Принцип устройства автомобильной электроники

ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ

Применение электронных систем и устройств для управ­ления и регулирования различных процессов в авто­мобиле позволяет упростить его обслуживание, улуч­шить рабочие характеристики его механизмов, повысить надежность работы и безопасность езды, разгрузить во­дителя и предоставить ему нужную информацию в на­глядной форме.

Ниже приведены описания электронных устройств, которые могут быть установлены на автомобиле.

Автомобильный индикатор напряжения

Предлагаемое устройство позволяет с достаточной точностью определить напряжение в бортовой сети автомобиля и может быть использовано при зарядке аккумуляторных батарей. В качестве индикатора при­менен один светодиод зеленого свечения, характер све­чения определяет три уровня напряжения сети: менее 12 В — ниже нормы — прерывистые редкие вспыхивания светодиода, 12…14 В — нормальное напряжение — по­стоянное свечение, более 14 В — выше нормы — преры­вистые частые вспыхивания. Такой информации доста­точно для объективной оценки состояния бортовой сети.

Наличие одного элемента индикации выгодно отли­чает данное устройство от описанных ранее [Челебаев Н. Трехуровневый индикатор напряжения, — Радио, 1977, № 2, с. 29.] и про­мышленных индикаторов типа «Светлячок», «Тиса» и других, где применяется две — четыре информационные лампы.

Индикатор крепится на устройстве или может быть выносным и устанавливаться отдельно на приборном щитке. Принципиальная схема приведена на рис. 1.

Рис. 1. Автомобильный индикатор напряжения

Устройство состоит из генератора импульсов на элемен­тах DD2.1, DD2.2, логических элементов DD1, порогового устройства на стабилитронах VD1 и VD3, определяющих контролируемые уровни напряжения, выходного транзи­стора VT1 со светодиодом VD7 и параметрического ста­билизатора напряжения на элементах VD4, R6, С1 для питания микросхем и схемы индикации. Индикатор ра­ботает следующим образом.

При подаче напряжения генератор, частота импуль­сов выходного напряжения которого задается элемента­ми Rll, R12, R13 и С2, через инвертор DD2.3 переклю­чает транзистор VT1, в коллекторную цепь которого включен светодиод VD7. Когда напряжение в бортовой сети меньше 12 В, вспышки светодиода будут редкими с частотой около 1 Гц, стабилитроны VD1 и VD3 за­крыты и входы элементов DD1.1 и DD1.2 подключены через малое сопротивление резисторов Rl, R2 и R4, R5 в общей шине питания. На выходе этих элементов уста­навливается логическая 1, а на выходе DD1.3 — логи­ческий 0. :

Диоды VD5 и VD6 закрыты.

При увеличении напряжения сети до уровня стаби­лизации стабилитрона VD3 (более 12 В) последний открывается и подаёт высокий логический уровень на вход элемента DD1.2. Элементы DD1.2, DD1.3 переклю­чаются и высоким логическим уровнем с выхода DD1.3 через цепь VD5, R8 открывается транзистор VT1 — све-тодиод излучает постоянный свет.

При дальнейшем повышении напряжения (более 14 В) открывается стабилитрон VD1 и переключает элемент DD1.1, с выхода которого логический 0 подает запрет на DD1.2, открывает диод VD6 и через резис­тор R9 частично шунтирует частотно-задающую цепь ге­нератора, увеличивая его частоту. Переключившиеся элементы DD1.2, DD1.3 снимают с базы транзистора вы­сокий уровень от DD1.3 и импульсы генератора через ин­вертор DD2.3 переключают его с повышенной (3 Гц) частотой.

При снижении напряжения процесс переключения режима индикации происходит в обратном порядке.

Уровни индицируемых напряжений устанавливаются переменными резисторами R1 в пределах 13,5…15 В и R4 — 11.5…13В.

Настройка индикатора сводится к подбору резисто­ров R9, R13 в пределах от 150 до 400 Ом и от 500 Ом до 2 кОм соответственно для получения наглядного соот­ношения между малой и большой частотой переключе­пия светодиода.

