Ім'я файлу: посібник електроніка автомобілів.pdf
Розширення: pdf
Розмір: 5202кб.
Дата: 18.02.2022
скачати
Пов'язані файли:
Текстові теги HTML5.docx

88
автомобілі: факсиміле, автовідповідач, модем для комп'ютера і т. ін. Комп'ютер в автомобілі можна підключити до мережі Internet. Електронна пошта (e-mail) стає досяжною для водія. Завдяки підключенню через супутникову антену (direct PC) забезпечується висока швидкість передачі. Автомобіль перетворюється на офіс на колесах. Бортовий комп'ютер визначає точний час і дату, витрати палива (за сумою тривалості відкритого стану форсунок), швидкість і пройдену відстань. На дисплей зазвичай виводиться наступна інформація:
• час, день тижня і дата;
• середня швидкість на маршруті;
• час у дорозі;
• середня витрата палива на маршруті;
• миттєві витрати палива;
• витрати палива на маршруті;
• відстань, яку можна здолати на залишку палива.
Якщо під час виїзду на маршрут водій з клавіатури ввів відстань до пункту призначення, то бортовий комп'ютер повідомлятиме про очікуваний часу прибуття до пункту призначення та відстань, яка залишилась до пункту призначення.
5.1.3 Інформація про стан бортових систем автомобіля
Бортовий комп'ютер автоматично здійснює контроль за станом систем автомобіля, демонструє одержану інформацію на рідкокристалічний дисплей, наприклад, як показано на рисунку 5.2. Інформація подається у зручному графічному вигляді, якщо потрібно привернути увагу водія лунає звуковий сигнал або активується синтезатор мовлення.
Які саме контролюючі функції реалізує бортовий комп'ютер, залежить від моделі й виробника автомобіля, але, принаймні, є такі можливості:
• індикація несправності сигналів гальмування;
• індикація несправності освітлювальних приладів;
• індикація відкритої двері або кришки багажника;
• індикація низької температури навколишнього повітря;
• індикація низького рівня охолоджувальної рідини в двигуні;
• індикація низького рівня оливи в картері;
• індикація низького рівня миючої рідини в бачку змивача скла;
• індикація надмірного зносу гальмівних накладок.
Дисплей на рис. 5.2 показує, що у автомобілі відкриті чотири дверці, включені фари, температура забортного повітря низька (символ «сніжинка» на даху).
Контроль за станом електричних мереж освітлювальних приладів здійснюється, наприклад, шляхом виміру електричного струму в проводах, підключених до відповідних ламп. Струм вимірюється зазвичай двома методами:
• в ланцюг живлення лампи послідовно під’єднаний низькоомний резистор, сигнал від якого посилюється і подається на компаратор. Під час обриву ланцюга струм зникає, що зумовлює низький рівень сигналу на виході компаратора і появу відповідної запобіжної інформації на індикаторі або дисплеї;
• у ланцюзі живлення лампи послідовно під’єднань обмотка геркона чи іншого струмового реле.
Температура навколишнього (забортного) повітря вимірюється термістром з негативним температурним коефіцієнтом. Він розміщується в закритих місцях, далеко

