第五章 汽车信息显示系统.ppt

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1、第五章 汽车信息显示系统,第一节 电磁驱动式仪表第二节 电热驱动式仪表第三节 车速里程表第四节 发动机转速表第五节 数字式汽车仪表第六节 汽车安全报警装置,第一节 电磁驱动式仪表,电磁驱动式仪表是根据电流的磁效应和电磁驱动原理而工作的仪表。根据指示仪表的工作方式不同，电磁驱动式仪表可分为电磁式和动磁式两种类型。一、电磁式电流表1 电流表的功用电流表的显著特点是：不仅能够指示充电系统的充放电状态，而且还能指示充放电电流的大小，适合于整车负载电流相对较小、仪表盘安装空间相对较大的载货汽车选装。现代汽车常用电流表有电磁式和动磁式两种类型。电流表的功用是指示充电系统的工作状态。,下一页,返回,第一节

2、电磁驱动式仪表,2 电磁式电流表的结构组成 电磁式电流表的结构如图5-1所示。黄铜板条3固定在绝缘底板上，两端与接线端子1和2相连，下面夹有永久磁铁6。在磁铁内侧的转轴5上装有带指针的软钢转子4。3 电磁式电流表的工作原理电磁式电流表的工作原理如图5-2所示。当电流表没有电流流过时，由于软钢转子被永久磁铁磁化，且转子磁化后的极性与永久磁铁的极性相反，因此两者互相吸引，使指针保持指向中间位置“0”，如图5-2（b）所示，说明充放电电流都等于零。,上一页,下一页,返回,第一节 电磁驱动式仪表,二、动磁式电流表动磁式电流表具有结构简单的突出优点。动磁式电流表的结构如图5-3所示。黄铜导电板3固定在绝

3、缘的塑料底板上，两端与接线端子1、4相连，中间夹有磁轭6。导电板3上固装有一根针轴，永磁转子5和指针2套装在针轴上，称为磁钢指针。因为永磁转子可随指针一同转动，故称为动磁式电流表。动磁式电流表的工作原理与电磁式电流表基本相同。,上一页,下一页,返回,第一节 电磁驱动式仪表,三、电磁式电压表1 电压表的功用电压表的功用是指示电源系统的工作情况。电压表有电磁式和双金属片式两种。由于双金属片式在接通或断开电源时，指示摆动较为迟缓，故应用较少。2 电磁式电压表的结构组成北京切诺基（BJ2021型）汽车用电磁式电压表的结构，由两只十字交叉布置的电磁线圈、永久磁铁、转子、指针及刻度盘组成。两只电磁线圈与稳

4、压管VS以及阻值为112的限流电阻R串联。在电磁线圈电路中稳压管串联。,上一页,下一页,返回,第一节 电磁驱动式仪表,3 电磁式电压表的工作原理 当电压表尚未接通或电源电压低于稳压管的稳定电压时，永久磁铁将转子磁化，使指针保持在初始位置（即指针指向9 V位置）。当电压表电路接通、电源电压达到稳压管稳定电压时，电磁线圈通过电流I1和I2，产生磁场（磁通量分别用1和2表示）将转子磁化，磁场的方向是1和2的合成磁场（磁通量分别用电）的方向，电流的合成磁场电与永久磁铁的磁场永合成磁场合，便使转子带动指针偏转。,上一页,下一页,返回,第一节 电磁驱动式仪表,4 电压表的检查与调整接通点火开关、但未启动发

5、动机时，电压表指示的是蓄电池端电压，12 V电气系统一般为11.512.6V。在接通起动机瞬间，电压表指示读数有所降低，对于12 V电系的电压会降低到约910 V。若电压表指示值过低，则表明蓄电池亏电或有故障。发动机启动后正常运转时，电压表指针应指在额定电压区域内（13.514.5 V）若接通点火开关，发动机启动前后电压表指示读数不变，则表明发电机不发电；若启动后电压表指示值不在额定区域内，则表明调节器损坏。,上一页,下一页,返回,第一节 电磁驱动式仪表,四、电磁式油压表1 油压表的功用发动机润滑油压力表又称为机油压力表，简称油压表，其功用是指示发动机润滑油压力的高低。汽车油压表按工作原理不同

