Đề cương Bài giảng Hệ thống điện thân xe và điều khiển gầm ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE & ĐIỀU KHIỂN GẦM Ô TÔ SỐ TÍN CHỈ: 02 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: CAO ĐẲNG CHÍNH QUY NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ HƯNG YÊN - 2015 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 1 MỤC LỤC TÍN CHỈ 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE .................................... 3 1.1. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG ...................................................................................... 3 1.1.1. Bối dây .......................................................................................................... 4 1.1.2. Các chi tiết bảo vệ ......................................................................................... 6 1.1.3. Công tắc và Rơ le .......................................................................................... 7 1.2. BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH ................................... 8 1.3. MẠNG CAN VÀ Mà CHÌA KHÓA CHỐNG TRỘM .................................................. 9 1.3.1. Mạng CAN .................................................................................................... 9 1.3.2. Mã chìa khóa chống trộm ........................................................................... 19 CHƢƠNG 2. HỆ THỐNG THÔNG TIN TRÊN Ô TÔ ........................................... 21 2.1. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG .................................................................................... 21 2.1.1. Tổng quan về hệ thống ............................................................................... 21 2.1.2. Cấu trúc tổng quát của hệ thống ................................................................. 22 2.1.3. Phân loại và yêu cầu của hệ thống .............................................................. 23 2.2. THÔNG TIN DẠNG TƢƠNG TỰ (Analog) ............................................................... 25 2.2.1. Đồng hồ và cảm biến báo áp suất dầu ........................................................ 25 2.2.2. Đồng hồ nhiên liệu ...................................................................................... 29 2.2.3. Đồng hồ và cảm biến báo nhiệt độ nƣớc làm Mát ...................................... 33 2.2.4. Đồng hồ báo tốc độ động cơ ....................................................................... 34 2.2.5. Đồng hồ và cảm biến báo tốc độ xe ............................................................ 37 2.2.6. Đồng hồ Ampere ......................................................................................... 38 2.2.7. Các mạch đèn cảnh báo .............................................................................. 40 2.3. THÔNG TIN DẠNG SỐ (Digital) ............................................................................... 41 2.3.1. Cấu trúc cơ bản ........................................................................................... 41 2.3.2. Các dạng màn hình ..................................................................................... 42 2.4. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THÔNG TIN TIÊU BIỂU .......................................................... 46 CHƢƠNG 3. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU ...................................... 47 3.1. TỔNG QUÁT HỆ THỐNG .......................................................................................... 47 3.1.1. Sơ đồ tổng thể của hệ thống ........................................................................ 47 3.1.2. Chức năng ................................................................................................... 47 3.1.3. Yêu cầu ....................................................................................................... 47 3.1.4. Phân loại ..................................................................................................... 47 3.2. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ......................................................................................... 48 3.2.1. Hệ thống quang học và kết cấu đèn ............................................................ 48 3.2.2. Các mạch đèn chiếu sáng tiêu chuẩn .......................................................... 53 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 2 3.2.3. Đèn pha cao áp và đèn thông minh ............................................................. 64 3.3. HỆ THỐNG TÍN HIỆU ................................................................................................ 78 3.3.1. Hệ thống đèn xi nhan và cảnh báo nguy hiểm ............................................ 79 3.3.2. Hệ thống đèn kích thƣớc ............................................................................. 82 3.3.3. Hệ thống đèn phanh .................................................................................... 82 3.3.4. Hệ thống cảnh báo lùi xe ............................................................................ 83 3.3.5. Hệ thống còi điện và chuông nhạc .............................................................. 84 CHƢƠNG 4. CÁC HỆ THỐNG TIỆN NGHI TRÊN Ô TÔ ................................... 88 4.1. HỆ THỐNG GẠT NƢỚC VÀ RỬA KÍNH ................................................................. 88 4.1.1. Khái quát ..................................................................................................... 88 4.1.2. Cấu tạo ........................................................................................................ 88 4.1.3. Nguyên lý hoạt động ................................................................................... 94 4.1.4. Một số kiểu gạt nƣớc rửa kính .................................................................... 96 4.2. HỆ THỐNG CỬA SỔ ĐIỆN ...................................................................................... 100 4.2.1. Khái quát ................................................................................................... 100 4.2.2. Cấu tạo ...................................................................................................... 101 4.2.3. Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 103 4.3. HỆ THỐNG KHÓA CỬA (power door locks) .......................................... 106 4.3.1. Khái quát ................................................................................................... 106 4.3.2. Cấu tạo ...................................................................................................... 107 4.3.3. Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 109 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE 1.1. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG Hệ thống điện thân xe áp dụng rất nhanh những tiến bộ của khoa học kỹ thuật cho hệ thống an toàn hơn và tạo ra nhiều tiện ích cho ngƣời sử dụng. Hệ thống điện thân xe bao gồm các hệ thống chia nhỏ sau đây:  Hệ thống thông tin và chẩn đoán: + Các loại đồng hồ chỉ báo + Các đèn cảnh báo + Các cảm biến cho đồng hồ và cảm biến báo nguy + Các giắc chẩn đoán và giắc kết nối dữ liệu  Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu: + Các đèn chiếu sáng + Các công tắc và rơle điều khiển + Các ECU đèn + Các cảm biến  Hệ thống gạt nƣớc rửa kính: + Các môtơ gạt nƣớc + Công tắc và rơle điều khiển + Các ECU điều khiển + Các cảm biến  Hệ thống khóa cửa, chống trộm: + Các môtơ điều khiển khóa cửa + Các bộ phận phát, nhận tín hiệu điều khiển cửa + Các công tắc rơle điều khiển + Các ECU điều khiển + Các cảm biến  Hệ thống nâng hạ kính: + Các môtơ cửa sổ điện + Các công tắc cửa sổ điện + Các IC điều khiển và cảm biến tốc độ  Hệ thống điều khiển gƣơng chiếu hậu: + Cụm gƣơng và các môtơ + Các công tắc điều khiển và ECU  Hệ thống điều hòa không khí: + Các cảm biến + ECU điều khiển Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 4 + Các công tắc điều khiển + Các bộ phận chấp hành  Hệ thống túi khí, dây đai: + Bộ túi khí + Bộ dây đai + Các cảm biến + Bộ kiểm soát CPU  Hệ thống mạng CAN: + Các IC CAN + Các ECU + Cáp nối Các bộ phận cơ bản của hệ thống điện thân xe: Trƣớc khi tìm hiểu các bộ phận cơ bản của hệ thống điện thân xe ta tìm hiểu khái niệm Mát thân xe. Trên ô tô, các cực âm của tất cả các thiết bị điện và âm ắc quy đều đƣợc nối với các tấm thép của thân xe nhằm tạo nên một mạch điện. Chỗ nối các cực âm vào thân xe gọi là Mát thân xe. Mát thân xe làm giảm số lƣợng dây điện cần sử dụng. 1.1.1. Bối dây Dây điện có chức năng nối các bộ phận điện của ô tô với nhau. Bối dây đƣợc chia thành các nhóm nhƣ sau: - Dây điện đƣợc mã màu - Các chi tiết nối: Hộp nối, hộp rơle, giắc nối, bulông nối Mát a. Dây điện Dây điện và cáp có 3 loại: Dây thấp áp (dây bình thƣờng) loại này đƣợc dùng phổ biến trên ô tô bao gồm có lõi dẫn điện và vỏ bọc cách điện. Dây cao áp (dây cao áp trong hệ thống đánh lửa) và cáp bao gồm lõi dẫn điện phủ lớp cao su cách điện dày nhằm ngăn không cho điện cao áp bị rò rỉ. Dây cáp đƣợc thiết kế để bảo vệ nó khỏi những nhiễu điện bên ngoài. Nó sử dụng làm cáp ăng ten radio, cáp mạng CAN Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 5 Hình 1.1: Sơ đồ dây điện trên xe b. Các chi tiết nối Để hỗ trợ việc nối các chi tiết, dây điện đƣợc tập trung tại một số phần trên xe ôtô. a. Hộp nối là một chi tiết mà ở đó các giắc nối của mạch điện đƣợc nhóm lại với nhau. Thông thƣờng nó bao gồm bảng mạch in liên kết các cầu chì, rơle với các bối dây b. Các giắc nối (3) , giắc nối dây (4) và bulông nối Mát (5) hình 1.2 Hình 1.2: Các chi tiết nối - Giắc nối đƣợc sử dụng giữa dây điện với dây điện hoặc giữa dây điện với bộ phận điện để tạo ra các kết nối. Có 2 loại giắc kết nối là kết nối dây điện với dây điện Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 6 và dây điện với bộ phận điện. Các giắc nối đƣợc chia thành giắc đực và giắc cái tùy theo hình dạng các cực của chúng. Giắc kết nối có nhiều màu khác nhau. - Giắc nối dây có chức năng là nối các cực của cùng một nhóm. - Bulông nối Mát đƣợc sử dụng nối Mát dây điện hoặc các bộ phận điện với thân xe, không giống nhƣ bulông thông thƣờng bề mặt của bulông nối Mát đƣợc sơn chống ô xy hóa màu xanh lá cây. 1.1.2. Các chi tiết bảo vệ Các chi tiết bảo vệ, bảo vệ mạch khỏi dòng điện lớn quá mức cho phép chạy trong dây dẫn hay các bộ phận điện, điện tử khi bị ngắn mạch. Các chi tiết bảo vệ bao gồm: các loại cầu chì. Cầu chì đƣợc lắp giữa nguồn điện với các thiết bị điện, khi dòng điện vƣợt qua một cƣờng độ nhất định chạy qua mạch điện của thiết bị nào đó cầu chì sẽ nóng chảy để bảo vệ mạch đó. Có 2 loại cầu chì là cầu chì dẹt và cầu chì hộp. Cầu chì dòng cao (thanh cầu chì): một cầu chì dòng cao đƣợc lắp trong đƣờng dây giữa nguồn điện và thiết bị điện, dòng điện có cƣờng độ lớn sẽ chạy qua cầu chì này, nếu dây điện bị chập thân xe cầu chì sẽ chảy để bảo vệ dây điện. Bộ ngắt mạch (cầu chì tự nhảy) đƣợc sử dụng bảo vệ mạch điện với tải có cƣờng độ dòng lớn mà không thể bảo vệ bằng cầu chì nhƣ cửa sổ điện, mạch sấy kính, quạt gió Khi dòng điện chạy qua vƣợt quá cƣờng độ hoạt động một thanh lƣỡng kim trong bộ ngắt mạch sẽ tạo ra nhiệt và giãn nở để ngắt mạch. Thậm chí trong một số mạch nếu dòng điện thấp hơn cƣờng độ hoạt động nhƣng dòng lại hoạt động trong thời gian dài thì nhiệt độ thanh lƣỡng kim cũng tăng lên và ngắt mạch. Không giống nhƣ cầu chì bộ ngắt mạch đƣợc sử dụng lại sau khi thanh lƣỡng kim khôi phục. Bộ ngắt mạch có 2 loại là tự khôi phục và khôi phục bằng tay (Hình 1.4) Hình 1.3: Các loại cầu chì Hình 1.4: Bộ tự ngắt Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 7 1.1.3. Công tắc và Rơ le Hình 1.5: vị trí công tắc và rơle trên ô tô Công tắc và rơle mở và đóng mạch điện nhằm tắt bật đèn cũng nhƣ vận hành các hệ thống điều khiển. Nhóm công tắc và rơle đƣợc chia nhƣ trong hình 1.6: Hình 1.6: Các loại công tắc và rơ le 1. Công tắc vận hành trực tiếp bằng tay có - Công tắc xoay: khóa điện (a. hình 1.6) - Công tắc ấn: công tắc cảnh báo nguy hiểm (b. hình 1.6) - Công tắc bập bênh: công tắc khóa cửa (c. hình 1.6) - Công tắc cần: công tắc tổ hợp (d. hình 1.6) 2. Công tắc vận hành bằng cách thay đổi nhiệt độ hay cường độ dòng điện - Công tắc phát hiện nhiệt độ (e. hình 1.6) Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 8 - Công tắc phát hiện dòng điện (f. hình 1.6) 3. Công tắc vận hành bằng sự thay đổi mức dầu 4. Rơle - Rơle điện từ (rơle 4 chân) (g. hình 1.6) - Rơle bản lề (rơle 5 chân) (h. hình 1.6) 1.2. BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH Hiện nay bộ điều khiển trung tâm (ECU) xuất hiện ngày càng nhiều trên các hệ thống Điện thân xe và hệ thống gầm ô tô. Nó có chức năng thu thập các tín hiệu đầu vào (là tín hiệu của các loại cảm biến) sau đó tính toán, xử lý và đƣa ra các tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành. Hình 1.7. Mối quan hệ giữa tín hiệu đầu vào, đầu ra và ECU Cấu trúc tổng thể: Hình 1.8. Sơ đồ khối điều khiển của hệ thống điện thân xe dòng KIA Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 9 Bố trí ECU thân xe trên một số dòng xe: Hình 1.9. ECU trên S- class Hình 1.10. ECU trên xe tải MB (Actros) 1.3. MẠNG CAN VÀ Mà CHÌA KHÓA CHỐNG TRỘM 1.3.1. Mạng CAN 1.3.1.1.Tổng quan CAN (Controller Area Network) xuất phát là một phát triển chung cua hai hãng Bosch và Intel phục vụ cho việc nối mạng trong các phƣơng tiện giao thông cơ giới để thay thế cách nối điểm cổ điển sau đó đƣợc chuẩn hóa quốc tế trong ISO 11898. 1.3.1.2. Kiến trúc giao thức Đối chiếu với mô hình ISO/OSI, CAN định nghĩa lớp liên kết dữ liệu gồm hai lớp con (LLC và MAC) cũng nhƣ phần chính của lớp vật lý. - Lớp vật lý đề cập tới việc truyền Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 10 tín hiệu, vì thế định nghĩa cụ thể phƣơng thức định thời, tạo nhịp bít (bit timing), phƣơng pháp mã hóa bít và đồng bộ hóa. Tuy nhiên, chuẩn CAN không quy định các đặc tính của các bộ thu phát với mục đích cho phép lựa chọn môi trƣờng truyền cũng nhƣ mức tín hiệu thích hợp cho từng lĩnh vực ứng dụng. - Lớp điều khiển truy nhập môi trƣờng (MAC) là phần cốt lõi trong kiến trúc giao thức CAN. Lớp MAC có trách nhiệm tạo khung thông báo, điều khiển truy nhập môi trƣờng, xác nhận thông báo và kiểm soát lỗi. Hình 1.11. Phạm vi định nghĩa của CAN trong mô hình OSI - Lớp điều khiển liên kết logic (LLC) đề cập tới các dịch vụ gửi dữ liệu và yêu cầu dữ liệu từ xa, thanh lọc thông báo, báo cáo tình trạng quá tải và hồi phục trạng thái. 1.3.1.3. Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn CAN thực chất chỉ là chuẩn giao thức từ phần trên của lớp vật lý cho tới hết lớp liên kết dữ liệu, vì vậy không quy định cụ thể về chuẩn truyền dẫn cũng nhƣ môi trƣờng truyền thông. Thực tế cáp đôi dây xoắn kết hợp với chuẩn RS-485 cũng nhƣ cáp quang đƣợc sử dụng rộng rãi. Đối với cáp đôi dây xoắn, cấu trúc mạng thích hợp nhất là cấu trúc đƣờng thẳng, mắc theo kiểu đƣờng trục đƣờng nhánh, trong đó chiều dài đƣờng nhánh hạn chế dƣới 0.3m. Tốc độ truyền có thể lựa chọn ở nhiều mức khác nhau, tuy nhiên phải thống nhất và cố định trong toàn bộ mạng. Do có sự ràng buộc giữa tốc độ truyền và chiều dài dây dẫn trong phƣơng pháp truy nhập bus CSMA/CA. Tốc độ truyền tối đa là 1Mbit/s ở khoảng cách 40m và 50 kbit/s ở khoảng cách 1000m. Số trạm phụ thuộc nhiều vào cấu trúc mạng, cáp truyền và đặc tính điện học của các bộ thu phát thông thƣờng hạn chế ở con số 64 đối với cấu trúc đƣờng thẳng và sử dụng cáp đôi dây xoắn. CAN phân biệt hai trạng thái logic của tín hiệu là mức trội (dominant) và mức lặn (recessive), tuy nhiên không quy định rõ giá trị bít nào ứng với mức tín hiệu nào. Trong trƣờng hợp cả bít trội và bít lặn đƣợc phát đồng thời thì bít trội sẽ lấn át tín hiệu trên bus sẽ có mức trội. Trong thực tế nếu sử dụng mạch AND thì mức trội tƣơng ứng với bít 0 và mức lặn tƣơng ứng với bít 1. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 11 1.3.1.4 Cơ chế giao tiếp Đặc trƣng của CAN là phƣơng pháp định địa chỉ và giao tiếp hƣớng đối tƣợng, trong khi hầu hết các hệ thống bus trƣờng khác đều giao tiếp dựa vào địa chỉ các trạm. Mỗi thông tin trao đổi trong mạng đƣợc coi nhƣ một đối tƣợng, đƣợc gán một số mã căn cƣớc. Thông tin đƣợc gửi đi trên bus theo kiểu truyền thông báo với độ dài có thể khác nhau. Các thông báo không đƣợc gửi tới một địa chỉ nhất định mà bất cứ trạm nào cũng có thể nhận theo nhu cầu. Nội dung mỗi thông báo đƣợc các trạm phân biệt qua một mã căn cƣớc (IDENTIFIER). Mã căn cƣớc không nói lên địa chỉ đích của thông báo, mà chỉ biểu diễn ý nghĩa của dữ liệu trong thông báo. Vì thế, mỗi trạm trên mạng có thể tự quyết định tiếp nhận và xử lý thông báo hay không tiếp nhận thông báo qua phƣơng thức lọc thông báo (message filtering). Cũng nhờ sử dụng phƣơng thức lọc thông báo, nhiều trạm có thể đồng thời cùng nhận một thông báo và có các phản ứng khác nhau. Một trạm có thể yêu cầu một trạm khác gửi dữ liệu bằng cách gửi một khung REMOTE FRAME. Trạm có khả năng cung cấp nội dung thông tin đó sẽ gửi trả lại một khung dữ liệu DATA FRAME có cùng mã căn cƣớc với khung yêu cầu. Cùng với tính năng đơn giản, cơ chế giao tiếp hƣớng đối tƣợng ở CAN còn mang lại tính linh hoạt và tính nhất quán dữ liệu của hệ thống. Một trạm CAN không cần biết thông tin cấu hình hệ thống (ví dụ địa chỉ trạm). Nên việc bổ xung hay bỏ đi một trạm trong mạng không đòi hỏi bất cứ một sự thay đổi nào về phần cứng hay phần mềm ở các trạm khác. Trong mạng CAN, có thể chắc chắn rằng một thông báo hoặc đƣợc tất cả các trạm quan tâm tiếp nhận đồng thời, hoặc không đƣợc trạm nào tiếp nhận. Tính nhất quán dữ liệu đƣợc đảm bảo qua các phƣơng pháp gửi đồng loạt và xử lý lỗi. 1.3.1.5. Cấu trúc bức điện CAN sử dụng phƣơng thức định địa chỉ theo đối tƣợng. Các đối tƣợng đƣợc hiểu ở đây chính là đại diện cho các thông báo mang dữ liệu quan tâm nhƣ giá trị đo, giá trị điều khiển, thông tin trạng thái. Mỗi đối tƣợng thông báo có một tên riêng biệt, hay nói cách khác là là một căn cƣớc (IDENTIFIER) đƣợc sử dụng để truy cập trên bus. Mỗi bức điện sẽ có một ô chứa căn cƣớc của đối tƣợng với chiều dài 11 bít (dạng khung chuẩn theo CAN2.0A) hoặc 29 bít (khung mở rộng CAN2.0B). CAN định nghĩa 4 kiểu bức điện sau: - Khung dữ liệu (DATA FRAME) mang dữ liệu từ một trạm truyền tới các trạm nhận. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 12 - Khung yêu cầu dữ liệu (REMOTE FRAME) đƣợc gửi từ một trạm yêu cầu truyền khung dữ liệu với cùng mã căn cƣớc. - Khung lỗi (ERROR FRAME) đƣợc gửi từ bất kỳ trạm nào phát hiện lỗi bus. - Khung quá tải (OVERLOAD FRAME) đƣợc sử dụng nhằm tạo một khoảng cách thời gian bổ sung giữa hai khung dữ liệu hoặc yêu cầu dữ liệu trong trƣờng hợp một trạm bị quá tải Hình 1.12. Cấu trúc khung dữ liệu ở CAN Các khung dữ liệu và yêu cầu dữ liệu có thể sử dụng ở cả dạng khung chuẩn và dạng khung mở rộng. Giữa hai khung dữ liệu hoặc yêu cầu dữ liệu cần một khoảng cách ít nhất là 3 bít lặn để phân biệt đƣợc gọi là INTERFRAME SPACE. Trong trƣờng hợp quá tải khoảng cách này sẽ lớn hơn bình thƣờng. Khung dữ liệu/Yêu cầu dữ liệu Mỗi khung dữ liệu có thể mang từ 0 đến 8 byte dữ liệu sử dụng. Chuẩn CAN không quy định giao thức và các dịch vụ trên lớp 2, do đó việc diễn giải vùng dữ liệu này nhƣ thế nào thuộc toàn quyền ngƣời sử dụng. Các bức điện nhỏ có thể không thích hợp với một số lĩnh vực ứng dụng nhất định, nhƣng tạo lợi thế về tính năng thời gian thực. Cụ thể, tình trạng một thành viên chiếm giữ bus trong một thời gian dài nhờ vậy sẽ không xảy ra. Khung yêu cầu dữ liệu cũng có cấu trúc tƣơng tự nhƣ khung dữ liệu, nhƣng không mang dữ liệu và khác với khung dữ liệu ở bít cuối của ô phân xử. - Khởi đầu khung là một bít trội và đánh dấu khởi đầu của một khung dữ liệu hoặc khung yêu cầu dữ liệu. Tất cả các trạm sẽ phải đồng bộ hóa dựa vào bít khởi đầu này. - Ô phân xử đƣợc sử dụng là mức ƣu tiên của bức điện. Quyết định quyền truy nhập bus khi có nhiều thông báo đƣợc gửi đi đồng thời. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 13 - Ô phân xử có chiều dài 12 bít đối với dạng khung chuẩn và 32 bít đối với dạng khung mở rộng trong đó mã căn cƣớc dài 11 bít hoặc 29 bít. Bít cuối cùng của ô phân xử đƣợc gọi là bít RTR (Remote Transmission Request), dùng để phân biệt giữa khung dữ liệu (bít trội) và khung yêu cầu dữ liệu (bít lặn). - Ô điều khiển chiều dài 6 bít, trong đó 4 bít cuối mã hóa chiều dài dữ liệu (bít trội bằng 0 bít lặn bằng 1). Tùy theo dạng khung chuẩn hay mở rộng mà ý nghĩa của hai bít còn lại khác nhau một chút. - Ô dữ liệu có chiều dài từ 0 đến 8 byte, trong đó mỗi byte đƣợc truyền đi theo thứ tự từ bít có giá trị cao nhất (MSB) đến bít có giá trị thấp nhất (LSB). - Ô kiểm soát lỗi CRC bao gồm 15 bít đƣợc tính theo phƣơng pháp CRC và một bít lặn phân cách. Dãy bít đầu vào để tính bao gồm bít khởi đầu khung, ô phân xử, ô điều khiển và ô dữ liệu, với đa thức phát - Ô xác nhận ACK (Acknowlegment) gồm 2 bít đƣợc phát đi là các bít lặn. Mỗi trạm nhận đƣợc bức điện phải kiểm tra mã CRC. Nếu đúng sẽ phát chồng một bít trội trong thời gian nhận đƣợc bít ARC đầu tiên (ARC slot). Nhƣ vậy, một bức điện đƣợc truyền chính xác sẽ có một bít ARC trội nằm giữa hai bít lặn phân cách (một bít phân cách CRC và một bít phân cách ARC). - Kết thúc chung đƣợc đánh dấu bằng 7 bít lặn. a. Khung lỗi Hình 1.13. Cấu trúc khung lỗi ở CAN Một khung lỗi đƣợc gửi từ bất kỳ trạm nào phát hiện lỗi trên bus. Khung lỗi bào gồm cờ lỗi (Error Flag) và phân cách lỗi (Error Delimiter). CAN phân biệt hai loại lỗi là lỗi chủ động (Active Error) và lỗi bị động (Passive Error). Tƣơng ứng với chúng là hai dạng cờ lỗi: - Dạng cờ lỗi chủ động bao gồm 6 bít trội liền nhau. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 14 - Dạng cờ lỗi bị động bao gồm 6 bít lặn liền nhau, trừ trƣờng hợp nó bị ghi đè lên bởi các bít trội từ trạm khác. Một trạm lỗi chủ động khi phát hiện lỗi sẽ báo hiệu bằng cách gửi một cờ lỗi chủ động. Cờ lỗi chủ động vi phạm luật nhồi bít hoặc phá bỏ dạng cố định của ô ACK hay ô kết thúc khung. Chính vì vậy, tất cả các trạm khác cũng phát hiện ra lỗi và bắt đầu gửi cờ lỗi. Cuối cùng, dãy bít trội quan sát đƣợc trên bus thực tế là kết quả của sự xếp chồng nhiều cờ lỗi khác nhau phát riêng từ các trạm. Tổng chiều dài của dãy này dao động trong khoảng từ 6 đến 12 bít. Phân cách lỗi đƣợc đánh dấu bằng 8 bít lặn liên tục. Sau khi gửi xong một cờ lỗi, mỗi trạm phải gửi tiếp một số bít lặn và đồng thời quan sát bus. Cho đến khi phát hiện ra một bít lặn (tức là khi các trạm khác đã gửi xong cờ lỗi chủ động), chúng sẽ phát tiếp bảy bít lặn. b. Khung quá tải Một khung quá tải có cấu trúc tƣơng tự nhƣ ở khung lỗi bao gồm cờ quá tải (Overload flag) và phân cách quá tải (Overload Delimiter). Cờ quá tải gồm sáu bít trội tƣơng tự nhƣ cờ lỗi chủ động. Cờ quá tải xóa bỏ dạng cố định của ô INTERMISSION ở khoảng trống giữa hai khung. Chính vì vậy, tất cả các trạm khác cũng phát hiện tình trạng quá tải và bắt đầu gửi cờ quá tải. Cuối cùng, dãy bít trội quan sát đƣợc trên bus thực tế là sự xếp chồng nhiều cờ lỗi khác nhau phát riêng từ các trạm. Cũng giống nhƣ khung lỗi, phân cách quá tải đƣợc đánh dấu bằng tám bít lặn liên tục. Sau khi gửi xong một cờ lỗi, mỗi trạm phải quan sát bus cho đến khi phát hiện ra một bít lặn. Tại thời điểm đó tất cả các trạm khác đã gửi xong cờ quá tải, chúng sẽ phát tiếp 7 bít lặn. Tối đa là hai khung quá tải có thể sử dụng nhằm tạo thời gian trễ giữa hai khung dữ liệu hoặc khung yêu cầu dữ liệu. Hình 1.14. Cấu trúc khung quá tải ở CAN Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 15 1.3.1.6. Truy nhập bus CAN sử dụng phƣơng pháp truy nhập môi trƣờng CSMA/CA, tức điều khiển phân kênh theo từng bít. Phƣơng pháp phân mức ƣu tiên truy nhập bus dựa theo tính cấp thiết của nội dung thông báo. Mức ƣu tiên này phải đƣợc đặt cố định, trƣớc khi hệ thống đi vào vận hành. Thực tế, mã căn cƣớc không những mang ý nghĩa của dữ liệu trong thông báo, mà còn đồng thời đƣợc sử dụng là mức ƣu tiên. Hình 1.15. Minh họa hoạt động của CAN Bất cứ một trạm nào trong mạng cũng có thể bắt đầu gửi thông báo, mỗi khi đƣờng truyền rỗi. Mỗi bức điện đều bắt đầu bằng một bít khởi điểm và mã căn cƣớc, vì thế nếu hai hoặc nhiều trạm cùng đồng thời bắt đầu gửi thông báo, việc xung đột trên đƣờng truyền sẽ đƣợc phân xử dựa theo từng bít của mã căn cƣớc. Mỗi bộ thu phát đều phải so sánh mức tín hiệu của mỗi bít gửi đi với mức tín hiệu quan sát đƣợc trên bus. Nếu hai mức tín hiệu có trạng thái logic giống nhau thì trạm có quyền phát bit tiếp theo, trƣờng hợp ngƣợc lại sẽ phải dừng ngay lập tức. Trong trƣờng hợp thực hiện bít giá trị 0 ứng với mức trội và bít giá trị 1 ứng với mức lặn, bít 0 sẽ lấn át. Vì vậy, một thông báo có mã căn cƣớc nhỏ nhất sẽ đƣợc tiếp tục phát hay nói cách khác, thông báo nào có mã căn cƣớc càng bé thì mức ƣu tiên càng cao. Trong trƣờng hợp xảy ra va chạm giữa một thông báo mang dữ liệu (DATA FRAME) và một thông báo yêu cầu gửi dữ liệu (REMOTE FRAME) với cùng mã căn cƣớc, thông báo mang dữ liệu sẽ đƣợc ƣu tiên. Phƣơng thức phân xử này không những đảm bảo thông tin không bị mất Mát, mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng đƣờng truyền. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 16 1.3.1.7. Bảo toàn dữ liệu Nhằm đảm bảo mức an toàn tối đa trong truyền dẫn dữ liệu, mỗi trạm CAN đều sử dụng kết hợp nhiều biện pháp để tự kiểm tra, phát hiện và báo hiệu lỗi. Các biện pháp kiểm soát lỗi sau đây đƣợc áp dụng: - Theo dõi mức tín hiệu của mỗi bít truyền đi và so sánh với tín hiệu nhận đƣợc trên bus. - Kiểm soát qua mã CRC. - Thực hiện nhồi bít (nhồi một bít nghịch đảo sau năm bít giống nhau). - Kiểm soát khung thông báo. Với các biện pháp trên, thì hiệu quả phát hiện lỗi: - Phát hiện đƣợc tất cả các lỗi toàn cục - Phát hiện đƣợc tất cả các lỗi cục bộ tại bộ phát. - Phát hiện đƣợc tới năm bít lỗi phân bố ngẫu nhiên trong một bức điện. - Phát hiện đƣợc các lỗi đột ngột có chiều dài nhỏ hơn 15 bít trong một thông báo. - Phát hiện đƣợc các lỗi có số bít lỗi là chẵn. - Tỷ lệ lỗi còn lại (xác suất một thông báo còn bị lỗi không phát hiện) nhỏ hơn 4.7*10 -11 . Tất cả các trạm nhận thông báo phải kiểm tra sự nguyên vẹn của thông tin và xác nhận thông báo. Khi phát hiện ra sự sai lệnh trong một thông báo, các trạm đều có trách nhiệm truyền khung lỗi. Các thông báo bị lỗi đó sẽ bị dừng và đƣợc tự động phát lại. Thời gian hồi phục từ khi phát hiện lỗi đến khi bắt đầu gửi thông báo tiếp theo tối đa là 31 thời gian bít, nếu nhƣ không có lỗi nào xảy ra tiếp. Các trạm CAN có khả năng phân biệt giữa nhiễu tức thời với lỗi kéo dài, ví dụ lỗi khi một trạm có sự cố. Các trạm bị hỏng sẽ đƣợc tự động tách ra khỏi mạng về mặt logic. 1.3.1.8. Mã hóa bít Trƣớc khi đƣợc chuyển đổi thành tín hiệu trên đƣờng truyền. CAN sử dụng phƣơng pháp nhồi bít (bit stuffing). Dãy bít đầu vào cần nhồi bao gồm bít khởi đầu khung, ô phân xử, ô điều khiển, dữ liệu và dãy CRC. Khi 5 bít liên tục giống nhau, bộ phát sẽ tự động bổ sung một bít nghịch đảo cuối cùng. Bên nhận sẽ phát hiện ra bít đƣợc nhồi và tái tạo thông tin ban đầu. Việc nhồi bít không đƣợc thực hiện với các phần còn lại của khung dữ liệu và khung yêu cầu dữ liệu, cũng nhƣ với các khung lỗi và khung quá tải. Cuối cùng, dãy bít đƣợc dãy bít đƣợc mã hóa theo phƣơng pháp NRZ, có nghĩa là trong suốt một chu kỳ bít, mức tín hiệu hoặc là trội hoặc là lặn. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 17 1.3.1.9. Sơ đồ kết nối các trạm trong mạng CAN Hình 1.16. Minh họa sự liên kết về mặt điện học của các trạm trong mạng Hình 1.17. Sơ đồ kết nối các nút trong mạng CAN 1.3.1.10. Ứng dụng mạng CAN trên hệ thống điện ô tô a.Tổng quan Mạng truyền thông đa chiều (Mutiplex) sử dụng trên xe ô tô đƣợc SAE định nghĩa bao gồm ba lớp (class): lớp A, lớp B, lớp C. Trong đó: Lớp A (class A): Mục đích làm giảm dây dẫn tín hiệu truyền nhận giữa các nút bằng cách các tín hiệu trao đổi giữa các nút đƣợc truyền trên một đƣờng bus chung. Thay vì sử dụng các đƣờng dây riêng rẽ để liên kết các nút nhƣ trƣớc đây. Lớp B (class B): Đƣợc sử dụng ở những nơi mà dữ liệu đƣợc truyền giữa các nút để loại bỏ sự lặp lại các cảm biến hoặc các thành phần khác của hệ thống. Các nút (node) này của hệ thống thông tin đa chiều tồn tại ở dạng các modul chuẩn trong quy định của điện thân xe. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 18 Lớp C (class C): Đƣợc sử dụng ở những nơi mà tín tốc độ đƣờng truyền cao, đặc biệt liên quan tới hệ thống điều khiển thời gian thực (real-time control system). Nhƣ điều khiển động cơ và phanh ABS. Dữ liệu đƣợc gửi trên bus tín hiệu nhằm tập trung quá trình điều khiển và giảm dây dẫn. Chú ý: Quy đinh, lớp A là lớp con của lớp B, lớp B là lớn con của lớp C. b. Quy định cho 3 lớp của điện ô tô Các bức điện trong mạng điện ô tô là ngắn ( 3 đến 12 byte) nhƣ chỉ ra trong hình 4.1, bao gồm ba phần: Header, Data (thông tin đƣợc gửi đi) và Error Detection (phƣơng pháp kiểm lỗi). Hình 1.18. Cấu trúc bức điện Bức điện này đƣợc chuyển thành ba lớp khác nhau và có các yêu cầu riêng. c. Một số hình ảnh thực tế về mạng CAN Hình 1. 19. Dây CAN trên xe tải nhỏ MB Hình 1.20. Dây dẫn trên xe Sprinter Hình 1.21. Dây dẫn trên xe SPrinter MB W203 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 19 1.3.2. Mã chìa khóa chống trộm 1.3.2.1. Khái quát Hệ thống mã hoá khoá động cơ là một hệ thống chống trộm cho xe. Hệ thống này ngăn không cho động cơ khởi động bằng cách ngăn cản quá trình đánh lửa và phun nhiên liệu khi bất kỳ một chìa khoá nào không phải là chìa khoá có mã ID* đã đƣợc đăng ký trƣớc. Khi đặt chế độ cho hệ thống mã hoá khoá động cơ động, thì đèn chỉ báo an ninh nháy để cho biết hệ thống đã đƣợc xác lập. Hình 1.22. Hệ thống mã chìa khóa và chống trộm Hệ thống mã hoá khoá động cơ gồm có một chíp mã chìa khoá, một cuộn dây thu phát tín hiệu, ECU khoá động cơ và ECU động cơ . v.v. Có hai loại hệ thống mã hoá khoá động cơ, một loại điều khiển bằng ECU độc lập (ECU khoá động cơ) và loại kia thì điều khiển bằng ECU động cơ có ECU khoá động cơ ở bên trong. 1.3.2.2 Chức năng a. Chức năng xác lập/bỏ chế độ của hệ thống mã hoá khoá động cơ - Xác lập chế độ cho hệ thống mã hóa động cơ Thời điểm rút chìa khoá điện ra khỏi ổ khoá điện hoặc 20 giây sau khi xoay chìa khoá điện về vị trí “ACC” hoặc “LOCK”, hệ thống mã hoá khoá động cơ đƣợc xác lập việc đánh lửa khởi động và phun nhiên liệu không thể thực hiện đƣợc. Hình 1.23. Chức năng hệ thống mã chìa khóa chống trộm - Bỏ chế độ mã hóa cho động cơ Khi cắm chìa khoá điện ổ khoá thì ECU khoá động cơ và chíp mã chìa khoá nằm trong chìa khoá bắt đầu giao tiếp với nhau. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 20 Sau khi đƣợc giao tiếp bắt đầu, nếu mã khởi động đăng ký trong ECU khoá động cơ và trong chíp mã chìa của nó trùng hợp nhau hai lần liên tục, thì chế độ của hệ thống mã hoá khoá động cơ đƣợc huỷ bỏ làm cho hệ thống đánh lửa bắt đầu làm việc và nhiên liệu đƣợc phun vào động cơ. Kết qủa là động cơ có thể khởi động đƣợc. b. Chức năng đăng kí - Chức năng đăng ký mã khoá gồm có chức năng đăng ký tự động, đăng ký bổ sung và xoá bỏ má khoá. - Chức năng đăng ký mã khoá gồm có chức năng đăng ký tự động, đăng ký bổ sung và xoá bỏ má khoá. * Đăng kí mã hóa lần đầu: Đây là một hệ thống để đăng ký tự động mã chìa khóa (mã chìa chính và mã chìa phụ) khi thay thế ECU khoá động cơ. Sau khi thay thế ECU khoá động cơ, bật khoá điện lên vị trí ON làm cho đèn chỉ báo nhấp nháy. Trong điều kiện đó, tra chìa khoá chính và chìa khoá phụ vào ổ khoá đánh lửa để tự động đăng ký mã chìa vào ECU. Hình 1.24. Đăng kí mã chìa khóa lần đầu * Chức năng mã chìa bổ sung: Đây là chức năng thực hiện việc đăng ký bổ sung mã chìa mới (mã chìa chính và mã chìa phụ) có mã chìa đã đƣợc đăng ký trong ECU. Hình vẽ bên phải cho ta một ví dụ về phƣơng pháp đăng ký bổ sung đối với loại điều khiển bằng ECU khoá động cơ. Phƣơng pháp đăng ký này đƣợc thực hiện nhờ vận hành khoá điện và thao tác đóng/mở cửa xe phía ngƣời lái. Hình 1.25. Đăng kí mã chìa khóa bổ sung Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 21 CHƢƠNG 2. HỆ THỐNG THÔNG TIN TRÊN Ô TÔ 2.1. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG 2.1.1. Tổng quan về hệ thống Hệ thống thông tin trên xe bao gồm: các bảng đồng hồ (tableau), màn hình và các đèn báo giúp tài xế và ngƣời sửa chữa biết đƣợc thông tin về tình trạng hoạt động của các hệ thống chính trong xe. Thông tin có thể truyền đến tài xế qua 2 dạng: tƣơng tự (tableau kim) và số (tableau hiện số). Trên một số loại xe ngƣời ta cũng dùng tiếng nói để truyền thông tin đến tài xế. Hình 2.1. Tableau loại thường và loại hiện số. Đèn báo hiệu và đèn cảnh báo Đồng hồ tốc độ động cơ Đèn báo rẽ Đồng hồ tốc độ xe Các đèn báo hiệu và đèn cảnh báo Vôn kế Đồng hồ áp suất dầu Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát Đèn báo chế độ pha Đồng hồ nhiên liệu A- Báo áp lực nhớt C- Báo nhiệt độ nhớt E: Các đèn báo G- Tốc độ động cơ B- Báo điện áp D- Báo mực xăng F- Tốc độ xe H- Hành trình Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 22 Hình 2.2 Các loại đồng hồ chỉ thị bằng kim và các ký hiệu trên bảng đồng hồ. 2.1.2. Cấu trúc tổng quát của hệ thống Hệ thống thông tin bao gồm các loại đồng hồ sau: 2.1.2.1. Đồng hồ tốc độ xe (speedometer) Đồng hồ tốc độ xe dùng để hiển thị tốc độ xe chạy theo kilomet hoặc dặm (mile). Nó thƣờng đƣợc tích hợp với đồng hồ đo quãng đường (odometer) để báo quãng đƣờng xe đã đi từ lúc xe bắt đầu hoạt động và đồng hồ hành trình (tripmeter) để đo các khoảng cách ngắn giữa điểm đi và điểm đến. 2.1.2.2. Đồng hồ tốc độ động cơ (tachometer) Hiển thị tốc độ động cơ (tốc độ trục khuỷu) theo v/p (vòng/phút) hay rpm. 2.1.2.3. Vôn kế Chỉ thị điện áp accu hay điện áp ra của máy phát. Loại này hiện nay không còn trên tableau nữa. 2.1.2.4. Đồng hồ áp lực nhớt Chỉ thị áp lực nhớt của động cơ. 2.1.2.5. Đồng hồ nhiệt độ nước làm Mát Chỉ thị nhiệt độ nƣớc làm Mát động cơ. 2.1.2.6. Đồng hồ báo nhiên liệu Chỉ thị mức nhiên liệu có trong thùng chứa. 2.1.2.7. Đèn báo áp suất nhớt thấp Chỉ thị áp suất nhớt động cơ thấp dƣới mức bình thƣờng. Đèn báo phanh tay T-BELT Đèn báo thắt dây an toàn chƣa đúng vị trí Đèn báo chƣa thắt dây an toàn Đèn báo lọc nhiên liệu bị bẩn, nghẹt Đèn báo nạp Đèn báo mực nƣớc làm Mát thấp Đèn báo áp lực nhớt thấp Đèn báo rẽ Đèn báo mực nhớt động cơ Đèn báo nguy Đèn báo lỗi (điều khiển động cơ) Đèn báo xông Đèn báo có cửa chƣa đóng chặt Đèn báo pha Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 23 2.1.2.8. Đèn báo nạp Báo hệ thống nạp hoạt động không bình thƣờng (máy phát hƣ). 