89
від джерел тепла, зазвичай за переднім бампером. Коли знижується температура, опір термістора зростає й після проходження рівня +4°С на дисплеї з'являється попередження про можливу ожеледицю на дорозі.
Контроль за рівнем експлуатаційних рідин (оливи, гальмівної, охолоджувальної і миючої рідин) здійснюється за допомогою датчиків з урахуванням геркона і плавучого кільцеподібного магніту. Геркон розташовують у герметичному циліндрі, по якому переміщується пластиковий поплавець з кільцевим постійним магнітом.
За нормального рівня експлуатаційної рідини поплавець фіксується у верхньому положенні стопором, магніт замикає контакти геркона. Під час зниження рівня рідини нижче критичного поплавець опускається, контакти геркона розмикаються, на дисплеї з'являється відповідне попередження.
Рівень оливи у двигуні комп'ютер вимірює протягом кількох секунд до пуску двигуна, тому що рівень оливи в картері працюючого двигуна нижче контрольної мітки і коливається на поворотах і під час гальмування, що може спричинити генерацію хибних повідомлень комп'ютером.
Стан електричних ланцюгів автомобіля постійно контролюється
ЕБУ.
Щоб можна було відрізнити закритий і відкритий стан геркона від пошкодження у ланцюгу датчика, у його ланцюг вводяться додаткові резистори.
Датчики зносу гальмівних накладок бувають двох типів: розмикаючий і замикаючий відповідний ланцюг. У розмикаючому датчику провід закладено у накладку на певну глибину, що становить максимально допустимий знос, у разі настання останнього провід перетирається і розмикає контрольований ланцюг. Датчик, що замикає в разі настання граничного зносу замикає контрольований ланцюг через гальмівний диск чи барабан на масу. Недоліком замикаючого датчика є ненадійність контакту, що утворюється під час гальмування.
5.2. Бортові кошти відображення інформації
Основним завданням будь-якого індикатора є надання інформації із заданої точністю і в зручному для водія вигляді. Більшість автомобільних індикаторів повинні оперативно видавати інформацію, що стосується точності, вимоги невисокі. Аналогові
індикатори надають інформацію у вигляді, зручнішому для швидкого зчитування водієм.
Наприклад, якщо стрілка покажчика температури охолоджувальної рідини перебуває у межах середини шкали, водієві досить погляду на покажчик, аби зрозуміти, що температура двигуна у межах нормиЦей приклад наочно демонструє, чому автомобілями, попри наявність контролерів та цифрової обробки інформації для керувати різними системами, частіше інформацію водієві надаються в аналоговій формі.
На рисунку 5.4 показані аналоговий та цифровий індикатори тої самої інформації
(швидкість руху автомобіля).
Рисунок 5.4 - Аналоговий та цифрового індикатори

90
Цифрові і графічні індикатори (дисплеї) в автомобілі потрібні для вирішення, наприклад, таких завдань:
• надання картографічної інформації в навігаційних системах;
• дисплей бортового комп'ютера;
• годинник;
• дисплей магнітоли і т. ін.
Ці дисплеї можуть бути різної конструкції. Для управління окремими сегментами і частинами дисплеїв застосовується мультиплексна система передачі даних.
5.2.1 Стрілочні індикатори
Неелектричний параметр на борту автомобіля (швидкість, температура, тиск тощо) перетвориться відповідним датчиком в електричний сигнал. Цей сигнал фільтрується, піддається необхідним перетворенням і подається як електричний струм чи напруга на аналоговий (стрелочні) індикатор. Амперметр електромагнітної системи (рис. 5.5) складається з основи 4, постійного магніту 3, латунної шини 1, якоря 5 і стрілки 2. При розімкнутого ланцюга якір зі стрілкою під впливом магнітного поля постійного магніту утримується у середньому положенні на нульовій позначці. Під час проходження струму через латунну шину утворюється магнітне полі, під впливом якого намагнічений якір зі стрілкою повертається у той чи інший бік залежно від напряму струму та на кут відповідний зміні параметру.
Рисунок 5.5 - Стрілковий індикатор з що вимірюється значенням параметра.
електромагнітної системи
5.2.2 Цифрові індикатори (дисплеї)
Цифрова система індикації працює багато в чому як і описана вище аналогова.
Сигнали з датчиків надходять на
ЕБУ
панелі приладів у аналоговій чи цифровій формі. У
ЕБУ
здійснюється необхідна обробка отриманої інформації, потім вона передається на
індикатори, задля цього можуть бути використані: світлодіоди, рідкокристалічні дисплеї, електронно-променеві трубки.