6、可分为电磁式和电热式（双金属片式）两种类型。2 电磁式油压表的结构组成电磁式油压表由电磁式油压指示表与可变电阻式油压传感器组成，结构原理如图5-4所示。,上一页,下一页,返回,第一节 电磁驱动式仪表,3 电磁式油压表的工作原理当油压较低时，传感器电阻值较大，电磁线圈W2上的分压值较低，流过线圈W2中的电流相对较小，W1中的电流相对较大，两个电磁线圈电流产生的合成磁场驱动转子和指针指向油压较低一边。当油压升高时，传感器电阻值减小，电磁线圈W2上的分压值升高，流过线圈W2中的电流相对增大，线圈W1中的电流相对减小，线圈电流产生的合成磁场驱动转子和指针向油压较高一边偏摆，从而指示油压升高。,上一页,

7、下一页,返回,第一节 电磁驱动式仪表,五、电磁式水温表1 水温表的功用水温表的标准名称是冷却液温度表，其功用是指示发动机冷却液的工作温度。2 电磁式水温表的结构组成电磁式水温表由电磁式温度指示表和热敏电阻式传感器组成，结构原理如图5-5所示。3 电磁式水温表的工作原理当冷却液温度较低时，其合成磁场驱动指针转子向左偏转角度较大，从而指示水温较低。当冷却液温度升高时，与之相反。,上一页,下一页,返回,第一节 电磁驱动式仪表,六、电磁式燃油表1 燃油表的功用燃油表的功用是指示燃油箱内储存的燃油量。2 电磁式燃油表的结构组成电磁式燃油表由电磁式指示表与可变电阻式传感器，结构如图5-6所示。,上一页,下

8、一页,返回,第一节 电磁驱动式仪表,3 电磁式燃油表的工作原理电流流过燃油表的路径为：蓄电池正极点火开关SW燃油表“+”接线端子10左线圈W1燃油表“-”接线端子9，然后分成右线圈和可变电阻两条支路。右线圈支路经过右线圈W2后直接搭铁回到蓄电池负极；可变电阻支路为：接线端子9燃油传感器接线端子8线绕电阻5滑片6搭铁蓄电池负极。,上一页,返回,第二节电热驱动式仪表,一、双金属片式油压表1 双金属片式油压表的结构目前，大多数汽车都采用了双金属片式油压表。这种油压表是由双金属片式油压指示表与双金属片式油压传感器组成，结构如图5-7所示。2 双金属片式油压表的工作原理当点火开关接通时，加热线圈流过电流

9、的电路为：蓄电池正极点火开关指示表接线端子14指示表双金属片11上的加热线圈指示表接线端子9油压传感器接线端子7接触片6双金属片4上的加热线圈传感器触点弹簧片3搭铁蓄电池负极。,下一页,返回,第二节电热驱动式仪表,二、双金属片式水温表双金属片式水温表可分为双金属片式指示表与热敏电阻式传感器、双金属片式指示表与双金属片式传感器两种水温表。双金属片式指示仪表是依靠加热线圈通过电流产生热量对其进行加热而工作的。凡是双金属片式指示仪表与热敏电阻式传感器匹配使用的汽车仪表，在其电路中都串接有一只仪表电源稳压器，简称仪表稳压器，从而避免电源电压变化给仪表指示精度带来影响。,上一页,下一页,返回,第二节电热

