Blinkgeber

Elektronischer Blinkgeber mit diskreten Bauteilen (ca. 1970)

Ein Blinkgeber dient zum rhythmischen Ein- und Ausschalten von Lampen.

Im bekanntesten Fall sind Blinkgeber Bestandteil des Fahrtrichtungsanzeigers von Kraftfahrzeugen und schalten dort die Blinkleuchten, wobei für diesen Verwendungsfall die genaue Funktion des Blinkgebers in einschlägigen Gesetzen durch detaillierte Ausrüstungsvorschriften vorgegeben wird, wie beispielsweise für Deutschland in der StVZO oder für Österreich im KFG.

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.

In der Fahrzeugtechnik ist zu berücksichtigen, dass bei sehr alten Kraftfahrzeugen und manchen Zweiradfahrzeugen leistungsschwächere Blinklampen von 18 bzw. 15 Watt Leistung (normal 21 Watt) oder andere Bordnetzspannungen (6 Volt) als heute üblich (12 Volt teilweise 24 Volt) verbaut wurden; dies ist bei einem Austausch zu beachten.

Fahrzeugtechnik

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 einer neutralen Mittelstellung. 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. Beim Betätigen des Warnblinkschalters wird unabhängig von der Stellung des Zündschlosses und des Fahrtrichtungsschalters der Blinkgeber mit Strom versorgt, und es werden alle Blinkleuchten des Fahrzeugs angesteuert.

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.^[1]

Während Bimetallblinkgeber noch mit zwei Anschlusskontakten auskommen, benötigen andere Blinkgeber drei oder mehr Anschlusskontakte. Es gibt Blinkgeber – insbesondere kombinierte Blinkgeber mit Zweikreis-Kontrolle – die bis zu acht Anschlusskontakte aufweisen. 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 das synchrone Blinken der Blinkleuchten einer Fahrzeugseite; beim Warnblinken leuchten alle Blinkleuchten des Fahrzeugs. Ab 1963 wurde die „Warnblinkanlage“ in Kraftfahrzeugen zugelassen. In den mit Bimetall- und Hitzdrahtblinkgeber bestückten älteren Fahrzeugen war hierfür ein zusätzlicher Blinkgeber erforderlich, der nachgerüstet werden musste. Beide Blinkgeber waren an einem besonderen Warnblinkschalter angeschlossen, wobei das Warnblinken Vorrang hatte. Ab Ende der 1960er Jahre waren Neuwagen mit kombinierten Richtungs- und Warnblinkgebern ausgestattet.

Ab 1. Januar 1973 mussten auch Altwagen über eine Warnblinkanlage verfügen.

Dedizierte Warnblinkgeber unterscheiden sich von Blinkgebern, teilweise in der Frequenz, generell im Phasenzeitverhältnis. Beim Warnblinker werden die Lampen kürzer ein- und länger ausgeschaltet, um das Fahrzeug mit einer Batterieladung länger abzusichern. Ab den 1970er Jahren wurde überwiegend ein Blinkerrelais per Schalter in alle Blinkarten geschaltet. Bei den heutigen Bussystemen wird der Warnblinkmodus wieder mit anderen Phasenzeiten ausgestattet, da dies nur Software kostet.

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

Aufbau eines Bimetallblinkgebers

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 ausgeschaltetem 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 damit auch den Bimetallstreifen. Der Öffnerkontakt wird nach einigen Sekunden durch das sich biegende Bimetall geöffnet, wodurch sowohl die Blinkerlampen als auch die in Reihe liegende Heizwicklung stromlos werden. Der geöffnete Schaltkontakt unterbricht nun den Stromfluss; der Bimetallstreifes kühlt sich ab, woraufhin sich der Schaltkontakt wieder schließt. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch.

Diese Art von Blinkgeber hat zwei bauartbedingte Besonderheiten: zum einen dauert das erste Blinkintervall länger als die nachfolgenden, zum anderen hat der Ausfall einer Blinklampe eine deutlich Erhöhung der Blinkfrequenz zur Folge. Heute findet der Bimetallblinkgeber nur noch in historischen Kraftfahrzeugen (Oldtimern) Verwendung.

Hitzdrahtblinkgeber

Hitzdrahtblinkgeber, 1960er Jahre

Aufbau eines Hitzdrahtblinkgebers

Darstellung der Funktion vereinfacht

Hitzdraht-Blinkgeber funktionieren folgendermaßen: 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, der 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 diese durch eine Eigenschaft der Glühlampe verkürzt. Glühlampen sind Kaltleiter und haben im ausgeschalteten Zustand einen rund zehn mal kleineren Widerstand als in Betrieb. Durch die beim Einschalten des Blinkgebers kalte Glühlampe fließt ein wesentlich höherer Strom, der zu einer schnelleren Ausdehnung des Heizdrahts führt, so dass der Blinkgeber in der gesetzlich vorgeschriebenen Zeit auf die Hellphase schaltet. Während des regulären Blinkbetriebes kühlt sich die Glühlampe nie vollkommen ab, wodurch ihr Kaltleiterverhalten weniger zum Tragen kommt.