91
5.2.3 Індикатори на світлодіодах
Діод, зроблений із фосфида арсеніду галію (GaAsP), під час протікання електричного струму у прямому напрямі утворюється електромагнітне випромінювання в світловому діапазоні. Це так звані світлодіоди, котрі випромінюють зелений, жовтий чи червоне світло залежно від технологічного процесу під час виробництва. Світлодіоди широко використовують як індикатори в електронному обладнанні й в цифрових дисплеях. Вони безвідмовно працюють тривалий час (більш 50000 годин) і споживають маленький струм. Нині є тенденція заміни автомобільних світлодіодних індикаторів на рідкокристалічні, які мають підсвічування для полегшення читання.
Індикатор (дисплей) автомобіля зазвичай складається з групи світлодіодів (матриці), яка організована для видачі інформації певної форми. Можуть використовуватися окремі світлодіоди, семисегментні індикатори або складні шкали спідометрів (рис. 5.6).
Рисунок 5.6 - Світлодіодні індикатори
5.2.4 Рідкокристалічні дисплеї
Молекулярна структура рідких кристалів та їх оптичні властивості можуть бути змінені механічним зусиллям, електричного чи магнітного поля, тиску та температури.
Рідкі кристали розсіюють світло, що падає на них. Рідкі кристали застосовують в
індикаторах калькуляторів, годинників, автомобільних дисплеях, дисплеях портативних комп'ютерів, телеекранах, мультимедіа проекторах тощо.
Розглянемо принцип дії індикатора на рідких кристалах (рисунок 5.7). Коли кристал не збуджений, дисплей пропускає лише поляризоване світло, яке, проходячи через перший поляризатор, потрапляє у кристал і розвертається ним на кут 90°. На виході кристала встановлено другий поляризатор під кутом 90° до першого. Світло проходить через другий поляризатор, відбивається дзеркалом і повертається через другий поляризатор, кристал, перший поляризатор. У незбудженому рідкому кристалі світло просто відбивається.
Коли на рідкий кристал подано напруга порядку 10 В із частотою 50 гц, молекули його стають неупорядкованими і світло, проходячи через рідкий кристал, не буде повертатися на 90°.

92
Рисунок 5.7 - Принцип роботи рідкого кристала
Це означає, що світло, після проходження першого поляризатора, не пройде другий і не відіб’ється. Тому на дисплеї буде видно темний сегмент. Розміри сегментів визначаються призначенням дисплея, наприклад, для дисплея комп'ютера або телеекрана сегмент набуває форму і розмір пікселя.
Рідкокристалічні дисплеї споживають невелику потужність, але потребують зовнішні джерела освітлення. Іноді замість дзеркала в рідкокристалічних дисплеях використовується фонове джерело світла.
5.2.5. Вакуумні флуоресцентні індикатори
Схематично пристрій таких
індикаторів показано на рисунку 5.8. Катод нагрівається до температури кілька сотень градусів і випромінює електрони, потік яких до аноду керується сіткою. Анод утворений сегментами, які покриті флуоресцентним матеріалом, на котрий подаються управляючі електричні сигнали. При подачі сигналу на сегмент він починає світитися.
Рисунок 5.8 - Вакуумний флуоресцентний індикатор