10、驱动式仪表,1 仪表稳压器的结构原理仪表稳压器的功用是：当电源电压波动时，向指示仪表和传感器电路提供一个稳定的电压，保证指示仪表指示的读数准确。仪表稳压器主要由双金属片、加热线圈和一对常闭触点组成。仪表稳压器的工作原理如下：当点火开关接通、稳压器触点处于闭合状态时，输出端子输出的电压Uo与输入电压Ui相等（即Uo=Ui）。此时双金属片上的加热线圈有电流流过，并产生热量对双金属片进行加热。,上一页,下一页,返回,第二节电热驱动式仪表,当双金属片受热时就会向上弯曲，使触点断开。当触点断开时，输出电压Uo=0。此时加热线圈电流切断，双金属片逐渐冷却复位，触点将重又闭合。触点如此循环断开与闭合，稳压器

11、不断输出脉冲信号电压，并使输出电压保持在某一平均值。当汽车电源电压升高时，由于稳压器的输入电压升高，流过加热线圈的电流增大，产生热量多，因此双金属片只需加热较短时间即可使触点断开。触点断开后，待双金属片逐渐冷却复位时，触点就会再次闭合。同理，当汽车电源电压降低时，稳压器的输入电压降低时，由于触点闭合时间增长，因此输出电压的平均值将基本保持稳定。,上一页,下一页,返回,第二节电热驱动式仪表,2 双金属片式水温指示表的结构特点东风、解放等汽车用双金属片式水温指示表的结构与油压指示表完全相同，惟一不同的是刻度盘上的数值不同。油压指示表的数值为“0、3、7”，水温指示表的数值为“50、80、100”。

12、3 热敏电阻式传感器的结构特点水温传感器目前普遍采用负温度系数型热敏电阻式传感器。热敏电阻由铜、钴、镍、锰烧结而成，其显著特点是：温度升高时电阻值减小，温度降低时电阻值增大。,上一页,下一页,返回,第二节电热驱动式仪表,4 双金属片式水温指示表与热敏电阻式传感器的工作原理由仪表稳压器、双金属片式水温指示表与热敏电阻式传感器组成的水温表的工作原理如图5-8所示，当点火开关SW接通时，仪表稳压器电路接通，其加热线圈和双金属片工作，并向水温指示表和热敏电阻式传感器提供一个稳定的平均电压。5 双金属片式水温指示表与双金属片式水温传感器的工作原理当水温表的温度指示表和传感器均为双金属片式时，电路中可以不

13、采用仪表稳压器。双金属片式指示表与双金属片式传感器的结构原理如图5-9所示。,上一页,下一页,返回,第二节电热驱动式仪表,三、双金属片式燃油表1 双金属片式燃油表的结构特点 由仪表稳压器、双金属片式燃油指示表和可变电阻式传感器组成的燃油表的结构原理如图5-10所示。2 双金属片式燃油表的工作原理由仪表稳压器、双金属片式水温指示表与可变电阻式传感器组成的燃油表的工作原理如图5-10所示，当点火开关SW接通时，仪表稳压器电路接通，其加热线圈和双金属片工作，并向水温指示表和热敏电阻式传感器提供一个稳定的平均电压。,上一页,返回,第三节车速里程表,一、磁感应式车速里程表磁感应式车速里程表由车速表和里程

14、表两部分组成。主要由永久磁铁、感应罩、磁屏（铁护罩）、游丝、指针与刻度盘；计数轮、涡轮蜗杆和主动轴等组成。主动轴由变速器（或分动器）传动蜗杆经钢缆软轴驱动。1 磁感应式车速表的结构原理车速表由与主动轴紧固在一起的永久磁铁1、带有针轴和指针7的感应罩2、磁屏（铁护罩）3和紧固在车速里程表外壳上的刻度盘等组成。,下一页,返回,第三节车速里程表,2 里程表的结构原理里程表由蜗轮蜗杆机构和十进制数字轮组成。数字轮上制作有传动齿轮和进位齿轮。蜗轮蜗杆具有一定的传动比，汽车行驶时，钢缆软轴带动主动轴转动，并经三对蜗轮蜗杆驱动里程表右边的第一数字轮转动。第一数字轮上所刻的数字为1/10 km。在两个相邻的数

