom ausgelegt. Bei Austausch ist zu beachten, dass die Leistung und die Anzahl der Lampen zu den Daten des Blinkgebers passen. Sehr alte Kraftfahrzeuge und manche Zweiradfahrzeuge haben leistungsschwächere Blinklampen oder andere Bordnetzspannungen (6 Volt) als heute üblich (12 Volt teilweise 24 Volt), dies ist beim Ersatz eines Blinkgebers zu berücksichtigen.
Aufbau und Funktion
Jeder Blinkgeber besteht aus einem Impulsgeber und einem Leistungsschalter. Der Leistungsschalter kann entweder ein Relaiskontakt oder auch ein Thyristor sein. Der Blinkgeber wird mit der Klemme 15, dem sogenannten Zündungsplus, verbunden und ist nach dem Einschalten des Zündanlassschalters betriebsbereit. Zwischen Blinkgeber und Blinkleuchten ist der Fahrtrichtungsschalter geschaltet. Dies ist ein Wechselschalter mit drei Schaltstellungen: Ein-Aus-Ein. Durch die Nullstellung des Schalters wird gewährleistet, dass der Blinkgeber erst arbeitet wenn der Fahrtrichtungsschalter in eine der beiden Fahrtrichtungen, links oder rechts, geschaltet wird. Durch diese Schaltung ist ein zusätzlicher Einschalter für den Blinkgeber nicht erforderlich.
Einige Hersteller weichen von diesem Standardaufbau leicht ab. Bei diesen "Blinkanlagen" verläuft die Verschaltung zunächst vom Zündungsplus zum Fahrtrichtungsschalter, dann über den Blinkgeber und danach zu den jeweiligen Blinklampen. Für diese Schaltungsvariante ist ein Blinkgeber mit zwei Kreisen erforderlich.
Während Bimetallblinkgeber noch mit zwei Anschlusskontakten auskommen, benötigen andere Blinkgeber drei oder mehr Anschlusskontakte. Es gibt Blinkgeber, dies sind insbesondere kombinierte Blinkgeber mit Zweikreis-Kontrolle, die bis zu acht Anschlusskontakte haben. Die Masseverbindung wird bei Blinkgebern mit Metallgehäuse über das Gehäuse verbunden. Bei Blinkgebern mit Kunststoffgehäuse wird ein separater Anschlusskontakt benötigt.
Unterschiedliches Blinken
An Kraftfahrzeugen wird unterschieden zwischen zwei Blinkarten:
- Fahrtrichtungsblinken
- Warnblinken
Unter Fahrtrichtungsblinken versteht man synchrones Blinken der Blinkleuchten einer Fahrzeugseite, unter Warnblinken versteht man synchrones Blinken aller Blinkleuchten am Fahrzeug. Diese beiden Blinkarten lassen sich mit nur einem konventionellen Blinkgeber nicht realisieren. Bei konventionellen Blinkgebern ist für das Warnblinken meistens ein zweiter Blinkgeber erforderlich. Insbesondere bei Fahrzeugen aus den sechziger Jahren waren serienmäßig keine Warnblinkgeber vorhanden und mussten später nachgerüstet werden. Später wurden bei Neufahrzeugen serienmäßig Blinkgeber und Warnblinkgeber eingebaut. Dabei schaltet der Fahrtrichtungsschalter den Blinkgeber für das Richtungsblinken und der Warnblinkschalter den Blinkgeber für das Warnblinken.
Die beiden Blinkgeber mussten so über einen Schaltkontakt verriegelt werden, dass das Warnblinken Vorrang hatte. Wurde der Blinkgeber für das Richtungsblinken nicht über den Schaltkontakt des Warnblinkergeber verriegelt kam es beim Betätigen des Warnblinkgebers und gleichzeitiger Betätigung des Fahrtrichtungsschalter zu einer gegenseitigen Beeinflussung der Blinkfrequenz. Serienmäßig eingebaute elektronische Blinkgebern sind kombinierte Blink- Warnblinkgebers und machen den Einbau eines zweiten separaten Blinkgebers überflüssig. An der Betätigung für die beiden Funktionen hat sich dabei nichts geändert.