Ток, потребляемый индикатором при напряжении 15 В, равен 70 мА.

В устройстве можно применить микросхемы серии К133 и К155, использовав элементы ЛАЗ, ЛА4, ЛА8, но в этом случае потребуется изменение номиналов частотно-задающих элементов генератора.

Опорные стабилитроны VD1 и VD3 можно заменить на КС210Б, КС213Б или Д811, Д813. Применение по­следних потребует дополнительной температурной компенсации напряжений стабилизации.

Все резисторы МЛТ, переменные — СПЗ-22а, конден­саторы К50-6.

Сигнализатор ручного тормоза

Оповещение водителя о нарушении герметичности гидросистемы тормозных механизмов колес и включении ручного тормоза автомобиля «Москвич-2140» произво­дится с помощью одной сигнальной лампы, установлен­ной на панели приборов. При включении ручного тормоза лампа загорается постоянным светом, что не всегда привлекает внимание водителя в отличие от мигающего, и зачастую даже опытные водители забывают выключить ручной тормоз при трогании и движении автомобиля. Это вызывает повышенный износ тормозных накладок, дополнительную нагрузку на двигатель и нарушение ре-гуларовки системы привода ручного тормоза.

Предлагаемое устройство предназначено для подачи прерывистого звукового и светового сигнала водителю при трогании автомобиля с включенным ручным тор­мозом. Схема его подключения показана на примере автомобиля «Москвич-2140», но может быть выполнена на других моделях автомашин.

Устройство, схема которого показана на рис. 2, со­стоит из звукового генератора, собранного на транзи­сторах VT1, VT2, мультивибратора на транзисторах VT3, VT4 (обмотка реле К1 включена в цепь коллекто­ра VT3); дополнительного выключателя SB2 и штат­ных элементов электрооборудования — ключа зажига­ния SA1, датчика SP герметичности гидропривода тормо­зов, выключателя SB1 сигнальной лампы ручного тормо­за и сигнальной лампы HL.

Рис. 2. Сигнализатор ручного тормоза

Выключатель SB2 установлен под педалью сцепле­ния по аналогии с выключателем стоп-сигнала педали ножного тормоза. При нажатии на педаль сцепления контакты выключателя SB2 замыкаются, при отпуска­нии — размыкаются.

Работает устройство следующим образом. При вклю­ченном замке зажигания SA1 напряжение питания + 12 В подается на лампу HL и клемму 5 устройства. Замыканием контактов выключателя SB1 (ручной тор­моз включен) мультивибратор и сигнальная лампа под­ключаются к отрицательной шине питания по цепи: — 12 В, замкнутые контакты выключателя SB1, клем­ма 4 устройства, нормально замкнутые контакты К.1-1, выключатель SB2 и через диод VDl m лампу HL. Муль­тивибратор начинает работать.

Включаясь с частотой 1…2 Гц, реле К) своим нор­мально замкнутым контактом К1-1 коммутирует цепь пи­тания лампы, а при замкнутых контактах выключате­ля SB2 (педаль сцепления нажата) — и цепь питания звукового генератора.

Лампа и генератор «выдают» прерывистый световой и звуковой сигнал соответственно. При размыкании кон­тактов выключателя SB1 (ручной тормоз выключен) лампа и мультивибратор обесточиваются.

При срабатывании выключателя SP (нарушена гер­метичность гидропривода) сигнальная ламяа будет излучать постоянный свет как и обычно при данной не­исправности. Индикация же включенного состояния руч­ного тормоза при нажатой педали сцепления будет прежней — прерывистый звуковой сигнал. Это достига­ется разделением цепи выключателя SP и отрицатель­ной шины питания устройства встречно включенным дио­дом VD1, т. е. — 12 В может подводиться к устройству только через клемму 4 и замыкание контактов выклю­чателя SP не влияет на работу устройства.

В табл. 1 показаны состояния индикаторов при дейст­виях водителя ручным тормозом (переключатель SB1) и педалью сцепления (переключатель SB2) при трога-нии и движении автомобиля с нормальной и нарушен­ной герметичностью гидропривода тормозов.