Nachteilig bei diesen Blinkgebern ist, dass sie sehr empfindlich gegen Unterspannung 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

Warnblinkschalter mit integriertem pneumatischen Warnblinkgeber als Zusatzgerät für ältere Pkw (1969)

In den 1960er Jahren gab es auch Blinkgeber mit pneumatischer Schaltverzögerung. Bei diesem Blinkgebertyp wird ein kleiner Kolben durch eine vom Lampenstrom durchflossene Spule in einen Zylinder hineingezogen, bis dieser einen Anker zum Umschalten bringt und damit den Lampen- und Spulenstrom unterbricht. Eine Feder drückt dann den Kolben aus dem Zylinder wieder heraus, bis der Strom erneut eingeschaltet wird. Der Anker wird von der Magnetspule im Wechsel angezogen und wieder losgelassen.

Der Anker steuert dabei die Kontakte für den Blinklampenstrom. Im Prinzip arbeitet ein derartiger Blinkgeber wie ein Horn. Die Frequenz des schwingenden Ankers ist für die Blinkleuchtensteuerung allerdings viel zu hoch. Aus diesem Grund wird bei diesem Blinkgeber die Ankerbewegung durch eine Luftdüse gebremst. Dabei verzögert die Luftdüse die vom Kolben verdrängte Luft und dämpft die Bewegung des Kolbens. Von dieser sogenannten Luftbremse leitet sich die Bezeichnung "pneumatisch" ab.

Pneumatische Blinkgeber sind weitestgehend belastungsunabhängig. Das Besondere dieses Typs 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 rasch von elektronischen Blinkgebern abgelöst.

Elektronische Blinkgeber

Zwei elektronische Blinkgeber für Kfz: oben eine Ausführung mit Zweikreis-Kontrolle für Lkw mit Anhänger in diskreter Bauweise ohne Integrierten Schaltungen; darunter ein Modell für Pkw aus dem Jahre 1999 mit Integrierter Schaltung (U2043B) als eine der letzten separaten Ausführungen

Ab Ende der 1960er Jahre wurden Blinkgeber mit einem elektronischen Impulsgeber verwendet. Dieser bestand anfangs aus diskreten Bauelementen. Hierzu wurden Widerstände, Kondensatoren und Transistoren zu einem sogenannten astabilen Multivibrator verschaltet. Als Leistungsschalter werden meistens Relais, vereinzelt auch Transistoren verwendet. Ab ca. Mitte der 1970er Jahre wurden die diskreten Bauelemente zunehmend durch integrierte Schaltkreise (z.B. Timer-IC Typ NE555) ersetzt. Seit 1981 gibt es spezielle Blinker-ICs, welche den Schaltungsaufwand noch weiter reduzieren.^[2] Weit verbreitete Blinker-ICs sind z.B. der U643B und der U6043B von dem Hersteller Atmel.

Fällt eine der Glühlampen aus, so wird der über den Blinkgeber fließende Strom geringer. Dies erkennt die eingebaute Kontrollschaltung und verdoppelt die Blinkfrequenz. Blinkgeber für Anhängerbetrieb besitzen einen zusätzlichen Ausgang (C2) zur Ansteuerung der besonderen Anhängerkontrollleuchte, die dem Fahrzeugführer die vorgeschriebene Kontrolle der Fahrtrichtungsanzeiger des Anhängers ermöglicht.

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.^[3]

Der häufigste Ausfall elektronischer Blinkgeber liegt an der Vibrationsempfindlichkeit einseitiger Leiterplatten. Diese besitzen keine Durchkontaktierungen und sind somit nur oberflächlich verlötet.

Etwa ab 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 mehr eingebaut. Das Blinken (An- und Ausschalten) wird in einem zentralen Steuergerät (bei Ford z.B. GEM-Modul, Generic Electronic Module genannt)^[4] 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 wie bereits erwähnt 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 am schnelleren Blinken der grünen Kontrollleuchte.

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.

Die Fehlerkontrolle wird per Strommessung realisiert. Im Innern des Blinkrelais ist ein Messwiederstand, ein sogenannter Shunt als kleiner Metallstreifen deutlich zu erkennen. Dieser ist in Serie zu den Blinklampen geschaltet und reduziert gleichzeitig den Einschaltstrom der Glühlampen und erhöht damit deren Lebensdauer. Der Spannungsabfall auf dem Shunt wird zur Messung herangezogen. Es existieren keine in ihrer inneren physikalischen Beschaffenheit speziell ausgelegten Glühlampen als Blinklampen. Bei einem einfachen Blinkrelais kann die Zweikreiskontrolle für Anhänger mit der Warnblinkanlage getestet werden, da die Lampen der zweiten Fahrzeugseite mehr als die Last der Lampe eines Anhängers darstellen. Bei Bussystemen wird im Transistortreiber der Strom der jeweiligen Glühlampe/LEDs gemessen.

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.

Andere Verwendung finden Blinkgeber auch in Überwachungsanlagen, Ampeln, Andreaskreuzen u.a. Signalanlagen.

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

Literatur

• 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

Einzelnachweise

1. ↑ Bosch: Technische Unterrichtung Schaltzeichen und Schaltpläne der Kraftfahrzeugelektrik. 2. Ausgabe, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, 1974, VDT-UBE 001/10
2. ↑ Zeitschrift elektronik industrie 7- 2009, Seite 17
3. ↑ Patentschrift Elektronischer Blinkgeber: DE19817335C1 09.09.1999
4. ↑ www.cardone.com - Hersteller von GEM Modulen (engl.)

Weblinks

• interne Schaltung eines elektronischen Blinkgebers
• Datenblatt des Blinker-ICs U643B von Atmel (englisches PDF)