15、字轮之间，既通过自身的内齿进行齿轮传动，又通过进位数字轮进行进位传动，从而形成110的传动比。即在右侧数字轮转动一周，数字由“9”翻转到“0”的同时，其进位数字轮便使左侧相邻的数字轮转动1/10周，形成十进位递增关系。当汽车行驶时，就可累计出行驶里程数。,上一页,下一页,返回,第三节车速里程表,二、电子式车速里程表电子式车速里程表是用设在变速器上的传感器获取车速信号，并通过导线传输信号，能够克服磁感应式车速里程表用钢缆软轴传输转矩带来的磨损等缺点。电子式车速里程表还具有精度高、指示平稳和寿命长等优点。电子式车速里程表的结构如图5-11所示，主要由车速传感器、电子电路、车速表和里程表四部分组成，

16、既能指示汽车行驶速度，又能记录行驶里程（包括累计里程和单程里程），并具有复零功能。,上一页,返回,第四节发动机转速表,一、汽油发动机转速表1 汽油发动机用电子式转速表的结构组成发动机转速表由信号源、电子电路和指示表三部分组成。汽油发动机用电子式转速表的转速信号一般取自点火系统的初级电路。2 汽油发动机用电子式转速表的工作原理当触点闭合时，三极管VT无偏压而处于截止状态，电容器C2被充电，其充电电路为：蓄电池正极电阻R3电容器C2二极管VD2蓄电池负极构成回路。,下一页,返回,第四节发动机转速表,当触点分开时，三极管VT的基极电位接近电源正极，VT由截止转为导通状态。此时电容器C2所充满的电荷经

17、毫安表放电。其放电电路为：电容器C2正极三极管VT毫安mA二极管VD1，回到电容器C2负极。触点循环开闭，电路重复上述工作过程。二极管VD2为电容器C2提供充电回路，二极管VD1为电容器C2提供放电回路，C2的放电电流通过毫安表。因为电容器C2每次充、放电电量Q与其电容量C和电容器两端电压U成正比，即QCU,上一页,下一页,返回,第四节发动机转速表,二、磁感应式发动机转速表 磁感应式发动机转速表是指采用磁感应式传感器检测发动机转速信号的电子式转速表。这种转速比既可用于测量汽油发动机转速，也可用于测量柴油发动机转速。磁感应式转速表由磁感应式传感器、电子电路和毫安表组成，如图5-12所示。转速信号

18、一般取自发动机曲轴信号，因此传感器一般都安装在飞轮壳上。,上一页,返回,第五节 数字式汽车仪表,数字式汽车仪表是指采用荧光屏、液晶显示屏、数码管和发光二极管等显示器件，显示温度、电压、油压、燃油、发动机转速表、车速和里程等状态信息的仪表，又称为电子式汽车仪表。一、数字式汽车仪表驱动电路数字式汽车仪表主要由采集信息的传感器、分析处理信息的电子电路（包括单片机）以及各种信息显示器件组成。其中，传感器和电子电路的功用与前述发动机转速表基本相同，主要区别在于信息显示方式有所不同。,下一页,返回,第五节 数字式汽车仪表,显示驱动电路是数字式汽车仪表的重要组成部分。常用点/线显示驱动电路有LM3914、L

19、M3915和LM3916等等，下面以LM3914点/线显示驱动器电路为例，说明数字式汽车仪表显示驱动电路的工作原理。1 LM3914显示驱动器的特点LM3914显示驱动器简化电路如图5-13所示。LM3914是检测模拟电平，驱动10个发光二极管LED进行线性模拟显示的单片集成电路。显示形式（即显示点或显示线条图形）可以通过改变专门设置端子（11端子）的连接进行转换。,上一页,下一页,返回,第五节 数字式汽车仪表,该电路设有可调基准电压和精密的10级分压器。LM3914可方便地使显示系统增加控制器、可视报警、展宽刻度的功能。该显示驱动器具有以下特点：(1)可驱动发光二极管（LED）、液晶显示管（