2.1.2.9. Đèn báo pha Báo đèn đầu đang ở chế độ chiếu xa. 2.1.2.10. Đèn báo rẽ Báo rẽ phải hay trái. 2.1.2.11. Đèn báo nguy hoặc ưu tiên Đèn này đƣợc bật khi muốn báo nguy hoặc xin ƣu tiên. Lúc này cả hai bên đèn rẽ phải và trái sẽ chớp. 2.1.2.12. Đèn báo mức nhiên liệu thấp Báo nhiên liệu trong thùng nhiên liệu sắp hết. 2.1.2.13. Đèn báo hệ thống phanh Báo đang kéo phanh tay, dầu phanh không đủ hay má phanh quá mòn. 2.1.2.14. Đèn báo cửa mở Báo có cửa chƣa đƣợc đóng chặt. 2.1.2.15. Đèn báo lỗi của các hệ thống điều khiển Phanh chống hãm cứng ABS, hệ thống điều khiển động cơ CHECK ENGINE, hệ thống kiểm soát lực kéo TRC... 2.1.2.16. Đèn báo vị trí tay số của hộp số tự động: P-R-N-D-1-2 2.1.3. Phân loại và yêu cầu của hệ thống 2.1.3.1. Phân loại Hệ thống thông tin trên ôtô có hai dạng: a. Thông tin dạng tương tự Thông tin dạng tƣơng tự (analog) trên ôtô thƣờng hiển thị thông qua các loại đồng hồ chỉ báo bằng kim. b. Thông tin dạng số Thông tin dạng số: (digital) sử dụng các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và tính toán dựa trên các tín hiệu này để xác định tốc độ xe, rồi hiển thị chúng ở dạng số hay các đồ thị dạng cột. 2.1.3.2. Yêu cầu Do đặc thù trong hoạt động của ôtô, hệ thống thông tin trên ôtô ngoài yêu cầu tính mỹ thuật phải đảm bảo: - Độ bền cơ học. - Chịu đƣợc nhiệt độ cao. - Chịu đƣợc độ ẩm. - Có độ chính xác cao. - Không làm chói mắt tài xế. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 24 + Hình 2.3 Sơ đồ mạch của một tablô loại tương tự Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 25 2.2. THÔNG TIN DẠNG TƢƠNG TỰ (Analog) Hệ thống thông tin dạng tƣơng tự bao gồm các đồng hồ dạng kim và các đèn báo để kiểm tra và theo dõi hoạt động của một số bộ phận quan trọng của động cơ cũng nhƣ toàn xe. Hình 2.4 Tablô dạng tương tự với chỉ thị bằng kim Trong hệ thống thông tin loại này thƣờng có các đồng hồ dƣới đây: 2.2.1. Đồng hồ và cảm biến báo áp suất dầu Đồng hồ áp suất nhớt báo áp suất nhớt trong động cơ giúp phát hiện hƣ hỏng trong hệ thống bôi trơn. Đồng hồ áp suất nhớt thƣờng là loại đồng hồ kiểu lƣỡng kim. 2.2.1.1. Cấu tạo Đồng hồ loại này thƣờng gồm hai phần: cảm biến áp lực nhớt, đƣợc lắp vào cac- te của động cơ hoặc lắp ở lọc nhớt và đồng hồ (bộ phận chỉ thị) đƣợc bố trí ở bảng tableau trƣớc mặt tài xế. Đồng hồ và cảm biến mắc nối tiếp với nhau và đấu vào mạch sau công tắc máy. Cảm biến chuyển sự thay đổi áp suất nhớt thành tín hiệu điện để đƣa về đồng hồ đo. Đồng hồ là bộ phận chỉ thị áp suất nhớt ứng với các tín hiệu điện thay đổi từ cảm biến. Thang đo đồng hồ đƣợc phân độ theo đơn vị kg/cm2 hoặc bar. Trên các ôtô ngày nay, ta có thể gặp bốn loại đồng hồ áp suất dầu nhớt: loại nhiệt điện, loại từ điện, cơ khí và loại điện tử. Ở đây chỉ giới thiệu hai loại là đồng hồ nhiệt điện và từ điện. 2.2.1.2. Đồng hồ áp suất nhớt kiểu lưỡng kim. a. Cấu tạo: Cấu tạo của đồng hồ đƣợc trình bày trên hình 2.5. Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo đồng hồ áp suất dầu bôi trơn động cơ (nhớt). Accu Coâng taéc maùy Phaàn töû löôõng kim Boä taïo aùp suaát daàu Phaàn töû löôõng kim Maøng Tieáp ñieåm Caûm bieán aùp suaát daàu Daây may so Daây may so Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 26 Hình 2.7 Hoạt động của đồng hồ nhiệt điện khi áp suất nhớt thấp/nhỏ. Nguyên lý hoạt động: khi cho dòng điện đi qua một phần tử lƣỡng kim đƣợc chế tạo bằng cách liên kết hai loại kim loại hoặc hợp kim có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau khiến phần tử lƣỡng kim cong khi nhiệt tăng. Đồng hồ bao gồm một phần tử lƣỡng kim kết hợp với một dây may so (nung). Phần tử lƣỡng kim có hình dạng nhƣ hình 2.6. Phần tử lƣỡng kim bị cong do ảnh hƣởng của nhiệt độ môi trƣờng không làm sai đồng hồ. b. Hoạt động: Hình 2.6 Hoạt động của phần tử lưỡng kim. Áp suất nhớt thấp/không có áp suất nhớt. Phần tử lƣỡng kim ở cảm biến áp suất nhớt có gắn một tiếp điểm. Độ dịch chuyển của kim đồng hồ tỉ lệ với dòng điện chạy qua dây may so. Khi áp suất nhớt bằng không, tiếp điểm mở, không có dòng điện chạy qua khi bật công tắc máy. Vì vậy, kim vẫn chỉ không. Khi áp suất nhớt thấp, màng đẩy tiếp điểm làm nó tiếp xúc nhẹ, nên dòng điện chạy qua dây may so của cảm biến. Vì lực tiếp xúc của tiếp điểm yếu, tiếp điểm sẽ lại mở ra do phần tử lƣỡng kim bị uốn cong do nhiệt sinh ra. Tiếp điểm sẽ mở ra sau một thời gian rất ngắn có dòng điện chạy qua nên nhiệt độ của phần tử lƣỡng kim trên đồng hồ không tăng và nó bị uốn ít. Vì vậy, kim sẽ lệch nhẹ A Sinh nhieät Nhieät ñoä khoâng cao (Khoâng sai soá) Bò cong bôûi doøng ñieän Löôõng kim Daây may so A Khoâng sinh nhieät Coâng taéc maùy Accu Ñoàng hoà baùo aùp suaát daàu Caûm bieán aùp suaát daàu Khoâng coù aùp suaát daàu Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 27 Hình 2.8 Hoạt động của đồng hồ nhiệt điện khi áp suất nhớt cao. Áp suất nhớt cao. Khi áp suất nhớt tăng, màng đẩy tiếp điểm mạnh hơn, nâng phần tử lƣỡng kim lên. Vì vậy, dòng điện sẽ chạy qua lƣỡng kim trong một thời gian dài. Tiếp điểm sẽ chỉ mở khi phần tử lƣỡng kim uốn lên trên. Dòng điện chạy qua đồng hồ áp suất nhớt trong thời gian dài cho đến khi tiếp điểm của cảm biến áp suất nhớt mở. Nhiệt độ phần tử lƣỡng kim phía đồng hồ tăng làm tăng độ cong của nó, khiến kim đồng hồ lệch nhiều. Nhƣ vậy, độ cong của phần tử lƣỡng kim trong đồng hồ tỉ lệ với độ cong của phần tử lƣỡng kim trong cảm biến áp suất nhớt. 2.2.1.3.Đồng hồ áp suất nhớt loại từ điện. a. Cấu tạo: Cấu tạo đồng hồ loại này đƣợc trình bày trên hình 1.9. Hình 2.9 Đồng hồ áp suất nhớt loại từ điện. Chú thích hình vẽ 2.9: a) Sơ đồ chung. b) Véctơ từ thông tổng và vị trí kim đồng hồ ứng với các vị trí khác nhau. Coâng taéc maùy Accu Ñoàng hoà baùo aùp suaát daàu Caûm bieán aùp suaát daàu AÙp suaát daàu cao Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 28 c) Sơ đồ nguyên lý đấu dây. 1- Buồng áp suất 2- Chốt tì 3- và 7- Vít điều chỉnh 4- Màng 5- Vỏ bộ cảm biến 6- Tay đòn bẩy 8- Con trượt 9- Nắp bộ cảm biến 10- Cuộn điện trở của biến trở 11- Lá đồng tiếp điện 12- Dây dẫn đồng 13- Lò xo. 14- Cần hạn chế kim đồng hồ. 15- Rãnh cong 16 và 20- Nam châm vĩnh cửu 17- Khung chất dẻo 18- Kim. 19- Vỏ thép Rcb- Điện trở của cảm biến. b. Hoạt động: Khi ngắt công tắc máy, kim lệch về phía vạch 0 trên thang đồng hồ. Kim đồng hồ đƣợc giữ ở vị trí này do lực tác dụng tƣơng hỗ giữa hai nam châm vĩnh cửu 6 và 20. Khi bật công tắc máy, trong các cuộn dây của đồng hồ và cảm biến xuất hiện những dòng điện chạy theo chiều mũi tên nhƣ hình vẽ 2.9.a và 2.9.c. Cƣờng độ dòng điện, cũng nhƣ từ thông trong các cuộn dây phụ thuộc vào vị trí con trƣợt trên biến trở 10. Cƣờng độ dòng điện cực đại trong mạch đồng hồ và cảm biến 0,2A. Khi trong buồng áp suất 1 của bộ cảm biến có trị số áp suất P = 0 thì con trƣợt 8 nằm ở vị trí tận cùng bên trái của biến trở 10 (theo vị trí của hình vẽ), tức là điện trở Rcb có giá trị cực đại. Khi đó cƣờng độ dòng điện trong cuộn W1 sẽ cực đại, còn trong các cuộn dây W2 và W3 cực tiểu. Từ thông 1 và 2 của các cuộn W1 và W2 tác dụng ngƣợc nhau, nên giá trị và chiều từ thông của chúng xác định theo hiệu 1 - 2. Từ thông 3 do cuộn dây W3 tạo ra sẽ tƣơng tác với hiệu từ thông 1 - 2 dƣới một góc lệch 90o. Từ thông tổng  của cả 3 cuộn dây sẽ xác định theo qui luật cộng vectơ.  sẽ định hƣớng quay và vị trí của đĩa nam châm 16, cũng có nghĩa là xác định vị trí của kim đồng hồ trên thang số. Khi bật công tắc mà áp suất trong buồng 1 bằng 0 thì từ thông tổng  sẽ hƣớng dĩa nam châm trục quay đến vị trí sao cho kim đồng hồ chỉ vạch 0 của thang số. Khi áp suất trong buồng 1 tăng, màng 4 càng cong lên, đẩy đòn bẩy 6 quay quanh trục của nó. Đòn bẩy thông qua vít 7 tác dụng lên con trƣợt 8 làm cho nó dịch chuyển sang phải. Trị số điện trở của biến trở (hay Rcb) giảm dần, do đó cƣờng độ dòng điện trong các cuộn dây W1 và W2 cũng nhƣ từ thông do chúng sinh ra 1 và 2 tăng lên. Trong khi đó, dòng điện trong cuộn dây W3 và từ thông 3 của nó giảm đi. Trong trƣờng hợp này, giá trị và hƣớng của từ thông tổng  thay đổi, làm cho vị trí của đĩa nam châm 16 cũng thay đổi và kim đồng hồ sẽ lệch về phía chỉ số áp suất cao. Trong trƣờng hợp áp suất P = 10 kg/cm2, con trƣợt sẽ ở vị trí tận cùng bên phải của biến trở 10, tức là điện trở của cảm biến Rcb = 0 (biến trở bị nối tắt) thì cuộn dây W1 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 29 cũng bị nối tắt và dòng điện trong cuộn dây sẽ bằng 0, kim đồng hồ sẽ lệch về phía phải của thang số. 2.2.2. Đồng hồ nhiên liệu Đồng hồ nhiên liệu có tác dụng báo cho ngƣời tài xế biết lƣợng xăng (dầu) có trong bình chứa. Có hai kiểu đồng hồ nhiên liệu, kiểu điện trở lƣỡng kim và kiểu cuộn dây chữ thập. 2.2.2.1. Đồng hồ nhiên liệu kiểu điện trở lưỡng kim Một phần tử lƣỡng kim đƣợc gắn ở đồng hồ chỉ thị và một biến trở trƣợt kiểu phao đƣợc dùng ở cảm biến mức nhiên liệu. Biến trở trƣợt kiểu phao bao gồm một phao dịch chuyển lên xuống cùng với mức nhiên liệu. Thân bộ cảm nhận mức nhiên liệu có gắn với điện trở trƣợt, và đòn phao nối với điện trở này. Khi phao dịch chuyển, vị trí của tiếp điểm trƣợt trên biến trở thay đổi làm thay đổi điện trở. Vị trí chuẩn của phao để đo đƣợc đặt hoặc là vị trí cao hơn hoặc là vị trí thấp hơn của bình chứa. Do kiểu đặt ở vị trí thấp chính xác hơn khi mức nhiên liệu thấp, nên nó đƣợc sử dụng ở những đồng hồ có dãi đo rộng nhƣ đồng hồ hiển thị số. Khi bật công tắc máy ở vị trí ON, dòng điện chạy qua bộ ổn áp và dây may so trên đồng hồ nhiên liệu và đƣợc tiếp mass qua điện trở trƣợt ở bộ cảm nhận mức nhiên liệu. Dây may so trong đồng hồ sinh nhiệt khi dòng điện chạy qua làm cong phần tử lƣỡng kim tỉ lệ với cƣờng độ dòng điện. Kết quả là kim đƣợc nối với phần tử lƣỡng kim lệch đi một góc. Hình 2.10 Bộ cảm nhận mức nhiên liệu dạng biến trở trượt kiểu phao. Khi mức nhiên liệu cao, điện trở của biến trở nhỏ nên cƣờng độ dòng điện chạy qua lớn. Do đó, nhiệt đƣợc sinh ra trên dây may so lớn và phần tử lƣỡng kim bị cong nhiều làm kim dịch chuyển về phía chữ F (Full). Khi mực xăng thấp, điện trở của biến trở trƣợt lớn nên chỉ có một dòng điện nhỏ chạy qua. Do đó phần tử lƣỡng kim bị uốn ít và kim dịch chuyển ít, kim ở vị trí E (empty). Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 30 Hình 2.11 Đồng hồ nhiên liệu kiểu điện trở lưỡng kim. Ổn áp: Độ chính xác của đồng hồ kiểu điện trở lƣỡng kim bị ảnh hƣởng bởi sự thay đổi của điện áp cung cấp. Sự tăng hay giảm điện áp trên xe sẽ gây ra sai số chỉ thị trong đồng hồ nhiên liệu. Để tránh sai số này, một ổn áp lƣỡng kim đƣợc gắn trong đồng hồ nhiên liệu để giữ áp ở một giá trị không đổi (khoảng 7V). Ổn áp bao gồm một phần tử lƣỡng kim có gắn tiếp điểm và dây may so để nung nóng phần tử lƣỡng kim. Khi công tắc ở vị trí ON, dòng điện đi qua đồng hồ nhiên liệu và đồng hồ nhiệt độ nƣớc làm Mát qua tiếp điểm của ổn áp và phần tử lƣỡng kim. Cùng lúc đó, dòng điện cũng đi qua may so của ổn áp và nung nóng phần tử lƣỡng kim làm nó bị cong. Khi phần tử lƣỡng kim bị cong, tiếp điểm mở và dòng điện ngừng chạy qua đồng hồ nhiên liệu và đồng hồ nhiệt độ nƣớc làm Mát. Khi đó, dòng điện cũng ngừng chạy qua dây may so của ổn áp. Khi dòng điện ngừng chạy qua dây may so, phần tử lƣỡng kim sẽ nguội đi và tiếp điểm lại đóng. Nếu điện áp accu thấp, chỉ có một dòng điện nhỏ chạy qua dây may so và dây may so sẽ nung nóng phần tử lƣỡng kim chậm hơn, vì vậy tiếp điểm mở chậm. Điều đó có nghĩa là tiếp điểm sẽ đóng trong một thời gian dài. Ngƣợc lại, khi điện áp accu cao, dòng điện lớn chạy qua tiếp điểm làm tiếp điểm đóng trong khoảng một thời gian ngắn. Trong thực tế, ta có thể sử dụng IC 7807 cho mục đích ổn áp. Tiếp điểm ổn áp Cảm biến mức nhiên liệu Cảm biến nhiệt độ nước Đồng hồ báo mức nhiên liệu Đồng hồ báo nhiệt độ nước Ăc quy E C F H Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 31 Hình 2.12 Hoạt động của đồng hồ kiểu điện trở lưỡng kim khi tiếp điểm ổn áp đóng/mở. [ơ 2.2.2.2. Đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập. Đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập là một thiết bị điện từ trong đó các cuộn dây đƣợc quấn bên ngoài một rotor từ theo bốn hƣớng, mỗi hƣớng lệch nhau 90o. Khi dòng điện qua cuộn dây bị thay đổi bởi điện trở của cảm biến mức nhiên liệu, từ thông đƣợc tạo ra trong cuộn dây theo bốn hƣớng thay đổi làm rotor từ quay và kim dịch chuyển. Khoảng trống phía dƣới rotor đƣợc điền đầy silicon để ngăn không cho kim dao động khi xe bị rung và kim không quay về vị trí E khi tắt công tắc máy. Hình 2.14 Cấu tạo đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập. Đặc điểm của đồng hồ kiểu cuộn dây chữ thập (so sánh với kiểu lƣỡng kim): - Độ chính xác cao. - Góc quay của kim rộng hơn. - Đặc tính bám tốt. - Không cần mạch ổn áp. - Chỉ thị đƣợc lƣợng nhiên liệu khi khoá điện đã tắt. Các cuộn dây Rôto (nam châm) Dầu Silicon Hƣớng quấn của cuộn L1 Hƣớng quấn của cuộn L3 Hƣớng quấn của cuộn L4 Hƣớng quấn của cuộn L2 Coâng taéc maùy Tieáp ñieåm oån aùp Boä caûm nhaän möùc nhieân lieäu Boä caûm nhaän nhieät ñoä nöôùc Ñoàng hoà baùo möùc nhieân lieäu Ñoàng hoà baùo nhieät ñoä nöôùc Tieáp ñieåm oån aùp ñoùng Accu E C F H Coâng taéc maùy Tieáp ñieåm oån aùp Boä caûm nhaän möùc nhieân lieäu Boä caûm nhaän nhieät ñoä nöôùc Ñoàng hoà baùo möùc nhieân lieäu Ñoàng hoà baùo nhieät ñoä nöôùc Tieáp ñieåm oån aùp môû Accu E C F H Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 32 Hoạt động: Các cực bắc (N) và cực nam (S) đƣợc tạo ra trên rotor từ. Khi dòng điện chạy qua mỗi cuộn dây, từ trƣờng sinh ra trên mỗi cuộn dây làm rotor từ quay và kim dịch chuyển. Cuộn L1 và L3 đƣợc quấn trên cùng một trục nhƣng ngƣợc hƣớng nhau, cuộn L2 và L4 đƣợc quấn ở trục kia lệch 90o so với trục L1, L3 (L2 và L4 cũng đƣợc quấn ngƣợc chiều nhau). Khi công tắc ở vị trí ON, dòng điện chạy theo hai đƣờng: - Accu L1  L2  cảm biến mức nhiên liệu  mass. - Accu L1  L2  L3  L4  mass. Điện áp Vs thay đổi theo sự thay đổi điện trở của cảm biến mức nhiên liệu làm cƣờng độ dòng điện I1, I2 thay đổi theo. Khi thùng nhiên liệu đầy: Do điện trở của bộ cảm nhận mức nhiên liệu nhỏ, nên có một dòng điện lớn chạy qua cảm biến mức nhiên liệu và chỉ có một dòng điện nhỏ chạy qua L3 và L4. Vì vậy từ trƣờng sinh ra bởi L3 và L4 yếu. Từ trƣờng hợp bởi L1, L2, L3 và L4 nhƣ hình 2.15. Hình 2.15 Từ trường tổng khi thùng nhiên liệu đầy Khi thùng còn một nửa nhiên liệu: Điện trở cảm biến mức nhiên liệu tăng nên dòng điện qua L3 và L4 tăng. Tuy nhiên, do số vòng dây của cuộn L3 rất ít nên từ trƣờng sinh bởi L3 cũng rất nhỏ. Vì vậy, từ trƣờng tổng sinh bởi các cuộn dây nhƣ hình 2.16. Hình 2.16 Từ trường tổng khi thùng nhiên liệu còn ½. Khi thùng nhiên liệu hết: Điện trở bộ báo mức nhiên liệu lớn, nên cƣờng độ dòng điện qua L3 và L4 lớn. Vì vậy từ trƣờng tổng nhƣ hình 1.17. Hình 2.17.Từ trường tổng khi hết nhiên liệu Từ trƣờng tổng L1 L4 L3 L2 Từ trƣờng tổng L1 L4 L3 L2 Ñoàng hoà baùo nhieân lieäu Khoaù ñieän Boä caûm nhaän möùc nhieân lieäu Accu L4L3 Vs L2L1 Hình 2.14. Hoạt động của đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập. L1 L4 L3 L2 Từ trƣờng tổng Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 33 Trên đa số các xe ngày nay, ngoài đồng hồ nhiên liệu còn có đèn báo sắp hết nhiên liệu. 2.2.3. Đồng hồ và cảm biến báo nhiệt độ nƣớc làm Mát Đồng hồ nhiệt độ nƣớc chỉ nhiệt độ nƣớc làm Mát trong áo nƣớc đông cơ. Có hai kiểu đồng hồ nhiệt độ nƣớc: kiểu điện trở lƣỡng kim có một phần tử lƣỡng kim ở bộ chỉ thị và một biến trở (nhiệt điện trở) trong bộ cảm nhận nhiệt độ và kiểu cuộn dây chữ thập với các cuộn dây chữ thập ở đồng hồ chỉ thị nƣớc làm Mát. 2.2.3.1. Kiểu điện trở lưỡng kim. Bộ chỉ thị dùng điện trở lƣỡng kim và cảm biến nhiệt độ là một nhiệt điện trở. Nhiệt điện trở là một chất bán dẫn, nên thuộc loại hệ số nhiệt âm NTC (Negative Temperature Coefficient). Điện trở của nó thay đổi rất lớn theo nhiệt độ. Điện trở của nhiệt điện trở giảm khi nhiệt độ tăng. Hình 2.18 Cảm biến nhiệt độ nước làm Mát và đặc tuyến. Đồng hồ nhiệt độ nƣớc kiểu điện trở lƣỡng kim có nguyên lý hoạt động tƣơng tự nhƣ đồng hồ nhiên liệu kiểu điện trở lƣỡng kim. ơ Khi nhiệt độ nƣớc làm Mát thấp, điện trở cảm biến nhiệt độ nƣớc cao và gần nhƣ không có dòng điện chạy qua. Vì vậy, dây may so chỉ sinh ra một ít nhiệt nên đồng hồ chỉ lệch một chút. Hình 2.19 Hoạt động của đồng hồ nước làm Mát. Khi nhiệt độ nƣớc làm Mát tăng, điện trở của cảm biến giảm, làm tăng cƣờng độ dòng điện chạy qua và cũng tăng lƣợng nhiệt sinh ra bởi dây may so. Phần tử lƣỡng kim bị uốn cong tỉ lệ với lƣợng nhiệt làm cho kim đồng hồ lệch về hƣớng chữ H (high). Nhieät ñoä( C) 0 N h ie ät ñ ie än t rô û ( )  Voû Cöïc Nhieät ñieän trôû Coâng taéc maùy OÅn aùp Daây may so Ñoàng hoà baùo nhieät ñoä nöôùc Boä caûm nhaännhieät ñoä nöôùc laøm maùt Accu C H Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 34 2.2.3.2. Kiểu cuộn dây chữ thập. Cấu tạo và hoạt động của đồng hồ nhiệt độ nƣớc làm Mát kiểu cuộn dây chữ thập cũng giống với đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập. Một phần rotor bị cắt nên kim hồi về đến vị trí nghỉ (phía lạnh) do trọng lƣợng của rotor khi tắt công tắc máy. 2.2.4. Đồng hồ báo tốc độ động cơ Với loại này, các xung điện tự cảm từ cuộn sơ cấp bobine (trong mỗi kỳ xuất hiện tia lửa) 200-400V, đƣợc giảm áp nhờ một điện trở khoảng 2-5k) sẽ đƣa tín hiệu đến đồng hồ. Tại đây, một mạch điện tử sẽ dựa vào tín hiệu này để điều khiển kim đồng hồ quay. Sơ đồ đồng hồ đo tốc độ động cơ đƣợc trình bày trên hình 2.20, 2.21. Nó bao gồm một mạch tạo xung dao động ban đầu, mạch rung, đồng hồ P và mạch ổn áp với D5 và R11. Hình 2.20 Sơ đồ đấu dây đồng hồ tốc độ động cơ(tachometer) và tốc độ xe (speedometer) Mạch đồng hồ đo tốc độ động cơ loại điện tử: Mạch lọc xung ban đầu gồm điện trở R1, R2, tụ C1, C4 và diode D3. Đầu vào của mạch đƣợc nối với âm bôbin hoặc dây báo tốc độ động cơ trong IC đánh lửa. Mạch này sẽ chuyển tín hiệu dao động hình sin tắt dần trên bobine đánh lửa thành các xung bán sin dƣơng. C1 R1 D3 R2 C4 R5 R6 T1 T2 R8 P C5 R4R3 D4 R7 R9 R10 C6 D5 R11 Noái boâbin Hình 2.21 Sơ đồ đồng hồ đo tốc độ động cơ kiểu điện tử Mạch dao động đơn hài gồm transistor T1 và T2 với mạch hồi tiếp cứng R5 và hồi tiếp mềm C5. Cực C của T1 đƣợc nối với cuộn dây của đồng hồ P. Điện trở R3 và R4 đóng vai trò cân bằng nhiệt. Để dòng qua đồng hồ liên tục, diode D4 đƣợc mắc song song với đồng hồ. Khi bật công tắc máy, transistor T2 sẽ ở trạng thái bão hòa, nhờ dòng cực B chạy qua R10 – mối nối BE – R5. Khi đó, tụ C6 và C5 sẽ đƣợc nạp theo mạch: Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 35 R7 Ñoàng hoà PR4 R3 C5 BE T2 R5 mass C6 mass Transistor T1 lúc này đang ở chế độ đóng vì điện áp giữa EB nhỏ hơn độ sụt áp trên R8. Khi động cơ bắt đầu hoạt động, xung điện áp (dao động tắt dần) của bobine đánh lửa đến ngõ vào của mạch. Xung này sau khi đi qua mạch lọc xung chỉ còn lại một nửa xung dƣơng với biên độ thấp đến điện trở R6. Dòng qua R6 và mối nối BE của T1 làm nó chuyển sang trạng thái bão hoà. Dƣới tác động của điện áp đã nạp trên tụ C5, transistor T2 chuyển sang trạng thái đóng. Thời gian transistor T2 ở trạng thái đóng phụ thuộc vào mạch phóng của C5: +C5 – T1 – R5 – D5 – R10 – (–)C5 T2 sẽ chuyển sang trạng thái bão hòa trở lại tại thời điểm khi điện thế trên C5 thấp hơn giá trị mở mối nối BE. Nhƣ vậy, thời gian mà transistor T1 ở trạng thái bão hòa sẽ không đổi khi thay đổi tốc độ động cơ bởi t1 chỉ phụ thuộc vào thông số của mạch nạp của tụ C5. Nếu bỏ qua độ sụt áp trên T1 và T2 lúc bão hòa cũng nhƣ độ sụt áp trên diode thì quá trình dòng điện đi qua đồng hồ đo tốc độ điện tử có thể biểu diễn bởi hệ phƣơng trình vi phân: U = (R7 + Rp + R34 + R5)i + L dt di 0  t t1 (T1 mở) Rpi + Lp dt di = 0 0  t t2 (T1 đóng) Trong đó: U: điện áp ổn áp trên D5 Rp và Lp: điện trở và độ tự cảm của cuộn dây đồng hồ i : dòng điện chạy qua đồng hồ R34: điện trở tƣơng đƣơng của R3 và R4 Nhƣ vậy theo lý thuyết hiệu chỉnh gián đoạn, đồng hồ tốc độ động cơ loại điện tử là một thiết bị xung điện với các hệ số: k = 0 C = (R7+Rp+R34+R5)/Rp > 1 Và thuộc nhóm 5 (xem phần lý thuyết hiệu chỉnh điện thế). Đối với nhóm này dòng điện trung bình qua đồng hồ là: Itb =                                                    C 1 exp1 C 1exp1exp1C1 1 R U Trong đó : Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 36 R = R7+Rp+R34+R5: tổng trở  = T 1 : thời gian xung tƣơng đối  = pT T : chu kỳ tƣơng đối của hệ thống đánh lửa T: chu kỳ đáng lửa (T = nZ 120 ) Tp : hằng số thời gian của cuộn dây đồng hồ Tp = Rp Lp Vì giá trị chu kỳ tƣơng đối của hệ thống đánh lửa  >>1 nhờ đó, bỏ qua các giá trị quá nhỏ trong biểu thức trên ta có: Itb =   R.30 .U.n 1 (trong trƣờng hợp số xylanh Z = 4) Nhƣ vậy dòng điện trung bình đi qua cuộn dây đồng hồ đo tỷ lệ thuận với với tốc độ động cơ. Moment quay do dòng điện tạo ra lên kim đồng hồ. Mđ = K.Itb =   R.30 .U.n.K 1 Moment cản tạo bởi lò xo xoắn tỷ lệ với góc quay  của kim Ml =Kl. Kim sẽ tiếp tục quay cho đến khi 2 moment bằng nhau Mđ = Ml hay   R.30 .U.n.K 1 = Kl.  n =    1.U.K R.K.30  = C. C là hằng số đối với mạch cố định Nhƣ vậy ta có thể kết luận tốc độ của trục khuỷu động cơ tỷ lệ thuận với góc quay của kim đồng hồ và thang chia của đồng hồ sẽ đều. Trên một số xe ngƣời ta không dùng tín hiệu đánh lửa để đếm số vòng quay nhƣ sơ đồ trên (xe có động cơ diesel chẳng hạn) mà dùng cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên đặt trên trục khuỷu (hoặc trục cam) hay lấy tín hiệu từ dây trung hòa của máy phát điện xoay chiều. Sơ đồ của loại vừa nêu đƣợc trình bày trên hình 2.22. Hoạt động của mạch này tƣơng tự với sơ đồ trƣớc. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 37 D1Caûm bieán R1 C1 T1 D2 D3 R2 R3 R5 T2 T3 C2 C3 R7 P R8 R6 D5 R9 R10 D4 R Hình 2.22. Sơ đồ mạch đồng hồ đo tốc độ động cơ dùng cảm biến điện từ Trên một số xe, ngƣời ta lấy tín hiệu từ máy phát xoay chiều hoặc cảm biến loại máy phát 3 pha để đo tốc độ động cơ hoặc tốc độ xe. Sơ đồ đƣợc trình bày trên hình 2.23. Cảm biến là một máy phát ba pha, kích từ bằng nam châm vĩnh cửu. Để quay kim đồng hồ ngƣời ta bố trí một động cơ ba pha trên tableau. Dòng điện chạy qua các pha thông qua các transistor đƣợc điều khiển bởi các cuộn dây trong cảm biến. Hình 2.23 Sơ đồ đồng hồ tốc độ xe kiểu máy phát-động cơ 3 pha 2.2.5. Đồng hồ và cảm biến báo tốc độ xe 2.2.5.1. Kiểu cáp mềm Khi ôtô làm việc, trục cáp mềm truyền moment từ trục thứ cấp hộp số đến trục dẫn động kéo nam châm vĩnh cửu quay. Từ thông xuyên qua chụp nhôm làm phát sinh sức điện động, tạo dòng điện fucô trong chụp nhôm. Dòng fucô tác dụng với từ trƣờng của nam châm làm chụp nhôm quay, kéo theo kim chỉ vận tốc tƣơng ứng trên vạch chia của đồng hồ. Moment quay của chụp nhôm đƣợc cân bằng bởi lò xo. Kim chæ thò Loø xo caân baèng Chuïp nhoâm Nam chaâm vónh cöûu Taám caân baèng nhieät Caëp truïc vít - baùnh vít Truïc daãn ñoäng D7 T1 D8 T2 D9 T3 Caûm bieán maùy phaùt 3 pha Nam chaâm Ñoäng cô 3 pha Maïch khueách ñaïi D4 D5 D6 D10 R1 Hình 2.24 Đồng hồ tốc độ xe loại cáp mềm Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 38 Tấm cân bằng nhiệt để giảm bớt sai số do nhiệt của đồng hồ. Khi nhiệt độ tăng, từ trở của tấm cân bằng nhiệt tăng, từ thông qua nó giảm, phần lớn sẽ qua chụp nhôm để giữ cho dòngfucô trong chụp nhôm không đổi. 2.2.5.2. Kiểu chỉ thị bằng kim. Dựa trên cơ sở cảm biến tốc độ kiểu từ trở hoặc cảm biến Hall.  Mạch hệ thống Hình 2.25 Cấu tạo đồng hồ tốc độ chỉ thị bằng kim dựa trên cảm biến Hall.  