Устройство подключается клеммами 1, 2 к выключа­телю SB2 педали сцепления, клеммой 3 — к освободив­шемуся . от проводника (а) контакту выключателя SP (см. рис. 2). Отключенный проводник (а) выключате­ля SB1 подсоединяется к клемме 4, клемма 5 — к шине питания — Н2 В.

1 Питание отключено

Нормальная герметичность гидропри­вода тормозов

2 Ручной тормоз включен, стоянка авто­мобиля .

3 Трогание и движение автомобиля с вы­ключенным ручным тормозом

4 Трогание автомобиля с включенным ручным тормозом .

5 Движение автомобиля с включенным ручным тормозом

Нарушение герметичности гидроприво­да тормоза

6 Ручной, тормоз включен (выключен), стоянка автомобиля

7 Трогание и движение автомобиля с вы­ключенным ручным тормозом

8 Трогание автомобиля с включенным ручным тормозом

9 Движение автомобиля с включенным ручным тормозом

Примечание: 0 — индикация отсутствует; Х — индикация пре­рывистая; + — : индикация постоянная.

В устройстве использованы транзисторы МП25 со статическим коэффициентом передачи тока 20…35, конденсаторы — Cl, C2 — МБМ, СЗ — К50-6, резисто­ры МЛТ, реле РЭС-15 (паспорт РС4.591.003.П2), звуко­вой излучатель — капсуль ДЭМШ-1А, выключа­тель SB2 — микропереключатель МП-1 с соответствую­щими элементами крепления.

Вместо указанных можно применить транзисто­ры МП26, МП39, МП40 с коэффициентом передачи тока не менее 20, диоды Д7А, Д226 и Д220, Д9Ж, Е, реле лю­бого типа на ток срабатывания не более 30…50 мА и напряжение питания 12 В.

Правильно собранное и подключенное устройство в настройке не, нуждается. Все его элементы расположены на печатной плате и помещены в металлический корпус. –

Монтаж и взаимное расположение полупроводниковых элементов некритичны. Габариты зависят в основном от типа применяемого реле и звукового излучателя.

Длительная эксплуатация устройства показала его надежность, удобство и необходимость.

Регулятор тактов стеклоочистителя

Современные автомобили оборудованы стеклоочисти­телем, который может работать в непрерывном и пульси­рующем режиме движения щеток. Второй режим очень удобен при моросящем дожде и слабом снеге, но авто­мобили ранних выпусков и некоторые современные мо­дели, например «Москвич-2140», не имеют пульсирующе­го режима, что создает определенные неудобства при их эксплуатации.

Предлагаемое устройство позволяет получить регули­руемый пульсирующий режим работы стеклоочистителя. В отличие от ранее опубликованных устройств, приме­няющих дополнительные выключатели и электромагнит­ные реле, этот регулятор рассчитан на использование штатного переключателя режимов работы стеклоочисти­теля и является бесконтактным. Подключение схемы к переключателю не изменяет существующих режимов ра­боты щеток (быстрый, медленный), а только задает паузу между тактами этих режимов. Пауза задается переменным резистором, ручка которого выведена на лицевую панель приборов.

Устройство, схема которого приведена на рис. 3, со­стоит из тиристорного ключа VS1, генератора импульсов на однопереходном транзисторе VT2 с элементами С2, R5 — R8, блока первоначального включения тиристо­ра — VT1, С1, УД2, Rl — R4, элементов защиты схемы от ЭДС самоиндукции — диода VD1 и конденсатора СЗ.

Работает устройство следующим образом. В исход­ном состоянии переключатель SA1 выключен, прибор обесточен, контакт SF1 разомкнут, конденсатор С1 за­ряжен до напряжения бортовой сети, цепь зарядки С1 следующая: +12 В, обмотка возбуждения (ОВ), С1, VD2, R1, общая шина.