Blinkgebertypen
Im Laufe der Jahre wurden bereits verschiedene Blinkgeber konstruiert und eingesetzt. Dies sind unter anderem:
- Bimetallblinkgeber
- Hitzdrahtblinkgeber
- Pneumatische Blinkgeber
- Elektronische Blinkgeber
- Digitale Blinkgeber
Bimetallblinkgeber
Die ersten Blinkgeber benutzten zur Zeitverzögerung des Anzugs und Abfalls einen Bimetallstreifen, welcher von einer Heizwicklung aufgeheizt wurde. Der Bimetallkontakt ist als Öffnerkontakt ausgeführt und mit der Heizspule in Reihe geschaltet. Deshalb benötigen diese Blinkgeber auch nur zwei Anschlüsse. Bei ausgeschalteten Fahrtrichtungsschalter ist das Bimetall kalt und der Öffnerkontakt geschlossen.
Bei betätigtem Fahrtrichtungsschalter fließt nun ein Strom über den Bimetallstreifen, die Heizwicklung und die Blinklampen. Die Heizwicklung erwärmt sich und somit auch den Bimetallstreifen. Die Folge davon ist, dass der Öffnerkontakt nach einigen Sekunden durch das sich biegende Bimetall geöffnet wird und somit sowohl die Blinkerlampen als auch die in Reihe liegende Heizwicklung stromlos werden. Der geöffnete Schaltkontakt unterbricht nun den Stromfluss bis zur Abkühlung des Bimetallstreifes. Nach Abkühlung des Bimetalls schließt sich der Schaltkontakt wieder und der Vorgang wiederholt sich periodisch.
Kennzeichnend für diese Art von Blinkgeber ist, dass das erste Blinkintervall länger dauerte als die nachfolgenden und das ein Ausfall einer Blinklampe durch eine deutlich höhere Blinkfrequenz zu erkennen ist. Heute findet der Bimetallblinkgeber nur noch in historischen Kraftfahrzeugen, sogenannten Oldtimern, Verwendung.
Hitzdrahtblinkgeber
Hitzdraht-Blinkgeber funktionieren so: Im Ruhezustand sind ein Heizdraht, eine Magnetspule und die zu schaltende Lampe in Reihe geschaltet. Der Widerstand des Heizdrahtes ist so groß, dass der durch die Glühlampe fließende Strom zu klein ist um sie zum Leuchten zu bringen. Vor der Magnetspule befindet sich ein Anker, welcher vom straff gespannten Heizdraht von der Spule fern gehalten wird.
Durch den Stromfluss erhitzt sich nun der Draht, dehnt sich aus und ermöglicht dem Anker, sich vom Magnetfeld der Spule immer mehr anziehen zu lassen. Am Ende dieser Bewegung erreicht der Anker einen Schaltkontakt welcher den Heizdraht kurzschließt. Nun fließt der Strom nur noch durch die Spule zur Glühlampe. Die Glühlampe leuchtet auf, da der Spannungsverlust an der Spule nur gering ist. Während die Magnetkraft der nun vom starken Lampenstrom durchflossenen Spule den Anker weiterhin anzieht, kühlt sich der Heizdraht ab und hat das Bestreben, sich wieder zu verkürzen. Nach ausreichend starker Abkühlung zieht sich der Heizdraht so stark zusammen, dass er den Anker von der Spule wegziehen kann und den Kontakt öffnet. Die Lampe erlischt und der Vorgang beginnt von neuem.
Es gibt Hitzedraht-Blinkgeber, die mit der Hellphase beginnen und solche, die mit der Dunkelphase beginnen. Bei Blinkgebern die mit einer Dunkelphase beginnen, wird dieser Effekt durch eine Besonderheit der Glühlampe gemindert. Glühlampen sind Kaltleiter und haben im ausgeschalteten Zustand einen rund zehn mal kleineren Widerstand als in Betrieb. Die beim Einschalten des Blinkgebers kalte Glühlampe zieht einen wesentlich höheren Strom und lässt den Heizdraht schneller ausdehnen, sodass der Blinkgeber in der gesetzlich vorgeschriebenen Zeit auf die Hellphase schaltet. Während des regulären Blinkbetriebes kühlt sich die Glühlampe nie vollkommen ab und ihr Kaltleiterverhalten kommt weniger zum Tragen.