Cảm biến tốc độ Cảm biến tốc độ đƣợc gắn ở hộp số và đƣợc dẫn động ở bánh răng chủ động của công tơ mét. Cảm biến tốc độ bao gồm một cảm biến Hall gắn bên trong và một nam châm bốn cực. Khi xe bắt đầu chuyển động và vòng nam châm bắt đầu quay, cảm biến tốc độ sẽ phát ra các tín hiệu xung. Có hai kiểu cảm biến tốc độ xe: Kiểu cảm biến điện từ. Kiểu cảm biến Hall hoặc từ trở (loại phổ biến). Hình 2.26 Cấu tạo cảm biến tốc độ. 2.2.6. Đồng hồ Ampere Để theo dõi việc nạp điện cho accu trên ôtô ngƣời ta dùng đồng hồ Ampere (trong các xe đời cũ) hoặc đèn báo (trong các xe đời mới). Đồng hồ Ampere đƣợc mắc nối tiếp với mạch phụ tải và nó cho biết cƣờng độ dòng điện nạp và phóng của accu bằng Ampere(A). Thƣờng thì các Ampere điện từ đƣợc dùng phổ biến. 2.2.6.1. Đồng hồ Ampere kiểu điện từ loại nam châm quay IC daãn ñoäng IC loâ-gíc IC daãn ñoäng Motor xung Gear Cuoän töø chöõ thaäp Cuïm ñoàng hoà Ñoàng hoà quaõng ñöôøng Ñoàng hoà toác ñoä Caûm bieán toác ñoä *Chæ cho moät vaøi kieåu Voøng töø MRE B N N S S Maïch ñieän aùp khoâng ñoåi Voøng töø Caûm bieán töø trôû hoaëc Hall Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 39 a. Cấu tạo: Trên khung chất dẻo 3 có quấn cuộn dây 5 bằng loại dây đồng nhỏ. Song song với cuộn dây có mắc một điện trở shunt 1 bằng constant (hợp kim của sắt và nicken). Trên trục của kim nhôm gắn điã nam châm 6 và cần 8 có thể quay quanh trục trong một khoảng giới hạn bởi rãnh cong 9 của khung chất dẻo. Đai chắn từ 4 bảo vệ cho đồng hồ khỏi bị ảnh hƣởng của nhiễu từ trƣờng bên ngoài. b. Nguyên lý làm việc: Hình 2.27 Sơ đồ các đồng hồ Ampere. a. Đồng hồ Ampere kiểu điện từ loại nam châm quay. b. Đồng hồ Ampere kiểu điện từ loại nam châm cố định. Khi không có dòng điện qua các cuộn dây, do tác dụng tƣơng hỗ giữa các cực khác dấu của nam châm cố định 2 và điã nam châm 6, kim đồng hồ đƣợc giữ ở vị trí số 0 của thang đo. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, xung quanh cuộn dây sẽ xuất hiện một từ trƣờng có hƣớng vuông góc với từ trƣờng của nam châm cố định 2. Tác dụng tƣơng hỗ giữa hai từ trƣờng tạo thành một từ trƣờng tổng hợp có véc tơ xác định theo quy luật hình bình hành. Nam châm 6 và kim sẽ quay hƣớng theo chiều véc tơ của từ trƣờng tổng hợp. Khi cƣờng độ dòng điện trong cuộn dây tăng thì từ trƣờng do nó sinh ra tăng, làm cho kim quay đi một góc lớn hơn, chỉ giá trị dòng điện không lớn. Khi chiều dòng điện trong cuộn dây thay đổi thì chiều của từ trƣờng do nó sinh ra cũng thay đổi và kim đồng hồ sẽ lệch về phía khác. 2.2.6.2. Đồng hồ Ampere kiểu điện từ loại nam châm cố định a. Cấu tạo: Đồng hồ loại này gồm thanh dẫn 4 (bằng nhôm hay đồng), nam châm cố định 3, thanh thép non 2 gắn chặt với lõi quay và kim 1. Kim đồng hồ có đầu đối trọng, còn ổ trục của kim đƣợc bôi trơn bằng loại dầu đặc biệt. -50 +50 1 9 8 S N 76 5 4 3 2 a) + + - 20 S N N S 23 1 4 200 - b) Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 40 b. Nguyên lý làm việc: Nam châm 3 gây nhiễm từ cho thanh thép non 2 với các dấu cực ngƣợc với dấu cực của nam châm. Do tác dụng tƣơng hỗ giữa các cực khác dấu của nam châm và thanh thép non nên thanh thép, lõi quay và kim đồng hồ luôn luôn có xu hƣớng ổn định ở vị trí trung gian (ứng với vạch 0 của đồng hồ) khi không có dòng điện chạy qua thanh dẫn 4. Khi có dòng điện chạy qua thanh 4, thanh thép non 2 cùng với lõi quay sẽ hƣớng theo những đƣờng sức sinh ra quanh thanh dẫn mà quay lệch đi một góc, làm cho kim đồng hồ lệch khỏi vị trí 0 và chỉ một giá trị tƣơng ứng của dòng điện. Cƣờng độ dòng điện qua thanh dẫn càng lớn thì từ thông của nó càng mạnh và kim càng quay đi một góc lớn hơn, chỉ dòng điện lớn. Giá trị và chiều của góc quay kim phụ thuộc vào cƣờng độ và chiều dòng điện trong thanh dẫn. Kim lệch về phía dấu cộng biểu thị accu đƣợc nạp, còn lệch về phía dấu trừ biểu thị accu phóng điện. Trên những ôtô dùng đèn báo nạp thì ở bảng đồng hồ có bố trí một bóng đèn nhỏ mắc với cọc L của máy phát hoặc tiết chế. Nếu máy phát phát điện đèn báo sẽ tắt và ngƣợc lại. Các đồng hồ Ampere không đƣợc mắc nối tiếp vào mạch khởi động và mạch còi điện vì cƣờng độ dòng điện dùng cho các phụ tải điện này lớn. 2.2.7. Các mạch đèn cảnh báo Cảm biến báo nguy và đèn hiệu nhằm báo cho lái xe biết tình trạng làm việc của một số bộ phận nhƣ áp suất dầu trong hệ thống bôi trơn, nhiệt độ nƣớc làm Mát động cơ.... 2.2.7.1. Cấu tạo Cơ cấu báo hiệu này bao gồm hai bộ phận chủ yếu: bộ cảm biến báo nguy và đèn báo. Cảm biến báo nguy là một loại công tắc tự động làm nhiệm vụ bật đèn ở bảng đồng hồ khi có sự thay đổi nguy hại đến điều kiện làm việc của động cơ ôtô. Các cơ cấu báo nguy thƣờng gặp nhất là báo nguy áp suất dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn động cơ và báo nguy nhiệt độ nƣớc làm Mát động cơ. * Cơ cấu báo nguy áp suất nhớt động cơ Cơ cấu này báo hiệu trong trƣờng hợp áp suất nhớt động cơ giảm tới mức có thể hƣ động cơ. Khi động cơ ôtô làm việc hoặc áp suất trong hệ thống bôi trơn giảm xuống thấp hơn 0,4 - 0,7 kg/cm2 màng 6 (xem hình 1.28) nằm ở vị trí ban đầu, còn tiếp điểm 4 ở trạng thái đóng, đảm bảo thông mạch cho đèn báo 3. Khi công tắc 1 đóng, đèn báo 3 ở bảng đồng hồ sẽ sáng, báo hiệu sự giảm áp suất nhớt tới mức không cho phép. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 41 Khi động cơ ôtô làm việc, nhớt từ hệ thống bôi trơn động cơ sẽ qua lỗ của núm 8 vào buồng 7 và khi áp suất dầu trong buồng 7 lớn hơn 0,4 – 0,7 kg/cm2 thì màng 6 sẽ cong lên, nâng cần tiếp điểm di động và tiếp điểm 4 mở ra, đèn báo 3 tắt. Hình 2.28 Cơ cấu báo nguy áp suầt dầu bôi trơn động cơ. 1- Công tắc máy; 2- Nắp; 3- Đèn hiệu; 4- Các má vít bạc; 5- Giá tiếp điểm; 6- Màng áp suất; 7- Buồng áp suất; 8- Núm có ren. * Cơ cấu báo nguy nhiệt độ nƣớc làm Mát động cơ Cơ cấu này báo hiệu cho tài xế biết nhiệt độ nƣớc cao quá mức cho phép trong hệ thống làm Mát động cơ. Bộ cảm biến nƣớc đƣợc vặn vào phía trên của két nƣớc hoặc trên đƣờng nƣớc đi, còn đèn hiệu lắp ở bảng đồng hồ. Hình 2.29 Cơ cấu báo nguy nhiệt độ nước làm Mát động cơ. 1- Chụp đồng 2- Thanh lưỡng kim 3- Vỏ bộ cảm biến 4- Đèn hiệu 5- Vít điều chỉnh. Cấu tạo của bộ cảm biến báo nguy nhiệt độ nƣớc tƣơng tự nhƣ bộ cảm biến của đồng hồ nhiệt độ nƣớc loại xung điện, chỉ khác là trên thanh lƣỡng kim không quấn dây điện trở và thanh lƣỡng kim đƣợc lật ngƣợc xuống sao cho khi bị biến dạng nó sẽ cong về phía dƣới (về phía có xu hƣớng đóng tiếp điểm KK’ lại). Khi nhiệt độ nƣớc làm Mát động cơ thấp thì tiếp điểm KK’ ở trạng thái mở và đèn hiệu 4 tắt. Khi nhiệt độ nƣớc làm Mát tăng, thanh lƣỡng kim 2 bị nóng nó sẽ biến dạng và ở nhiệt độ 96oC  3oC thì tiếp điểm KK’ đóng, đèn hiệu 4 sáng lên. 2.3. THÔNG TIN DẠNG SỐ (Digital) 2.3.1. Cấu trúc cơ bản Màn hình hiển thị số trong mỗi đồng hồ thƣờng dùng một VFD - Vacuum Fluorescent Display (màn hình huỳnh quang chân không), một vài điốt đèn LED phát sáng hoặc một LCD - Liquid Crystal Display (màn hình tinh thể lỏng). Kiểu VFD đƣợc sử dụng phổ biến trong các đồng hồ hiển thị số trong các xe đời mới. Đồng hồ hiển thị số có các đặc điểm sau: - Dễ xem. 8 6 7 5 1 2 3 4 Boä caûm bieán baùo nguy 5 1 2 3 4 Accu Coâng taéc maùy Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 42 - Chính xác cao. - Độ tin cậy cao nhờ hiển thị số, không có chi tiết chuyển động quay. - Hiển thị tốt nhất cho mỗi đồng hồ. Dƣới đây sẽ mô tả bảng đồng hồ màn hình điện tử kiểu VFD trên xe TOYOTA CRESSIDA. Hình 2.30 Bảng đồng hồ màn hình điện tử kiểu VFD trên xe TOYOTA CRESSIDA 2.3.2. Các dạng màn hình 2.3.2.1. Màn hình huỳnh quang chân không VFD Bao gồm 20 đoạn huỳnh quang nhỏ đƣợc sử dụng trong đồng hồ tốc độ xe để hiển thị tốc độ xe dƣới dạng số. a. Cấu tạo Màn hình huỳnh quang chân không hoạt động giống nhƣ ống triod và bao gồm 3 phần: - Một bộ dây tóc (cathod). - 20 đoạn (anod) đƣợc phủ chất huỳnh quang . - Một lƣới đƣợc đặt giữa anod và cathod để điều khiển dòng điện. Tất cả các chi tiết này đƣợc đặt trong một buồng kính phẳng đã hút hết khí. Hình 2.31 Cấu tạo màn hình huỳnh quang chân không. Cảm biến tốc độ Công tắc hành trình Đồng hồ quãng đường (cơ khí) Công tắc thay đổi thang đo đồng hồ nhiên liệu Bộ vi xử lí & VFDS Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 43 Anod gắn trên tấm kính, các dây điện nối với các đoạn anod nằm trực tiếp trên mặt tấm kính, một lớp cách điện phủ lênh tấm kính và các đoạn huỳnh quang nằm ở phía trên lớp cách điện. Các đoạn đƣợc phủ chất huỳnh quang sẽ phát sáng khi bị các điện tử đập vào. Phía trên anod là một lƣới điều khiển đƣợc làm bằng kim loại đặc biệt và phía trên lƣới là cathod một bộ dây tóc làm bằng dây tungsten mỏng đƣợc phủ vật liệu phát ra điện tử khi bị nung nóng. b. Hoạt động Khi dòng điện chạy qua các dây tóc, dây tóc bị nung tới khoảng 600oC và vì vậy nó phát ra các điện tử. Nếu sau đó điện áp dƣơng đƣợc cấp cho các đoạn huỳnh quang nó sẽ hút các điện tử từ dây tóc. Các điện tử này sau đó sẽ chạy vào các đoạn huỳnh quang rồi xuống mass, sau đó quay lại các dây tóc kết thúc một chu kỳ. Hình 2.32 Màn hình huỳnh quang chân không Khi điện tử từ dây tóc đập vào đoạn huỳnh quang, chất huỳnh quang sẽ phát sáng (phải cấp điện áp dƣơng cho các đoạn huỳnh quang). Nếu không cấp điện áp cho chúng, chúng sẽ không phát sáng. Chức năng của lƣới là để đảm bảo các điện tử đập đều lên tất cả các đoạn huỳnh quang. Do lƣới luôn có điện áp dƣơng tại mọi thời điểm, nên tất cả các phần tử của nó đều hút các điện tử đƣợc phát ra từ dây tóc. Do đó khi điện tử xuyên qua lƣới và đập vào anốt chúng sẽ đƣợc chia đều. 2.3.2.2. Màn hình tinh thể lỏng (LCD – liquid christal display) Dùng LED làm linh kiện hiển thị có nhƣợc điểm là tiêu thụ dòng lớn. Do đó, ngày nay ngƣời ta dùng các bộ hiển thị tinh thể lỏng. Chúng thuộc loại linh kiện quang điện bán dẫn. Ở các chất lỏng thông thƣờng, các phân tử sắp xếp một cách ngẫu nhiên. Còn ở tinh thể lỏng, các phần tử đƣợc sắp xếp có định hƣớng. Khi đặt tinh thể lỏng vào trong một điện trƣờng, thì các phần tử của chúng (hình elip) sẽ sắp xếp theo trật tự nhất định. Vì vậy, nếu chiếu ánh sáng vào tinh thể lỏng thì ánh sáng xuyên qua không bị phản xạ và mắt ta không phát hiện đƣợc gì. Khi có dòng điện chạy qua tinh thể lỏng, các hạt dẫn sẽ va chạm với các phần tử làm cho các phần tử bị sắp xếp hỗn loạn, mất trật tự và do đó nếu có ánh sáng chiếu vào thì ánh sáng sẽ bị tán xạ, làm cho tinh thể lỏng sáng chói nên mắt ta nhìn thấy đƣợc. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 44 2.3.2.3. Màn hình phía trước (HUD_ head up display) Màn hình phía trƣớc cho phép hiển thị những dữ liệu tầm nhìn phía trƣớc đầu của ngƣời lái. Màn hình này đƣợc sử dụng trong ngành công nghiệp máy bay quân sự đƣợc hơn 20 năm và gần đây đã sử dụng cho ngành ôtô. Điểm thuận lợi chính của màn hình ba chiều là ngƣời lái không cần quan sát thƣờng xuyên bảng tableau. Nó đƣợc sử dụng đầu tiên trong ngành ôtô vào năm 1988 ở kiểu xe Nissan Silvia và nổi bật nhất là kiểu xe Oldsmobile Cutlass Supreme 1988. Hệ thống làm việc nhƣ sau: tốc độ và nguồn cảm biến khác đƣợc kích hoạt bởi các electron, sau đó tín hiệu đƣợc truyền vào ống huỳnh quang để kích hoạt những phần trong 7 phần số hay kí hiệu đồng hồ trong ống. Sau đó các phần tử quang học sẽ xuất ra ánh sáng từ những phần này đến kính chắn gió của xe. Ngƣời lái có thể nhìn thấy hình ảnh thực giống nhƣ đang nổi gần phía trƣớc xe. Hình 2.33 Màn hình phía trước, hiển thị hình ảnh thực của xe 2.3.2.4. Ống tia cực đèn hình (CRT- cathode-ray tube) Những thiết bị màn hình đƣợc mô tả trong phần trên đều có những giới hạn của nó. Những ký tự trên màn hình chỉ giới hạn trong số các phần tử phát sáng. Do đó, những cảnh báo nhƣ “kiểm tra động cơ “ hoặc “ áp lực nhớt” là những thông báo cố định dù có đƣợc hiển thị hay không, tùy thuộc vào điều kiện động cơ. Chính vì vậy, màn hình sử dụng CRT đang đƣợc áp dụng trên các ôtô đời mới. Hình 1.34 mô tả một CRT điển hình. Nó là một ống thuỷ tinh đƣợc hút chân không, có một bề mặt phẳng đƣợc phủ bằng vật liệu phát quang phosphorescent. Bề mặt này là bề mặt hoặc mặt trên đó hiển thị thông báo. Phần đuôi là một cấu trúc phức tạp gọi là súng phóng electron. Thiết bị này tạo một chùm electron đƣợc tăng tốc đến màn hình và hội tụ tại một điểm trên màn hình. Một hệ thống các cuộn dây dƣới dạng nam châm điện tạo nên hiện tƣợng hội tụ electron. Dòng electron đƣợc hội tụ gọi là “chùm”. Kính quang hoïc Nguoàn hình aûnh Kính quang hoïc Hình aûnh 3 chieàu Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 45 Hình 2.34 CRT và những mạch có liên quan. Chùm electron tạo nên một điểm sáng trên màn hình. Cƣờng độ ánh sáng tƣơng ứng với dòng hạt của chùm electron. Dòng này đƣợc kiểm soát bởi một điện áp (Ve), đƣợc gọi là tín hiệu Video, trên một điện cực đƣợc đặt gần súng phóng electron. Trong một đèn hình điển hình, điện áp Video và xung đồng bộ đƣợc tạo trong một mạch đặc biệt gọi là bộ kiểm soát CRT. Sơ đồ khối cho hoạt động hệ thống màn hình CRT với bộ kiểm soát đƣợc trình bày trên hình 1.35. Hình 2.35 Tableau ô tô với CRT. Máy tính của tableau với bộ kiểm soát đèn hình thông qua các bus địa chỉ và dữ liệu (DB và AB), và thông qua một kết nối liên tục dọc một đƣờng dây đánh dấu UART (bộ nhận/truyền bất đồng bộ) dữ liệu đƣợc gởi trên DB đƣợc lƣu trong một bộ nhớ đặc biệt gọi là Video RAM. Bộ nhớ này lƣu trữ dữ liệu digital đƣợc hiển thị theo kiểu chữ - số hoặc hình ảnh trên màn hình CRT. Bộ điều khiển CRT chứa dữ liệu từ Video RAM và chuyển đổi nó thành tín hiệu video tƣơng ứng (Vc). Cùng lúc, bộ điều Ñoàng boä doïc Maïch laøm leäch doïc Maïch laøm leäch ngang Ñoàng boä ngang Vc Suùng phoùng electron Cuoän laøm leäch Beà maët oáng Những bộ cảm biến máy tính Quét điện tử Bộ điều khiển CRT Bộ nhớ Video AB 16 DB 8 Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 46 khiển CRT tạo đồng bộ dọc và ngang cần thiết để vận hành bộ phận raster đồng bộ với tín hiệu video. 2.4. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THÔNG TIN TIÊU BIỂU Trên hình 1.36 trình bày sơ đồ tableau hiện số trên xe Toyota Cressida Hình 2.36 Sơ đồ tableau số trên xe Toyota CRESSIDA Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 47 CHƢƠNG 3. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU 3.1. TỔNG QUÁT HỆ THỐNG 3.1.1. Sơ đồ tổng thể của hệ thống Hình 3.1. Sơ đồ tổng thể hệ thống chiếu sáng và tín hiệu 3.1.2. Chức năng - Chiếu sáng phần đƣờng khi xe chuyển động trong đêm tối - Báo hiệu bằng ánh sáng về sự có mặt của xe trên đƣờng - Báo kích thƣớc, khuôn khổ xe và biển số xe - Báo hiệu khi xe quay vòng, rẽ trái hoặc rẽ phải khi xe phanh và khi dừng - Chiếu sáng các bộ phận trong xe khi cần thiết (chiếu sáng động cơ, buồng lái, khoang hành khách, khoang hành lý, ) 3.1.3. Yêu cầu Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu phải đảm bảo 2 yêu cầu chính: - Có cƣờng độ sáng đủ lớn - Không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngƣợc chiều 3.1.4. Phân loại Theo chức năng làm việc, hệ thống chiếu sáng và tín hiệu có thể đƣợc phân thành ba hệ thống sau: - Hệ thống chiếu sáng ngoài - Hệ thống các đèn tín hiệu - Hệ thống đèn chiếu sáng trong xe Theo đặc điểm phân bố chùm ánh sáng trên đƣờng, ngƣời ta phân thành 2 loại hệ thống chiếu sáng ngoài: - Hệ thống chiếu sáng kiểu châu Âu - Hệ thống chiếu sáng kiểu châu Mỹ Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 48 3.2. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 3.2.1. Hệ thống quang học và kết cấu đèn a. HÖ thèng quang häc D©y tãc cña ®Ìn lµ vËt cã kÝch th-íc rÊt nhá so víi kÝch th-íc cña ®Ìn nªn cã thÓ coi nã nh- lµ mét ®iÓm s¸ng. §iÓm s¸ng ®-îc ®Æt ë tiªu cù cña cho¸ ph¶n chiÕu Parab«n. C¸c chïm tia s¸ng cña ®iÓm s¸ng sau khi ph¶n chiÕu qua cho¸ ®Ìn sÏ ®i song song víi trôc quang häc. §Ó cã thÓ chiÕu s¸ng ®Òu kh¾p mÆt ®-êng c¸c chïm tia s¸ng ph¶i ®i h¬i lÖch sang hai bªn ®-êng, vÊn ®Ò nµy do kÝnh khuÕch t¸n cña ®Ìn ®¶m nhiÖm. KÝnh khuÕch t¸n sÏ h-íng c¸c chïm tia s¸ng ra hai bªn ®Ó chiÕu s¸ng hÕt bÒ réng cña mÆt ®-êng vµ kho¶ng ®Êt lÒ ®-êng, cßn phÇn tia s¸ng h-íng xuèng d-íi ®Ó chiÕu s¸ng kho¶ng ®-êng s¸t ngay ®Éu xe. HÖ thèng quang häc cña ®Ìn pha ®-îc giíi thiÖu trªn (H×nh 3.2) a b - H×nh d¸ng d©y tãc trong ®Ìn pha cã ý nghÜa rÊt quan träng, nã th-êng ®-îc uèn cong ®Ó chiÕm mét thÓ tÝch nhá. - Bãng ®Ìn pha ®-îc b¾t cè ®Þnh trªn «t« sao cho mÆt ph¼ng qua ch©n c¸c d©y tãc ë vÞ trÝ n»m ngang. Cßn d©y tãc ë c¸c bãng ®Ìn b¶n ®ång hå, ®Ìn hiÖu (®Ìn hËu, ®Ìn phanh, ®Ìn b¸o rÏ) ®-îc bè trÝ theo ®-êng th¼ng nªn kh«ng thÓ dïng ®-îc cho ®Ìn pha. b. KÕt cÊu ®Ìn pha S¬ ®å cÊu t¹o chung cña ®Ìn pha: H×nh 3.3. §Ìn pha th¸o, l¾p ®-îc H×nh 3.4. §Ìn pha kh«ng th¸o, l¾p ®-îc 1. Cho¸ ®Ìn 2. §Öm 1. KÝnh khuyÕch t¸n 3. Bãng ®Ìn 4. §ui ®Ìn 2. Cho¸ ®Ìn 5. VÝt ®iÒu 6. Vá ®Ìn 3. L-íi ch¾n 7. Vá hÖ thèng quang häc 8. VÝt ®iÒu chØnh 4. §ui ®Ìn 9. KÝnh khuyÕch t¸n 10. Vßng nÑp 5. Bãng ®Ìn pha/ cèt 6. Bãng ®Ìn khÝch th-íc H×nh 3.2. HÖ thèng quang häc cña ®Ìn pha a-NÊc pha b- NÊc cèt Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 49 H×nh 3.6. Chãa ®Ìn Elip CÊu t¹o cña ®Ìn pha gåm 3 phÇn chÝnh: Cho¸ ®Ìn, bãng ®Ìn vµ kÝnh khuyÕch t¸n. * Chãa ®Ìn: Cho¸ ®Ìn ®-îc dËp b»ng thÐp l¸ vµ ®-îc phñ bªn trong mét líp kim lo¹i ph¶n chiÕu. ChÊt ph¶n chiÕu th-êng lµ Cr«m, B¹c, Nh«m. Trong ®ã: - Cr«m t¹o ra líp cøng vµ tr¬ nh-ng hÖ sè ph¶n chiÕu kÐm 60%. - B¹c cã hÖ sè ph¶n chiÕu cao 90% nh-ng l¹i mÒm, dÔ bÞ x-íc nÕu lau chïi kh«ng cÈn thËn vµ sau mét thêi gian lµm viÖc sÏ bÞ tèi mµu do oxy ho¸. - Nh«m cã hÖ sè ph¶n chiÕu cao 90%, nã ®-îc phun lªn líp phñ s½n theo ph-¬ng ph¸p tÜnh ®iÖn trong ®iÒu kiÖn ch©n kh«ng. Líp nh«m rÊt bãng nh-ng còng dÔ bÞ x©y x¸t. Do ®ã kÕt cÊu ®Ìn pha lo¹i nµy ph¶i ®-îc thiÕt kÕ sao cho kh«ng cã vËt g× ch¹m ®Õn. Do tÝnh n¨ng vµ tÝnh kinh tÕ nªn ng-êi ta th-êng sö dông nh«m trong líp phñ cho¸ ®Ìn. HiÖn nay ng-êi ta sö dông thªm mét sè lo¹i cho¸ ®Ìn sau: + Cho¸ ®Ìn parabol (H×nh 3.5) ¸nh s¸ng t¹i tiªu ®iÓm F tíi chãa ®Ìn vµ ®-îc ph¶n x¹ thµnh chïm tia s¸ng song song. + Chãa ®Ìn ElÝp (H×nh 3.6) Chïm tia s¸ng ®i tõ nguån s¸ng (bãng ®Ìn) F1 ®-îc ph¶n x¹ vµ héi tô t¹i tiªu ®iÓm F2. + Lo¹i chãa ®Ìn h×nh elÝp víi l-íi ch¾n h×nh parapol: Víi lo¹i nµy d-íi t¸c dông cña tÊm ch¾n th× chïm s¸ng tõ F1 qua tÊm ch¾n héi tô t¹i F2. Chïm tia s¸ng ®i tiÕp qua l-íi ch¾n parapol t¹o thµnh chïm s¸ng song song qua kÝnh khuyÕch t¸n ®-îc kÝnh khuyÕch t¸n ph©n kú chïm tia s¸ng (F2cña chãa ®Ìn trïng víi tiªu ®iÓm l-íi parabol). H×nh 3.7. Chãa ®Ìn Elip víi l-íi ch¾n h×nh Parabol + Lo¹i chãa ®Ìn 4 khoang( H×nh 3.8) H×nh 3.8. Cho¸ ®Ìn bèn khoang Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 50 * Bãng ®Ìn: Bãng ®Ìn pha ph¶i cã ®Çu chuÈn vµ dÊu ®Ó l¾p vµo ®Ìn ®óng vÞ trÝ tøc lµ d©y tãc s¸ng xa ph¶i n»m ë tiªu cù cña cho¸ víi ®é chÝnh x¸c  0,25mm, ®iÒu kiÖn nµy ®-îc ®¶m b¶o nhê tai ®Ìn. Tai ®Ìn ®-îc hµn trùc tiÕp vµo ®Çu chuÈn cña ®u«i bãng ®Ìn vµ cã chç khuyÕt (dÊu) ®Ó ®¶m b¶o khi l¾p kh«ng sai vÞ trÝ. Trªn ®Ìn pha cã vÝt ®iÒu chØnh ®Ó h-íng phÇn tö quang häc cña ®Ìn pha theo mÆt ph¼ng th¼ng ®øng vµ mÆt ph¼ng ngang nh»m chØnh ®óng h-íng cña chïm tia s¸ng. HiÖn nay viÖc chÕ t¹o c¸c bãng ®Ìn pha lµ kh«ng th¸o, l¾p ®-îc (mét khèi), cho¸ ®Ìn cã tr¸ng nh«m vµ kÝnh khuÕch t¸n cña ®Ìn ®-îc hµn liÒn víi nhau t¹o thµnh buång ®Ìn vµ ®-îc hót hÕt khÝ ra. C¸c d©y tãc ®-îc ®Æt trong buång ®Ìn vµ còng hµn kÝn víi cho¸, chØ cßn ®Çu d©y lµ ®-îc ®-a ra ngoµi. Nh- vËy, toµn bé hÖ thèng quang häc cña pha c¶ bãng ®Ìn ®-îc hµn thµnh mét khèi kÝn. ¦u ®iÓm chñ yÕu cña kÕt cÊu nµy lµ bé phËn quang häc ®-îc b¶o vÖ tèt khái bôi bÈn vµ c¸c ¶nh h-ëng cña m«i tr-êng, c¸c chÊt ho¸ häc. V× vËy tuæi thä cña c¸c d©y tãc ®Ìn nµy t¨ng vµ mÆc dï gi¸ thµnh cña c¸c phÇn tö quang häc kh¸ cao. Nh-ng chóng kh«ng ph¶i ch¨m sãc kü thuËt vµ gi÷ nguyªn c¸c ®Æc tÝnh quang häc trong suèt thêi gian sö dông. Sau khi cã lo¹i ®Ìn nµy ng-êi ta tiÕn hµnh s¶n xuÊt c¸c lo¹i ®Ìn pha d-íi d¹ng th¸o, l¾p côm c¸c phÇn tö quang häc thay thÕ cho lo¹i kh«ng th¸o. Trong c¸c kÕt cÊu th¸o l¾p côm phÇn tö quang häc, cho¸ kim lo¹i ®-îc tr¸ng nh«m vµ ®-îc l¾p chÆt víi kÝnh khuÕch t¸n b»ng c¸ch miÕt gËp ®Çu hoÆc bãp gËp c¸c r¨ng c-a ë miÖng cho¸. Bãng ®Ìn ®-îc l¾p vµo phÝa sau. KÕt cÊu th¸o, l¾p côm kh¸ thuËn lîi trong sö dông vµ dÔ thay thÕ kÝnh khuÕch t¸n khi vì. *KÝnh khuyÕch t¸n: H×nh bªn giíi thiÖu kÝnh khuyÕch t¸n, kÝnh khuyÕch t¸n bao gåm nh÷ng thÊu kÝnh vµ l¨ng kÝnh thuû tinh silicat hoÆc thuû tinh h÷u c¬ bè trÝ trªn mét mÆt cong. HÖ sè th«ng qua vµ hÖ sè ph¶n x¹ cña bÒ mÆt bé khuyÕch t¸n b»ng 0,74  0,83 vµ 0,9  0,14. H×nh 3.9. KÝnh khuyÕch t¸n Chïm tia s¸ng tõ bé phËn ph¶n x¹ tíi sau khi ®i qua kÝnh khuyÕch t¸n sÏ ®-îc khuyÕch t¸n ra ngoµi víi gãc lín h¬n. Qua c¸c l¨ng kÝnh vµ thÊu kÝnh chïm tia s¸ng ®-îc ph©n bè trong c¸c mÆt ph¼ng víi gãc nghiªng tõ 180  200 so víi trôc quang häc, nhê ®ã ng-êi l¸i nh×n râ ®-êng h¬n. c. C¸c lo¹i ®Ìn pha * Lo¹i ®Ìn pha b×nh th-êng (H×nh 3.10) CÊu t¹o cña nã gåm: bÇu ®Ìn, cùc ®iÖn, d©y tãc kiÓu lß xo b»ng v«n fram. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 51 Nh-îc ®iÓm: khi chÕ t¹o trong ®Ìn chØ cã khÝ tr¬ lo¹i b×nh th-êng, kh«ng cã khÝ halogen vµ sîi tãc lµm b»ng vËt liÖu v«n fram nªn bãng lo¹i nµy th-êng kh«ng s¸ng l¾m vµ sau mét thêi gian lµm viÖc nhanh bÞ mê ®i. Do nh-îc ®iÓm trªn mµ ngµy nay ng-êi ta kh«ng sö dông lo¹i ®Ìn nµy nhiÒu mµ thay vµo ®ã lµ lo¹i ®Ìn Halogen. H×nh 3.10. §Ìn pha th-êng * Lo¹i bãng ®Ìn Halogen §-îc chÕ t¹o b»ng mét lo¹i thuû tinh ®Æc biÖt, trong ®ã cã sîi tãc Tungsten, khi tãc bãng ®Ìn ®-îc ®èt ch¸y ë nhiÖt ®é cao, c¸c phÇn tö cña sîi tãc Tungsten bÞ bèc h¬i b¸m vµo mÆt kÝnh g©y mê kÝnh vµ lµm gi¶m tuæi thä sîi tãc. H×nh 3.11. Bãng ®Ìn Halogen ChÝnh v× vËy nªn khi hót kh«ng khÝ ra khái bãng ®Ìn ng-êi ta cho vµo mét l-îng khÝ Halogen. Nhê cã khÝ Halogen nµy mµ c¸c phÇn tö sîi tãc sÏ liªn kÕt víi khÝ Halogen, chÝnh chÊt liªn kÕt nµy sÏ quay l¹i sîi ®èt ë vïng nhiÖt ®é cao vµ liªn kÕt nµy bÞ ph¸ vì (c¸c phÇn tö sÏ b¸m trë l¹i sîi tãc) t¹o nªn mét qu¸ tr×nh khÐp kÝn vµ bÒ mÆt cho¸ ®Ìn kh«ng bÞ mê ®i, tuæi thä d©y tãc bãng ®Ìn ®-îc n©ng cao. §Ó cã ®-îc hai lo¹i chïm tia s¸ng xa vµ gÇn trong mét ®Ìn pha ng-êi ta th-êng sö dông bãng ®Ìn cã hai d©y tãc. Mét d©y tãc cña bãng ®Ìn ®-îc bè trÝ ë tiªu cù cña cho¸ (d©y tãc chiÕu s¸ng xa) vµ mét d©y tãc kh¸c cã c«ng suÊt nhá h¬n (45 55)W ®-îc bè trÝ ngoµi tiªu cù (d©y tãc chiÕu s¸ng gÇn). B»ng c¸ch cho dßng ®iÖn ®i vµo d©y tãc nµy hay d©y tãc kia ng-êi l¸i cã thÓ chuyÓn ®Ìn pha sang nÊc chiÕu s¸ng xa (nÊc pha) hay chiÕu s¸ng gÇn (nÊc cèt). C¸c lo¹i bãng ®Ìn hai d©y tãc th«ng th-êng lµ lo¹i bãng hÖ Ch©u ¢u vµ hÖ Ch©u Mü. * §Ìn pha hÖ Ch©u ¢ u: D©y tãc chiÕu s¸ng xa ®-îc bè trÝ ë tiªu cù cña cho¸ ®Ìn nªn chïm tia s¸ng ph¶n chiÕu sÏ h-íng theo trôc quang häc vµ chiÕu s¸ng kho¶ng ®-êng xa phÝa tr-íc xe. D©y tãc chiÕu s¸ng gÇn cã d¹ng th¼ng ®-îc bè trÝ ë phÝa tr-íc tiªu cù cao h¬n trôc quang häc nªn chïm tia s¸ng tõ d©y tãc ®Ìn h¾t lªn cho¸ ®Ìn ph¶n chiÕu d-íi mét gãc nhá t¹o thµnh nh÷ng chïm tia s¸ng chÕch vÒ phÝa trôc quang häc. H×nh 3.12. §Ìn pha hÖ ch©u ©u Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 52 PhÝa d-íi sîi tãc chiÕu s¸ng gÇn cã miÕng ph¶n chiÕu nhá ng¨n kh«ng cho c¸c chïm tia s¸ng tõ d©y tãc chiÕu s¸ng gÇn h¾t xuèng nöa d-íi cña cho¸ ®Ìn. Do ®ã c¸c chïm tia s¸ng ph¶n chiÕu ®Òu h-íng vÒ phÝa d-íi vµ kh«ng h¾t vµo m¾t ng-êi l¸i xe ch¹y ng-îc chiÒu. * §Ìn pha hÖ Ch©u