Рис. 3. Регулятор тактов стеклоочистителя

При включении переключателя SA1 замыкаются его контакты 1, 3, подавая напряжение питания и одновре­менно подключая заряженный конденсатор С1 к переходу база — эмиттер транзистора VT1, который откры­вается на время разрядки этого конденсатора и вклю­чает тиристор VS1. Электродвигатель стеклоочистителя включается, замыкает свой контакт SF1, механически связанный с ним, и одновременно шунтирует цепь пита­ния генератора и тиристор, последний закрывается, а двигатель остается включенным с помощью контак­та SF1.

После двойного хода щеток контакт SF1 размыкается и двигатель отключается. С этого момента устройство вновь получает питание через обмотку двигателя и об­мотку возбуждения. Конденсатор С2 генератора начи­нает заряжаться через резисторы R7 и R8, а конденса­тор С1 и его цепь зарядки с диодом VR2 зашунтированы контактами 1, 3 переключателя, транзистор VT1 закрыт. При достижении порогового напряжения на конденса­торе С2 транзистор VT2 открывается, открывает тири­стор, и цикл повторяется. Время зарядки конденсато­ра С2 в основном определяется сопротивлением перемен­ного резистора R7. Когда сопротивление резистора R7 минимально, то время зарядки мало — стеклоочиститель работает непрерывно. При максимальном сопротивлении резистора время зарядки конденсатора С2 максималь­но — стеклоочиститель совершает цикл за 15 с. Измене­нием сопротивления резистора R7 устанавливают желае­мый режим работы стеклоочистителя в интервале 0… 15 с.

После выключения переключателя SA1 размыкаются контакты 1, 3 и конденсатор С1 заряжается до напряже­ния бортовой сети, при повторном включении переклю­чателя транзистор VT1 вновь включит тиристор.

Таким образам, первый такт работы щеток всегда будет происходить сразу же после включения переклю­чателя, второй и последующие — будут повторяться в зависимости от положения движка переменного резисто­ра R7 на данный момент. Введение в схему транзисто­ра VT1 с перечисленными выше элементами позволило однократно включать тиристор независимо от положения движка переменного резистора R7 при каждом очеред­ном включении переключателя режима. При включении переключателя SA1 во второе положение (контакты 2, 3 замкнуты) — режим быстрого движения щеток — все процессы включения двигателя, формирования паузы и его отключения аналогичны описанным.

Подключение схемы — четырехпроводное. Клеммы 3, 4 устройства подключаются в разрыв общего прово­да (а) переключателя (см. схему), клемма 2 — вывод конденсатора С1 — к контакту 1 переключателя — малая скорость электродвигателя, клемма 1 — к шине питания + 12 В.

Все элементы размещены на печатной плате, поме­щены в пластмассовый корпус и закреплены на пере­менном резисторе R7, являющемся одновременно эле­ментом крепления устройства на приборном щитке.

В устройстве применены резисторы МЛТ, перемен­ный резистор СП-1, конденсаторы: С2, СЗ — К50-6, С1 — МБМ; диоды — VD1 — Д223, VD2 — КДШ5Б.

Установка тиристора на радиатор не обязательна. Устройство некритично к замене полупроводниковых элементов.

Источник статьи: http://nauchebe.net/2010/04/elektronnye-ustrojstva-dlya-avtomobilya/

Система электрооборудования автомобиля

Система электрооборудования

Э лектрооборудование автомобиля — предназначено для выработки и передачи электрической энергии потребителям различных систем и устройств автомобиля.

Устройство электрооборудования автомобиля:

• И сточники тока;
• П отребители тока;
• Э лементы управления;
• Э лектрическая проводка.

В се перечисленные элементы электрооборудования объединены в единую бортовую сеть автомобиля.

Э лектрообоурдование автомобиля можно разделить на две части цепь низкого напряжения и цепь высокого напряжения.

Ц епь низкого напряжения обеспечивает электричеством потребителей освещения и сигнализации, а также работу системы пуска.

Система пуска двигателя обеспечивает первичное проворачивание коленчатого вала и работу двигателя во время его пуска. Наиболее распространен пуск двигателя электрическим стартером. В качестве стартеров применяют высокооборотные электродвигатели постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением, конструктивно объединенные с шестеренным приводом. Для быстрого и конструктивного изучения устройства системы пуска двигателя воспользуйтесь схемой системы пуска.