93
Уся конструкція зібрана у скляній колбі, з якої відкачано повітря до утворення вакууму. Потенціометром в ланцюзі сітки змінюють яскравість світіння індикатора.
Індикатор світиться жовто-зеленим чи зеленою-зеленим-синьо-зеленим світлом залежно від застосованої флуоресцентної речовини.
Перевагою вакуумних флуоресцентних індикаторів є висока яскравість світіння, недолік — крихкість скляної колби.
5.2.6 Електронно-променеві трубки
Ці дисплеї не знайшли широко застосування в автомобілях. Їх основні недоліки:
• незручність монтажу на приладовій панелі через довгу катодну трубку;
• потрібен час для розігріву;
• зображення втрачає яскравість при освітленні сонячним світлом і т. ін.
На деяких моделях автомобілів (наприклад, Buick Riviera, 1986 р.) електронно- променеві трубки все-таки встановлювали. Сьогодні там, де потрібно демонстрація графічної інформації, наприклад, у навігаційних системах, застосовуються кольорові рідкокристалічні дисплеї.
5.3. Приладові панелі
Водій отримує інформацію про режим руху і технічний стан автомобіля з допомогою контрольно-вимірювальних приладів та індикаторів, які розміщені на панелі приладів. Панель приладів сучасного легкового автомобіля містить 3 -6 стрілкових приладів та 5 - 7 світлових індикаторів, які розміщені за наступними принципами:
• у центрі панелі групуються засоби відображення інформації, пов’язані із безпекою дорожнього руху;
• розміщення приладів та індикаторів тим ближче до центру панелі, чим частіше звернення до них водія;
• групування в блоки функціонально пов'язаних приладів та індикаторів.
Електронні індикатори, крім функцій, які виконували електромеханічні прилади, здатні надавати водієві інформацію у цифровій, графічної і текстовій формах. На рисунку 5.9 показана типова панель приладів сучасного автомобіля. Вона компактна, усе перебуває у полі зору водія. Якість дизайну приладової панелі враховується покупцем автомобіля.
Рисунок 5.9 - Приладова панель сучасного автомобіля

94
Варто зазначити, що з цифрових дисплеїв погано сприймається водіями. Виникли й дедалі частіше використовуються електронні аналогові дисплеї, але де вони збільшують ціну автомобіля на 200...400 доларів.
Рисунок 5.10 - Типова блок-схема сучасної цифрової автомобільної системи
відображення інформації.
На рисунку 5.10 показана типова блок-схема сучасної цифрової автомобільної системи відображення інформації. Обробка сигналу і логічні функції покладено на ЕБУ.
Стандартні датчики під'єднані до ЕБУ, який управляє необхідними пристроями відображення інформації та дисплеєм. ЕБУ допускає зміну конфігурації системи під конкретну модель автомобіля.
► Розглянемо деякі з функцій:
1. Коли опір резистивного датчика рівня палива на баку набуде певне значення, засвітиться індикатор низького рівня палива.
2. При заданому значенні опору термістора засвітиться індикатор перегріву двигуна.
Зазвичай не потрібно інформувати водія про кожен градус зміни температури в системах автомобіля, постійні флуктуації у показниках приладів уповільнюють засвоєння інформації. ЕБУ розбиває діапазон зміни вхідного сигналу термодатчика на 4–
6 піддіапазонів. Наприклад, якщо опір термістора змінюється у межах 240...200 Ом, ЕБУ видає на дисплей одне стабільне значення температури (нормальне), якщо опір термістора вийшов з цього діапазону, ЕБУ виводить на звітний пристрій значення температури з відповідного піддіапазону зміни опорів.
4. Індикатори, що попереджують, (такими є індикатори тиску оливи) робляться миготливими для привертання уваги водія.
5. Індикатори, що попереджують про необхідність техобслуговування і техогляду
(характерна риса автомобілів BMW). Індикатори світяться після певного пробігу або за певний час, який скорочується за умови роботи двигуна на високих обертах та з перегрівом.
6. Індикатор позаштатної роботи генератора. ЕБУ виявляє невідповідність рівня напруги, яку виробляє генератор до ковзання привідного ременя. Ковзання визначається шляхом порівняння частот сигналу запалювання і напруження з однією з фаз генератора.