Mü: D©y tãc chiÕu s¸ng xa vµ gÇn cã h×nh d¹ng gièng nhau vµ bè trÝ c¹nh nhau. Nh-ng d©y tãc chiÕu s¸ng xa (phÝa d-íi) bè trÝ trªn mÆt ph¼ng cña trôc quang häc, cßn d©y tãc chiÕu s¸ng gÇn (phÝa trªn) n»m lÖch lªn phÝa trªn cña trôc quang häc. Chïm tia s¸ng tõ d©y tãc chiÕu s¸ng gÇn ph¶n chiÕu tõ vïng trong cña cho¸ ®Ìn vµ h¾t xuèng, cßn c¸c tia s¸ng ph¶n chiÕu tõ vµnh khuyªn c¾t ngang qua tiªu cù víi c¸c ®iÓm sÏ song song víi trôc quang häc vµ c¸c tia s¸ng ph¶n chiÕu tõ vµnh ngoµi cho¸ ®Ìn vµ sÏ h¾t lªn. Tuy vËy phÇn c¬ b¶n cña chïm tia s¸ng bÞ h¾t xuèng d-íi vµ nh- vËy t¸c dông cña lo¹i ®Ìn pha nµy gÇn gièng lo¹i ®Ìn pha hÖ Ch©u ¢u song nã cã mét phÇn chïm tia s¸ng bÞ h¾t ngang vµ h¾t lªn, v× vËy ranh giíi gi÷a vïng tèi vµ vïng s¸ng kh«ng râ rÖt. * §Ìn pha cã chïm ¸nh s¸ng gÇn ®èi xøng: ThÓ hiÖn râ ë lo¹i ®Ìn ch©u Mü h×nh d-íi: ë lo¹i nµy d©y tãc chiÕu s¸ng gÇn cã d¹ng th¼ng vµ ®-îc bè trÝ h¬i lÖch vÒ phÝa trªn vµ phÝa bªn cña trôc quang häc. Nhê ®ã mµ chïm tia s¸ng gÇn sÏ ®-îc h¾t vÒ phÝa d-íi vµ xang ph¶i ®¶m b¶o soi s¸ng t¨ng c-êng cho phÝa ph¶i mÆt ®-êng vµ gi¶m c-êng ®é chiÕu s¸ng ë phÝa tr¸i mÆt ®-êng n¬i cã ph-¬ng tiÖn giao th«ng ch¹y ng-îc chiÒu. H×nh 3.13. §Ìn pha hÖ ch©u Mü Thùc tÕ c¸c bãng ®Ìn hai sîi tãc ®· gi¶m ®-îc lo¸ m¾t trong tr-êng hîp c¸c ph-¬ng tiÖn vËn t¶i ch¹y ng-îc chiÒu nhau. Do ®ã chóng ®-îc sö dông réng r·i trªn «t« xong nã kh«ng kh¾c phôc h¼n ®-îc hiÖn t-îng lo¸ m¾t l¸i xe khi c¸c ph-¬ng tiÖn vËn t¶i ch¹y ng-îc chiÒu, chóng cßn cã nh÷ng nh-îc ®iÓm sau: Kh«ng kh¾c phôc ®-îc h¼n hiÖn t-îng lo¸ m¾t ®ång thêi gi¶m kho¶ng chiÕu s¸ng khi chuyÓn xang nÊc chiÕu gÇn v× vËy buéc ph¶i gi¶m tèc ®é khi hai xe gÆp nhau. §ßi hái ph¶i ®Æt vµ ®iÒu chØnh ®Ìn chÝnh x¸c. * §Ìn pha cã chïm ¸nh s¸ng gÇn kh«ng ®èi xøng: Do nh-îc ®iÓm cña lo¹i ®Ìn pha cã chïm ¸nh s¸ng gÇn ®èi xøng lµ khi sö dông vÉn cßn g©y ra hiÖn t-îng lo¸ m¾t buéc lßng khi hai ph-¬ng tiÖn vËn t¶i ch¹y ng-îc chiÒu ph¶i gi¶m tèc ®é. Ngµy nay vÊn ®Ò t¨ng vËn tèc vµ t¨ng mËt ®é cña ph-¬ng tiÖn vËn t¶i trªn ®-êng ®ßi hái ph¶i c¶i thiÖn vÊn ®Ò chiÕu s¸ng cho c¸c ph-¬ng tiÖn vËn t¶i. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 53 ë Ch©u ¢u sö dông chïm ¸nh s¸ng gÇn kh«ng ®èi xøng (®Ìn cèt kh«ng ®èi xøng). Kh¸c víi lo¹i ®Ìn pha trªn ë lo¹i nµy miÕng ph¶n chiÕu bÞ c¾t v¸t vÒ bªn tr¸i ®i mét gãc 15 nhê ®ã mµ gianh giíi gi÷a vïng tèi vµ vïng s¸ng sÏ ®i ngang chØ ë nöa tr¸i cña chïm tia s¸ng cßn ë nöa ph¶i sÏ ®i h¬i chÕch lªn trªn mét gãc 15. Nhê c¸ch ph©n bè ¸nh s¸ng gÇn nh- vËy mµ bªn ph¶i ®-êng ®-îc chiÕu s¸ng kho¶ng réng vµ xa h¬n so víi bªn tr¸i, cßn møc lo¸ m¾t cho c¸c ph-¬ng tiÖn vËn t¶i ch¹y ng-îc chiÒu còng gi¶m. ë Mü l¹i dïng hÖ chiÕu s¸ng 4 ®Ìn. Trªn «t« th-êng l¾p 4 ®Ìn pha ®-êng kÝnh nhá theo tõng ®«i mét ë phÝa tr-íc xe. Trong ®ã 2 ®Ìn pha phÝa trong ( ®Ìn chiÕu xa) cã c«ng suÊt 37,5 W d©y tãc n»m ë phÝa tiªu cù cña cho¸ ®Ìn, cßn 2 ®Ìn phÝa ngoµi ®-îc l¾p bãng ®Ìn 2 d©y tãc sao cho d©y tãc chiÕu s¸ng gÇn cã c«ng suÊt 50 W n»m ë tiªu cù cña cho¸ ®Ìn cßn d©y tãc chiÕu xa cã c«ng suÊt 37,5 W n»m ngoµi tiªu cù cña cho¸ ®Ìn. C¸c ®Ìn chiÕu xa ( chiÕu s¸ng kho¶ng ®-êng xa ) phÝa tr-íc vµ ®Ó chiÕu s¸ng tèt ®o¹n gÇn ®Çu xe vµ lÒ ®-êng cÇn ph¶i bËt thªm d©y tãc ¸nh s¸ng khuÕch t¸n xa cña hai ®Ìn ngoµi. Nh- vËy ®Ó cã ®-îc ¸nh s¸ng xa ph¶i bËt cïng mét lóc 4 ®Ìn pha víi tæng c«ng suÊt 150 W. Cßn ®Ó cã ®-îc ¸nh s¸ng gÇn chØ cÇn bËt 2 ®Ìn ngoµi víi tæng c«ng suÊt 100 W. HÖ 4 ®Ìn pha cña Mü b¶o ®¶m vÖt s¸ng dµi trong c¶ hai tr-êng hîp chiÕu xa vµ chiÕu gÇn. 3.2.2. Các mạch đèn chiếu sáng tiêu chuẩn 3.2.2.1. Hệ thống đèn pha/cốt (Head Light System) Nhiệm vụ: - Chiếu sáng mặt đƣờng khi xe chuyển động trong đêm tối - Đảm bảo cho ngƣời lái nhìn rõ mặt đƣờng trong một khoảng cách đủ lớn khi xe chuyển động với tốc độ cao và khi gặp xe đi ngƣợc chiều. Yêu cầu: - Tia sáng của đèn không làm lóa mắt ngƣời lái và các xe khác đi ngƣợc chiều. Các chế độ chiếu sáng của đèn pha: - Chiếu gần: khi xe gặp xe đi ngƣợc chiều, khoảng đƣờng đƣợc chiếu ở chế độ này là (50 ÷ 75) m. - Chiếu xa: khi xe chuyển động với tốc độ cao trên đƣờng không có xe đi ngƣợc chiều, khoảng đƣờng đƣợc chiếu ở chế độ này là (180 ÷ 250) m. - Nháy pha (Flash) Có thể phân loại hệ thống đèn pha/ cốt: - Loại không có Rơ le điều chỉnh đèn pha và không có Rơ le điều chỉnh độ sáng - Loại có Rơ le điều chỉnh đèn pha Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 54 - Loại có Rơ le điều chỉnh độ sáng Lƣu ý: khi công tắc điều chỉnh độ sáng ở vị trí “FLASH” thì mạch điện đƣợc cấu tạo để bật sáng các đèn ngay cả khi công tắc điều khiển đèn ở vị trí OFF. a. Loại không có Rơ le điều chỉnh đèn pha và Rơ le điều chỉnh độ sáng * Đèn pha chiếu gần (LO - BEARN) Sơ đồ mạch điện: Khi xoay công tắc điều khiển đèn về vị trí HEAD (LOW), đèn pha chiếu gần bật sáng. Mạch hoạt động theo sơ đồ sau: AcquiCầu chì tổng2 cầu chì đèn pha trái và phải Công tắc độ sáng (LOW)  Công tắc điều khiển đèn (HEAD) Mát. Hình 3.15. Mạch đèn pha chiếu gần * Đèn pha chiếu xa (HIGH - BEARN) Sơ đồ mạch điện: Khi xoay công tắc điều khiển đèn về vị trí HEAD (HIGH), đèn pha chiếu xa bật sáng đồng thời đèn chỉ báo chế độ chiếu xa trên đồng hồ Táp lô cũng bật sáng. Mạch hoạt động theo sơ đồ sau: AcquiCầu chì tổng3 cầu chì (đèn pha trái, phải và đèn chỉ báo chế độ chiếu xa) Công tắc độ sáng (HIGH)  Công tắc điều khiển đèn (HEAD) Mát. Hình 3.16. Mạch đèn pha chiếu xa * Đèn nháy pha (FLASH) Sơ đồ mạch điện: Khi công tắc điều khiển đèn dịch chuyển về vị trí FLASH, thì đèn pha chiếu xa sẽ bật sáng. Mạch hoạt động theo sơ đồ sau: AcquiCầu chì tổng3 cầu chì (đèn pha trái, phải và đèn chỉ báo chế độ chiếu xa) Công tắc độ sáng (FLASH)  Công tắc điều khiển đèn (HEAD) Mát. Hình 3.17. Mạch đèn nháy pha Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 55 b. Loại có Rơ le điều chỉnh đèn pha * Đèn pha chiếu gần (LO - BEARN) Sơ đồ mạch điện: Khi xoay công tắc điều khiển đèn về vị trí HEAD (LOW) thì Rơ le đèn pha đƣợc đóng lại và đèn pha chiếu gần sáng. Mạch hoạt động theo sơ đồ sau: AcquiCầu chì tổngCuộn dây Rơ le đèn pha  Công tắc điều khiển đèn (HEAD) Mát. Hình 3.18. Mạch đèn pha chiếu gần AcquiCầu chì tổngTiếp điểm Rơ le đèn pha  Cầu chì đèn phaĐèn pha chiếu gần  Công tắc độ sáng (LOW)  Mát. * Đèn pha chiếu xa (HIGH - BEARN) Sơ đồ mạch điện: Khi xoay công tắc điều khiển đèn về vị trí HEAD (HIGH) thì Rơ le đèn pha đƣợc đóng lại, bật đèn pha chiếu xa sáng đồng thời đèn chỉ báo chế độ chiếu xa trên đồng hồ Táp lô cũng bật sáng. Mạch hoạt động theo sơ đồ sau: AcquiCầu chì tổngCuộn dây Hình 3.19. Mạch đèn pha chiếu xa Rơ le đèn pha  Công tắc điều khiển đèn (HEAD) Mát. AcquiCầu chì tổngTiếp điểm Rơ le đèn pha  Cầu chì đèn pha Đèn pha chiếu xa Công tắc độ sáng (HIGH)  Mát. AcquiCầu chì tổngTiếp điểm Rơ le đèn pha  Cầu chì đèn pha Đèn pha chiếu gần Đèn chỉ báo chế độ chiếu xa  Mát. * Đèn nháy pha (FLASH) Sơ đồ mạch điện: Khi công tắc điều khiển đèn dịch chuyển về vị trí FLASH, Rơle đèn pha đƣợc đóng lại và các đèn pha chiếu xa bật sáng. Mạch hoạt động theo sơ đồ sau: AcquiCầu chì tổngCuộn dây Rơ le đèn pha  Công tắc chế độ (FLASH) Mát. Hình 3.20. Mạch đèn nháy pha Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 56 AcquiCầu chì tổngTiếp điểm Rơ le đèn pha  Cầu chì đèn phaĐèn pha chiếu xa  Công tắc độ sáng (FLASH)  Mát. AcquiCầu chì tổngTiếp điểm Rơ le đèn pha  Cầu chì đèn pha Đèn pha chiếu gần Đèn chỉ báo chế độ chiếu xa  Mát. c. Loại có Rơ le điều chỉnh đèn pha và Rơ le điều chỉnh độ sáng * Đèn pha chiếu gần (LO - BEARN) Sơ đồ mạch điện: Khi xoay công tắc điều khiển đèn dịch chuyển về vị trí HEAD (LOW) thì Rơ le đèn pha đƣợc đóng lại và các đèn pha chiếu gần sáng. Hình 3.21. Mạch đèn pha chiếu gần Mạch hoạt động theo sơ đồ sau: AcquiCầu chì tổngCuộn dây Rơ le đèn pha  Công tắc điều khiển đèn (HEAD)  Công tắc độ sáng (LOW)  Mát. AcquiCầu chì tổngTiếp điểm Rơ le đèn pha  Tiếp điểm Rơ le chế độ chiếu gần Cầu chì đèn pha chiếu gầnĐèn pha chiếu gần  Mát. * Đèn pha chiếu xa (HIGH - BEARN) Sơ đồ mạch điện: Khi xoay công tắc điều khiển đèn dịch chuyển về vị trí HEAD (HIGH) thì Rơ le đèn pha đƣợc đóng lại đồng thời dòng điện đi qua cuộn dây của Rơ le điều chỉnh độ sáng làm đóng tiếp điểm Rơ le chế độ chiếu xa, bật đèn pha chiếu xa sáng và đèn chỉ báo chế độ chiếu xa trên đồng hồ Táp lô cũng bật sáng. Hình 3.22. Mạch đèn pha chiếu xa Mạch hoạt động theo sơ đồ sau: AcquiCầu chì tổngCuộn dây Rơ le đèn pha  Công tắc điều khiển đèn (HEAD) Mát. AcquiCầu chì tổngTiếp điểm Rơ le đèn pha  Cuộn dây Rơ le điều chỉnh độ sáng Công tắc độ sáng (HIGH)  Mát. AcquiCầu chì tổngTiếp điểm Rơ le đèn pha  Tiếp điểm Rơ le chế độ chiếu xa Cầu chì đèn pha chiếu xa Đèn pha chiếu xa và đèn chỉ báo chế độ chiếu xa  Mát. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 57 * Đèn nháy pha (FLASH) Sơ đồ mạch điện: Khi công tắc điều khiển đèn dịch chuyển về vị trí FLASH, thì Rơ le đèn pha đƣợc đóng lại đồng thời dòng điện đi qua cuộn dây của Rơ le điều chỉnh độ sáng làm đóng tiếp điểm Rơ le chế độ chiếu xa, bật đèn pha chiếu xa sáng và đèn chỉ báo chế độ chiếu xa trên đồng hồ Táp lô cũng bật sáng. Hình 3.23. Mạch đèn nháy pha Mạch hoạt động theo sơ đồ sau: AcquiCầu chì tổngCuộn dây Rơ le đèn pha  Công tắc chế độ (FLASH) Mát. AcquiCầu chì tổngTiếp điểm Rơ le đèn pha  Cuộn dây Rơ le điều chỉnh độ sáng  Công tắc chế độ (FLASH) Mát. AcquiCầu chì tổngTiếp điểm Rơ le đèn pha  Tiếp điểm Rơ le chế độ chiếu xa Cầu chì đèn pha chiếu xa Đèn pha chiếu xa và đèn chỉ báo chế độ chiếu xa  Mát. 3.2.2.2. Hệ thống đèn hậu (Tail Light System) Hệ thống đèn hậu ngày nay có thể chia làm 2 loại chính sau: Loại nối trực tiếp vào công tắc điều khiển đèn Loại có Rơ le đèn hậu a. Loại nối trực tiếp Hình 3.24. Mạch đèn hậu loại nối trực tiếp Nguyên lý hoạt động: Khi công tắc điều khiển ở vị trí OFF: hệ thống chƣa hoạt động, đèn tắt. Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 58 Khi công tắc điều khiển ở vị trí TAIL: hệ thống hoạt động, đèn sáng. Mạch hoạt động theo sơ đồ sau: AcquiCầu chìCông tắc điều khiển (TAIL)Các đèn hậuMát. b. Loại có Rơle đèn hậu Khi công tắc điều khiển ở vị trí OFF: hệ thống chƣa hoạt động, đèn tắt. Khi công tắc điều khiển ở vị trí TAIL: hệ thống hoạt động, đèn sáng. Mạch hoạt động theo sơ đồ sau: AcquiCầu chìCuộn dây Rơle đèn hậu Công tắc điều khiển (TAIL) Mát. Tiếp điểm Rơle đèn hậu (đóng)Các đèn hậu Mát. Hình 3.25. Mạch đèn hậu loại có Rơ le đèn hậu 3.2.2.3. Hệ thống đèn sương mù (Fog Light System) a. Hệ thống đèn sƣơng mù phía trƣớc (Ahead Fog Light System) Khi xe chạy trong điều kiện sƣơng mù, việc chiếu sáng bằng đèn pha thông thƣờng không thỏa mãn, vì ánh sáng từ đèn pha phát ra gặp các hạt sƣơng mù sẽ phản chiếu trở lại và tạo thành một vùng sáng chói phía trƣớc làm loá mắt ngƣời lái xe. Đèn sƣơng mù phía trƣớc sẽ giúp giảm tình trạng này. Điện áp cung cấp cho đèn sƣơng mù thƣờng đƣợc lấy sau Relay đèn kích thƣớc. Hình 3.26. Mạch đèn sương mù phía trước Sơ đồ mạch điện (hình 3.26): Khoa C¬ khÝ §éng lùc §¹i häc S- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn Häc phÇn HÖ thèng ®iÖn th©n xe & ®iÒu khiÓn gÇm « t« - TÝn chØ 1 59 Khi công tắc điều khiển ở vị trí TAIL hoặc HEAD đồng thời công tắc đèn sƣơng mù đƣợc bật ON thì Rơ le đèn sƣơng mù đƣợc đóng lại. Các đèn sƣơng mù phía trƣớc và đèn chỉ báo sƣơng mù trên đồng hồ Tap lô bật sáng. Hoạt động của mạch: AcquiCầu chì tổng Cầu chì TAIL Công tắc điều khiển đèn (TAIL hoặc HEAD) Công tắc đèn sương mù (ON) Cuộn dây Rơ le đèn sương mù phía trước Mát. AcquiCầu chì tổng Cầu chì FOG Tiếp điểm Rơ le đèn sương mù (đóng)  Đèn sương mù và đèn chỉ báo sương mù phía trước trên đồng hồ Tap lô Mát. b. Hệ thống đèn sƣ