20、LCD）或真空荧光管；(2)用户可在外部选择线模式显示或点模式显示；(3)可扩展到100级显示；,上一页,下一页,返回,第五节 数字式汽车仪表,(4)内部电压基准为1.212 V；(5)可在低于3 V的电源下工作；(6)输入可低到搭铁电平，可输入35 V电压而不会损坏或发生错误输出；(7)LED驱动器输出是集电极电流输出，输出电流在230mA范围内可调，输出端之间没有相互作用，可与TTL或CMOS逻辑电路相连接；(8)LM3914内部10级分压器是浮动的，可连接很宽的电压（35 V）范围。,上一页,下一页,返回,第五节 数字式汽车仪表,2 LM3914显示驱动器功能说明信号电压输入高阻抗缓冲器

21、后，再加到10个比较器的反向输入端，每个比较器串联一只电阻偏置在不同的比较电平上。3 LM3914显示驱动器的基准输出电压Uout基准输出电压Uout的表达式为:UoutUREF(1+R2/R1)+IadjR2 4 发光二极管亮度的调节在LM3914电路中，从基准输出电压端（7端子）输出的电流IL决定了LED的电流。不受电源电压和温度变化的影响。因此改变电阻R1阻值的大小，即可改变流过发光二极管LED的电流来调节发光二极管的亮度。,上一页,下一页,返回,第五节 数字式汽车仪表,5 模式选择端的使用使用方法是：当显示为线条图形时将模式选择端（9端子）连接到电源端子（3端子）上。当显示为点阵形式时

22、，单个LM3914驱动器的模式选择端开路即可，多个LM3914驱动器串联驱动20个或更多个LED时，则将前一级驱动器（即有最低输入电压比较点的驱动器）的9端子接到较高一级LM3914驱动器的1端子，并连续地将较低输入驱动器的9端子接到较高输入驱动器的1端子。相互串联链接的最后一个LM3914驱动器的9端子接到11端子上。除最后一个LM3914驱动器之外，在其余所有驱动器的11端子与电源之间均应连接一只20 k的电阻（即与第9只LED并联一只20 k的电阻）。,上一页,下一页,返回,第五节 数字式汽车仪表,二、数字式汽车仪表实例1 点阵显示功能驱动器LM3914驱动LED以点阵形式显示电源电压,

23、该电路的显著特点是模式选择输入端（9端子）与11端子连接，从而实现点阵显示功能。2 线条图形显示功能驱动器LM3914驱动LED以线条图形形式显示电源电压，该电路的显著特点是模式选择输入端（9端子）与电源端子（3端子）连接，从而实现线条图形显示功能。其余电路连接与点阵显示相同。,上一页,返回,第六节 汽车安全报警装置,一、机油压力过低警告灯机油压力过低警告灯为红色警告灯，其功用是当润滑系统的机油压力降低到一定值（5090 kPa）时，警告灯电路自动接通而发亮报警，提醒驾驶员及时检修，避免损坏发动机。1 弹簧管式机油压力过低传感器弹簧管式机油压力过低传感器的结构原理如图5-14所示。2 膜片式机

24、油压力过低传感器膜片式式机油压力警告灯传感器的结构如图5-15所示。,下一页,返回,第六节 汽车安全报警装置,二、冷却液温度过高警告灯 冷却液温度过高警告灯为红色警告灯，其功用是当冷却液温度升高到一定值时，警告灯自动发亮报警，指示冷却液温度过高。三、燃油油量过少警告灯 燃油储量过少警告灯为红色警告灯，其功用是当油箱燃油储量少于某一规定值时，警告灯自动发亮，提醒驾驶员及时补充燃油。汽车常用燃油储量警告灯的控制方式有热敏电阻控制式、可控硅控制式和电子式三种。,上一页,下一页,返回,第六节 汽车安全报警装置,1 热敏电阻控制式燃油储量警告灯热敏电阻控制式燃油油量警告灯如图5-16所示。2 可控硅控制