Nachteilig bei diesen Blinkgebern ist, dass sie sehr Unterspannungsempfindlich sind. Dies wirkt sich insbesondere bei älteren Fahrzeugen aus, bei denen die Übergangswiderstände an den Kontakten etwas größer geworden sind. Durch die Unterspannung sinkt die Blinkfrequenz des Blinkgebers ab. Um diesen Nachteil auszugleichen, haben einige Hitzdrahtblinkgeber eine Justierschraube für den Heizdraht. Diese Justierschraube befindet sich hinter dem Isolierträger und ist über ein Bohrloch im Isolierträger zu erreichen. Um die Mechanik des Blinkgebers vor Feuchtigkeit zu schützen ist das Bohrloch normalerweise mit einem Klebestreifen verschlossen. Allerdings ist das Einstellen der richtigen Blinkfrequenz mittels der Justierschraube nicht einfach und sollte einem Fachmann überlassen werden.
Pneumatische Blinkgeber
In den 1960er Jahren gab es auch Blinkgeber mit pneumatischer Schaltverzögerung. Bei diesen Blinkgebertyp wurde ein kleiner Kolben durch eine vom Lampenstrom durchflossene Spule in einen Zylinder hineingezogen, bis dieser einen Anker zum Umschalten brachte, und damit den Lampen- und Spulenstrom unterbrach. Eine Feder drückte dann den Kolben aus dem Zylinder wieder heraus, bis der Strom erneut eingeschaltet wurde. Der Anker wird von der Magnetspule im Wechsel angezogen und wieder losgelassen.
Der Anker steuert dabei die Kontakte für den Blinklampenstrom. Im Prinzip arbeitet so ein Blinkgeber wie ein Horn. Die Frequenz des schwingenden Ankers war für die Blinkleuchtensteuerung allerdings viel zu hoch. Aus diesem Grund wurde bei diesem Blinkgeber die Ankerbewegung durch eine Luftdüse gebremst. Dabei verzögerte die Luftdüse die vom Kolben verdrängte Luft und dämpfte hierbei die Bewegung des Kolbens. Von dieser sogenannten Luftbremse hat dieser Blinkgeber die Bezeichnung "pneumatisch" erhalten.
Pneumatische Blinkgeber sind weitestgehend belastungsunabhängig. Das Besondere dieses Blinkgebertyps war die universelle Einsetzbarkeit bei unterschiedlichen Bordnetzspannungen, z. B. bei Pneutron Typ AB 16: 2 bis 6 × 26 W an 6 oder 12 V. Sie wurden jedoch nur in geringem Maße, überwiegend als Warnblinkgeber eingesetzt. Diese Technik wurde aber schnell von elektronischen Blinkgebern abgelöst.
Elektronische Blinkgeber
Ab Ende der 1960er Jahre wurden Blinkgeber mit einem elektronischen Impulsgeber verwendet. Dieser besteht entweder aus diskreten Bauteilen oder einer integrierten Schaltung (z.B. Timer-IC Typ NE 555). Für den Aufbau mit diskreten Bauteilen werden Widerstände, Kondensatoren und Transistoren zu einem sogenannten astabilen Multivibrator verschaltet. Als Leistungsschalter werden meistens Relais, manchmal auch Thyristoren, verwendet.
Fällt eine der Glühlampen aus, so wird der über den Blinkgeber fließende Strom geringer. Dies erkennt die eingebaute Kontrollschaltung und verdoppelt die Blinkfrequenz. Elektronische Blinkgeber sind sehr frequenzkonstant und temperatur- und spannungsunempfindlich. So arbeiten Blinkgeber für 12 Volt Spannung auch noch bei 9 Volt einwandfrei. Dadurch haben diese Blinkgeber auch im Pannenfall bei stark abgefallener Bordnetzspannung einen konstanten Blinkrhythmus.
Etwa seit Ende der 1990er Jahre wurden diese separaten Blinkgeber durch in die zentrale Fahrzeugelektrik integrierte Lösungen ersetzt.
Integrierte Blinkgeber
In modernen Fahrzeugen ist kein separater Blinkgeber eingebaut. Das Blinken (An- und Ausschalten) wird in einem zentralen Steuergerät (bei Ford z.B. GEM-Modul, Generic Electronic Module genannt) erzeugt. Dieses wird vom Blinkerschalter angesteuert, über den nur noch ein geringer Steuerstrom fließt. Der Strom für die Blinkerlampen wird über die Elektronik des Steuergeräts geschaltet. Bei dieser Technik ist es wie bei separaten Blinkgebern möglich, durch eine interne Überwachung des Lampenstroms im Steuergerät einen Lampenausfall zu erkennen. Die Rückmeldung an den Fahrer erfolgt dann wie bei der älteren Technik über die höhere Blinkfrequenz.