95
► Як приклад розглянемо роботу системи на час появи сигналів про високу температуру охолоджувальної рідини і низький рівень палива у бензобаку. На рисунку
5.11 показана блок-схема система цієї процедури. АЦП підключається через мультиплексний комутатор почергово до датчиків температури та рівня палива. Сигнал піддається аналого-цифровому перетворенню і надходить у ЕБУ. Припустимо, що сигнали мають значення 180 Ом (температура охолоджувача близько 105 °С) і 200 Ом
(залишилося 10 літрів палива у баці). Ці значення присвоюються відповідним змінним
«temp_input» і «fuel_input» та порівнюються з константами «temp_high» і «fuel_low», що зберігаються у пам’яті ЕБУ. Порівняння здійснюється за таким спрощеним алгоритмом:
Рисунок 5.11 - Блок-схема цифровий системи відображення інформації
IF temp_input temp_high THEN temp_high_lamp = ON
IF fuel_inputfuel_low THEN fueMowlamp = ON
За виконання умови загоряється відповідний індикатор.
5.4. Відображення інформації на лобовому склі
Рисунок 5.12 - Відображення інформації на лобовому склі
При користуванні автомобільними приладами й дисплеями завжди існує наступна

96
проблема: з одного боку, водій повинен якомога менше відводити погляд від дороги з метою безпеки, з іншого — якщо на прилади взагалі не дивитися, можна пропустити попереджувальну інформацію, наприклад, про низький тиск оливи і т. ін. Є шляхи вирішення цієї проблеми, такі як подача звукових сигналів, розміщення приладів завжди у полі зору, але досконалішим методом сьогодні вважається відображення інформації на лобовому склі (head up display або HUD). Передусім ця технологія була використана в авіації, коли конструктори зіштовхнулися із необхідністю розміщення до 100 попереджувальних індикаторів у кабіні винищувача. Принцип відображення інформації на лобовому склі проілюстровано на рисунку 5.12.
Зображення з проектора (електронно-променеве трубка, рідкокристалічна матриця) проектується на вітрове скло, яке після спеціальної обробки стає напівпрозорим дзеркалом. Водій бачить дорогу це «скло-дзеркало» при включеному чи вимкненому проекторі. Яскравість проекції зображення автоматично підлаштовується під зовнішнє освітлення. На рисунку 5.13 показана система HUD у роботі.
Рисунок 5.13 - Вигляд через вітрове скло автомобілі з HUD
На жаль, потрібно індивідуально обирати переднє скло, інакше виникає двоїння і зображення на склі виходить нечітким. На деяких серійних автомобілях HUD діє з 1988 року.
Яку саме інформацію і коли виводити на лобове скло, вирішує бортовий комп'ютер залежно від ситуації. Наприклад, можна буде робити проекцію спідометра постійно, а
індикатор низького тиску палива, як тільки ця подія станеться.
Сучасні системи HUD виводять інформацію прямо перед водієм. У якості дисплеїв попереджувальної інформації можна також використовувати рідкокристалічні дзеркала заднього виду, які автоматично змінюють коефіцієнт відображення в темну пору доби при освітленні фарами автомобіля, що рухається ззаду.
5.5 Перспективні засоби відображення інформації
Завдяки комп'ютеризації всіх автомобільних систем дедалі більше функцій стають доступними. Вже сьогодні є змога регулювати потік інформації водієві, тобто на той самий дисплей виводити різні дані, необхідні водієві саме у цей момент. Яка саме
інформація у конкретній ситуації потрібна водієві, визначає програмне забезпечення комп'ютера, але водій може викликати потрібні йому блоки даних на дисплей самостійно. Наприклад, якщо температура охолоджувальної рідини перебуває у нормі, не потрібно виводити показники на дисплей, хіба водій сам захоче у цьому переконатися.
Якщо на дисплей виведена відстань, яку може пройти автомобіль з наявним запасом

97
палива, то нема потреби демонструвати кількість палива в баку і т. ін.
Комп'ютер за необхідності може перервати нормальний процес виведення
інформації та згенерувати на дисплей попередження на кшталт: «палива залишилося тільки на 50 км пробігу» чи «впав тиск у лівій задній шині».
Застосування програм синтезаторів мовлення дозволяє робити такі повідомлення голосом, до того ж водій може встановити бажані параметри голосу: чоловічого чи жіночого, високого чи низького тощо. Щоб привернути увагу водія використовують і простіші звукові сигнали.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   16

скачати