Освещение и сигнализация – служат для освещения приборами дороги и обозначения габаритов автомобиля, сигнализации выполняемых маневров.

Контрольно-измерительные и дополнительные приборы – служат для контроля работы и управления системами автомобиля.

Ц епь высокого напряжения служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах, за счет системы зажигания.

Система зажигания служит для воспламенения горючей смеси и применяется на бензиновых двигателях. Воспламенение горючей смеси происходит по мере подачи искры зажигания в цилиндры, от сюда и название система искрового зажигания . Другими словами система зажигания служит для создания тока высокого напряжения, распределения его по цилиндрам двигателя и воспламенения рабочей смеси в камере сгорания в определенные моменты. На современных автомобилях используют контактно-транзисторную и бесконтактную системы зажигания. Для более подробного изучения — устройство системы зажигания автомобиля .

В системе электрооборудования автомобиля обязательно есть источник вырабатывания тока и его потребитель. Их взаимосвязанная работа реализуется с помощью электрической проводки.

К источниками тока можно отнести: аккумуляторную батарею (АКБ) и генератор.

АКБ служит для питания потребителей низкой цепи электрическим током при неработающем двигателе, запуске двигателя, а также работе двигателя на малых оборотах.

Г енератор предназначен для подзарядки аккумуляторной батареи (АКБ) и питания всех приборов электричеством во время движения автомобиля. Поэтому генератор является основным источником электрического тока.

К элементам управления относятся щитки предохранителей, блоки реле, электронные блоки управления. Их основная задача это обеспечение согласованной работы приборов электрооборудования. На современных автомобилях используются блоки управления.

Б лок управления служит для:

• контроль потребителей;
• контроль напряжения;
• регулирование нагрузки;
• управление системой комфорта;

П отребители энергии бывают : Основные, длительные, кратковременные.

О сновные:

— электроусилитель рулевого привода;

Д ополнительные:

— система активной безопасности;

— система пассивной безопасности;

К ратковременные:

— системы комфорта;

Подкатегории

Устройство контактной системы батарейного зажигания 1

Контактная система батарейного зажигания

Для создания искрового разряда между электродами свечи зажигания необходимо высокое напряжение (15000-30000 В), так как газы, находящиеся в цилиндре, не проводят ток низкого напряжения. На современных автомобильных двигателях применяют однопроводную систему соединения источников тока с потребителями. Вторым проводником электрической энергии служит масса (корпус) – все соединенные между собой металлические части автомобиля.

При однопроводной системе включения приборов электрооборудования уменьшается число проводов, упрощается техническое обслуживание и уменьшается стоимость системы. Отрицательные выводы генератора, аккумуляторной батареи и всех потребителей электроэнергии соединены с массой, а положительные изолированы от нее. В эксплуатации необходимо внимательно следить за состоянием изоляции на проводах и за их креплением, так как нарушение изоляции может привести к возникновению короткого замыкания.

Устройство контактной системы батарейного зажигания :

Схема устройства контактной системы батарейного зажигания :

а) схема ; б) положения ключа выключателя зажигания и стартера ; 1 – рычажок прерывателя ; 2 – подвижный контакт ; 3 – неподвижный контакт ; 4 — кулачок ; 5 – прерыватель низкого напряжения ; 6 — конденсатор ; 7, 14, 23 – провода ; 8 – выключатель зажигания ; 9 – добавочный резистор ; 10 – первичная обмотка ; 11 – вторичная обмотка ; 12 – катушка зажигания ; 13 — магнитопровод ; 15 – выключатель добавочного резистора ; 16 — амперметр ; 17 – аккумуляторная батарея (АКБ) ; 18 – выключатель электродом ; 19 – ротор с электродом ; 20 — распределитель ; 21, 24 – подавительные резисторы ; 25 – свеча зажигания ; 26 – ключ выключателя зажигания.