Die akustische Kontrolle des Blinkvorgangs wird meist durch einen kleinen Piezo-Lautsprecher hinter dem Armaturenbrett realisiert. In manchen Fahrzeugen ist auch ein kleines Relais eingebaut, das im Rhythmus der Blinkfrequenz ein Klicken erzeugt.
Fehlerkontrolle
Als Besonderheit verfügen Blinkgeber über eine Überwachungsfunktion der Blinklampen. Bei Ausfall einer Glühlampe verringert sich der Stromfluss im Blinkerstromkreis. Der Blinkgeber arbeitet daraufhin mit der doppelten Schaltfrequenz und zeigt dem Fahrzeugführer an, dass an der Blinkanlage ein Fehler vorliegt, hörbar am schnelleren Ticken und sichtbar an der vorgeschriebenen grünen Blinkerkontrolleuchte. Manche Blinkgeber besitzen einen Schaltausgang zur Ansteuerung einer zweiten Kontrollleuchte. Diese Kontrollleuchte signalisiert die Funktion der Blinklampen des Anhängers. Dadurch wird dem Fahrzeugführer die vorgeschriebene Kontrolle der Fahrtrichtungsanzeiger des Anhängers ermöglicht.
Für die Funktionskontrolle der Blinkleuchten von Zugfahrzeugen mit Anhänger gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten:
- Einkreis-Kontrolle
- Zweikreis-Kontrolle
Bei der Einkreis-Kontrolle haben sowohl der Anhänger als auch das Zugfahrzeug einen gemeinsamen Kontrollkreis. Über den Kontrollkreis werden zwei Kontrollleuchten im Rhythmus der Blinkfrequenz angesteuert. Bei Ausfall einer oder mehrerer Blinkleuchten am Zugfahrzeug oder am Anhänger bleiben beide Kontrollleuchten dunkel. Bei diesem System ist keine Zuordnung bei einer Lampenstörung auf den Anhänger oder das Zugfahrzeug möglich. Die Blinkfrequenz bleibt hierbei unverändert.
Bei der Zweikreis-Kontrolle gibt es jeweils separate Kontrollkreise mit separaten Kontrollleuchten für den Anhänger und für das Zugfahrzeug. Bleibt eine Kontrollleuchten dunkel, ist eine eindeutige Zuordnung der Leuchtenstörung möglich. Je nachdem welche Kontrollleuchte nicht leuchtet, ist entweder am Zugfahrzeug oder am Anhänger eine Lampenstörung vorhanden. Auch bei diesem System bleibt die Blinkfrequenz unverändert.
Sonstige Verwendung
Blinkgeber werden auch zur Fehlermeldung in elektronischen Steuerungen und bei einigen Haushaltsgeräten verwendet. Da hierbei die einzige Belastung eine Leuchtdiode ist, wird bei diesen Blinkgebern kein Leistungsausgang benötigt.
Gesetzliche Grundlagen und sonstige Regelwerke
- Straßen-verkehrs-Zulassung-Ordnung (StVZO) insbesondere § 54
- EG -Richtlinie 76/756/EWG
- BS ISO 7588-1 Straßenfahrzeuge - Elektrische / elektronische Schaltgeräte – Relais und Blinkgeber
Fachliteratur
Fachbücher
- Jürgen Kasedorf, Richard Koch: Service-Fibel für die Kfz-Elektrik. 14. überarbeitete Auflage, Vogel Buchverlag, 2001, ISBN 3-8023-1881-1
- Norbert Adolph: Autoelektronik / Grundlagen und Bauvorschläge. Verlagsgesellschaft Schulfernsehen, Köln, ISBN 3-8025-1128-X
- Rudolf Hüppen, Dieter Korp: Autoelektrik alle Typen. Motorbuchverlag, Stuttgart, 1968, ISBN 3-87943-059-4
- Harry Dittrich, Günther Krumm: Elektro-Werkkunde Band 5 / Berufspraxis für Fernmeldemonteure und Fernmeldemechaniker. 4. Auflage, Winklers Verlag, Darmstadt, 1971
Fachbroschüren und Fachartikel
- Bosch: Technische Unterrichtung Schaltzeichen und Schaltpläne der Kraftfahrzeugelektrik. 2. Ausgabe, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, 1974, VDT-UBE 001/10
- Patentschrift Elektronischer Blinkgeber: DE19817335C1 09.09.1999