25、式燃油油量警告灯可控硅控制的燃油油量警告灯适合于与双金属片式仪表稳压器、双金属片式燃油指示表配套使用，电路如图5-17所示。3 电子控制式燃油油量警告灯电子式燃油油量警告灯适合于与电磁式燃油指示表配套使用。,上一页,下一页,返回,第六节 汽车安全报警装置,四、制动系统警告灯1 驻车制动与制动压力过低警告灯驻车制动警告灯的功用是：在驻车制动器处于制动状态时自动发亮，提醒驾驶员在挂挡起步之前，预先松开驻车制动器。制动压力过低警告灯功用是：在制动管路的压力降低到一定值时自动发亮，提醒驾驶员及时排除故障，以免发生危险。2 制动液液位过低警告灯制动液液位过低警告灯电路中串联有一只传感器，如图5-18所示

26、。,上一页,下一页,返回,第六节 汽车安全报警装置,3 制动信号灯电路断路报警灯制动信号灯电路断路报警灯警的电路原理。在左右制动信号灯电路中，连接有两个电磁线圈W1、W2以及舌簧开关K，信号灯电路断路报警灯与舌簧开关串联。,上一页,返回,图5-1电磁式电流表的结构,1、2接线端子；3黄铜板条；4软钢转子与指针；5转轴；6永久磁铁,返回,图5-2电磁式电流表的工作原理,（a）I0；（b）I=0；（c）I0,返回,图5-3 动磁式电流表的结构,1、4接线端子；2指针；3导电板；5永磁转子；6磁轭,返回,图5-4电磁式油压表,返回,图5-5电磁式水温表的结构原理,返回,图5-6电磁式燃油表结构原理,

27、1左线圈W1；2右线圈W2；3转子；4指针；5线绕电阻；6滑片；7浮子；8、9、10接线端子,返回,图5-7双金属片式油压表,1油腔；2膜片；3、17弹簧片；4、11双金属片与加热线圈；5、10、13调整齿扇；6接触片；7、9、14接线端子；8校正电阻；12指针；15点火开关；16蓄电池,返回,图5-8双金属片式温度表的结构原理,1稳压器触点；2、6双金属片；3、7加热线圈；4、11、12接线端子；5、9调整齿扇；8指针；10弹簧片；13弹簧；14热敏电阻；15金属壳体,返回,图5-9不带稳压器的双金属片式温度指示表与传感器结构原理,1水温传感器壳体；2触点臂；3固定触点；4、9双金属片；5导

28、电接触片；6接线座；7传感器接线端子；8调整齿扇；10指针；12弹簧片,返回,图5-10带稳压器的双金属片式燃油指示表与可变电阻式传感器结构原理,1触点；2、6双金属片；3、7加热线圈；4、11、12接线端子；5、9调整齿扇；8指针；10弹簧片；13滑线式可变电阻；14滑片；15浮子,返回,图5-11电子式车速里程表的结构,返回,图5-12磁感应式发动机转速表,返回,图5-13LM3914点/线显示驱动器电路,返回,图5-14弹簧管式油压过低传感器,1警告灯；2接线端子；3弹簧管；4静触点；5动触点；6传感器接头,返回,图5-15膜片式油压过低传感器,1弹簧片；2膜片；3弹片与触点；4壳体,返回,图5-16热敏电阻式燃油油量警告灯电路,1防爆金属丝网；2传感器壳体；3热敏电阻；4油箱壳体；5接线端子；6警告灯,返回,图5-17可控硅控制式燃油油量警告灯电路,返回,图5-18制动液液位警告灯与传感器结构原理,1壳体；2舌簧管；3永久磁铁；4浮子；5制动液液位,返回,