Контактная система батарейного зажигания состоит из : аккумуляторной батареи 17, катушки зажигания 12, прерывателя 5 низкого напряжения с конденсатором 6, распределителя импульсов высокого напряжения 20, свечей зажигания 25, выключателя зажигания 8, амперметра 16. Прерыватель 5 имеет два контакта : неподвижный 3 соединенный с массой и подвижный 2, расположенный на рычажке 1 и соединенный с проводом 7 с первичной обмоткой 10 катушки зажигания. В прерывателе установлен вращающийся валик с кулачком 4, при помощи которого размыкаются контакты. В системе зажигания в качестве источника электрического тока используется генератор переменного тока.

При замыкании контактов прерывателя ток от АКБ проходит по первичной обмотке катушки зажигания, создавая вокруг нее магнитное поле.

Цепь низкого напряжения следующая : положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 – выключатель зажигания 8 добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 — провод 7 – подвижный контакт 2 – неподвижный контакт 3 – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ.

При размыкании контактов прерывателя обесточивается первичная обмотка катушки зажигания и резко уменьшается магнитное поле. Магнитный поток исчезающего поля пересекает витки вторичной и первичной обмоток, при этом индуктируется электродвижущая сила (ЭДС) высокого напряжения во вторичной и ЭДС самоиндукции в первичной обмотках. Возникающие во вторичной обмотке импульсы высокого напряжения подводятся к свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Вращающийся ротор 19 своим электродом распределяет импульсы высокого напряжения по электродам крышки распределителя. Частота вращения ротора в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала и, таким образом, совпадает с частотой вращения кулачка прерывателя.

Положение пластины ротора напротив каждого из электродов крышки распределителя соответствует разомкнутому состоянию контактов прерывателя.

Цепь высокого напряжения : вторичная обмотка 11 – провод 14 высокого напряжения – подавительный резистор 21 – электрод ротора 19 – один из электродов крышки распределителя 20 – провод 23 — подавительный резистор 24 – свеча зажигания 25 – центральный электрод свечи – боковой электрод свечи – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ 17 – положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 — выключатель зажигания 8 – добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 – вторичная обмотка катушки зажигания 12.

В первичной обмотке ток самоиндукции возникает при замыкании контактов прерывателя. Ток самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке, нежелательно, так как при размыкании контактов увеличивается период искрообразования между ними, снижаются эффективность и надежность системы зажигания. Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6. В момент размыкания цепи низкого напряжения конденсатор заряжается током самоиндукции, а затем при разомкнутых контактах разряжается через первичную обмотку.

Выключатель зажигания 8 необходим для остановки работающего двигателя размыканием первичной обмотки катушки зажигания. Он нужен и для включения зажигания перед пуском двигателя. Ключ 26 выключателя зажигания может занимать четыре положения : 0 – зажигания выключено ; 1 – зажигание включено ; 2 – включены зажигание и стартер ; 3 – подведено питание к радиоприемнику. В положении 0 ключ можно вставить и вынуть из замка зажигания. После пуска двигателя ключ выключателя зажигания переводят в положение 1.

Выключатель 18 цепи АКБ нужен для отключения батареи от массы при выполнении электротехнических работ и для остановки автомобиля на длительное время. Выключатель 18 защищает электрооборудование от короткого замыкания или от пожара при неисправной проводке, а также позволяет отключить батарею от всех потребителей электрической энергии, непосредственно не отсоединяя провода, отходящие от нее. В этом случае остается включенным аварийное освещение – плафон кабины и розетка переносной лампы.

Почему контактная система батарейного зажигания не используется на современных автомобилях?

Постепенно контактную систему батарейного зажигания вытеснили другие системы, такие как контактно транзисторная или бесконтактная системы зажигания. Этому предшествовало ряд недостатков контактной системы батарейного зажигания :

• Быстрый износ и обгорание контактов прерывателя ;
• Увеличение зазора между контактами прерывателя, соответственно увеличение угла опережения зажигания ;
• Уменьшение тока в цепях низкого и высокого напряжения ;
• Частые перебои с воспламенением рабочей смеси ;
• Затрудненный пуск двигателя ;
• Снижение экономичности и мощности двигателя.

Источник статьи: http://www.autoezda.com/elect