《汽車電器與電子設(shè)備》(廣科大玉潔)第六章汽車儀表及信息顯示系統(tǒng)2013

1、第六章 汽車儀表及信息顯示系統(tǒng)第一節(jié) 概述第一節(jié) 概述 儀表系統(tǒng)是駕駛員了解汽車工作狀況的“眼睛”，對(duì)確保汽車行車安全、及時(shí)排除故障和避免發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重故障起著重要的作用， 汽車儀表按其結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為獨(dú)立式和組合式兩種。獨(dú)立式儀表是各種儀表都有各自的殼體，單獨(dú)安裝在儀表板上；組合式儀表則是將各儀表封裝在一個(gè)殼體內(nèi)。由于組合式儀表具有結(jié)構(gòu)緊湊、美觀、便于觀察等特點(diǎn)，因而已被現(xiàn)代汽車廣泛采用。第一節(jié) 概述組合儀表結(jié)構(gòu)圖第一節(jié) 概述組合儀表結(jié)構(gòu)圖組合儀表總成主要有電路板、儀表面罩、殼體組成。主體部分是電路板。電路板上安裝有指示燈、控制器、步進(jìn)電機(jī)。它的核心部件是微控制器mcu和步進(jìn)電機(jī) 組合

2、儀表總成主要有電路板、儀表面罩、殼體組成。主體部分是電路板。電路板上安裝有指示燈、控制器、步進(jìn)電機(jī)。它的核心部件是微控制器mcu和步進(jìn)電機(jī)第一節(jié) 概述信息量增加行駛路線信息診斷 信息旅行 信息發(fā)動(dòng)機(jī)性能第一節(jié) 概述實(shí)現(xiàn)方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 第一階段：機(jī)械式組合儀表各信號(hào)進(jìn)入到儀表后，通過(guò)一些簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換電路由十字線圈直接驅(qū)動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)；背景光照明和提示/報(bào)警指示燈一般均采用燈泡；里程顯示采用字輪。 成本低；如照明或提示/報(bào)警指示燈損壞易更換，無(wú)需更換整塊組合儀表。 由于采用了十字線圈作為指針驅(qū)動(dòng)故重量重；十字線圈精確度較低；燈泡的壽命較短；字輪存在卡滯的風(fēng)險(xiǎn)；信號(hào)未經(jīng)處理，指針較易因信號(hào)波動(dòng)而發(fā)擺；信

3、號(hào)通訊方式均是通過(guò)線束，故整車布線較復(fù)雜。 2、發(fā)展情況第一節(jié) 概述實(shí)現(xiàn)方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)第二階段：電磁式組合儀表 各個(gè)表頭依然是采用十字線圈驅(qū)動(dòng)；背景光照明和提示/報(bào)警指示燈一般均采用燈泡；里程顯示采用字輪。但與第一階段不同的是儀表內(nèi)部增加了單片機(jī)，信號(hào)在進(jìn)入儀表后，先經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理再輸出給十字線圈驅(qū)動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)。 成本低；如照明或提示/報(bào)警指示燈損壞易更換，無(wú)需更換整塊組合儀表；與第一階段比較，由于信號(hào)經(jīng)過(guò)了單片機(jī)處理故信號(hào)較穩(wěn)定，大大降低信號(hào)波動(dòng)造成指針發(fā)擺的機(jī)率。 由于采用了十字線圈作為指針驅(qū)動(dòng)故重量重；十字線圈精確度較低；燈泡的壽命較短；字輪存在卡滯的風(fēng)險(xiǎn)；信號(hào)通訊方式均是通過(guò)線束，故整車布

4、線較復(fù)雜。 第一節(jié) 概述實(shí)現(xiàn)方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)第四階段：采用CAN總線的電子式組合儀表（目前各大主機(jī)廠研究的主要方向） 與第三階段主要區(qū)別在于信號(hào)均通過(guò)CAN總線進(jìn)行通訊。 除具備第三階段的優(yōu)點(diǎn)外，由于采用了CAN通訊，故大大減少了線束，在這方面降低了成本。整車根據(jù)功能、系統(tǒng)劃成了幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，使整車系統(tǒng)簡(jiǎn)單化、明朗化。 與前三個(gè)階段比較，此種組合儀表是成本最高的。 第一節(jié) 概述實(shí)現(xiàn)方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)第三階段：電子式組合儀表（目前應(yīng)用最廣泛的儀表） 各個(gè)表頭均采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；背景光照明和提示/報(bào)警指示燈一般均采用發(fā)光二極管；里程顯示采用液晶顯示屏（LCD，逐點(diǎn)或段碼顯示）；各信號(hào)進(jìn)入儀表后，由單片機(jī)處理后驅(qū)

5、動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)。LCD中還可以顯示平均油耗、油箱余油量可行駛里程數(shù)、擋位，做成一個(gè)較簡(jiǎn)單的行車電腦。 步進(jìn)電機(jī)精度高、壽命長(zhǎng)；發(fā)光二極管壽命長(zhǎng)，且能讓照明亮度、顏色更均勻；里程采用LCD顯示避免了字輪卡滯問(wèn)題；有利于汽車輕量化工程。 與前兩個(gè)階段比較，成本相對(duì)較高；發(fā)光二極管如損壞只能更換整塊組合儀表；信號(hào)通訊方式依然是通過(guò)線束，故整車布線較復(fù)雜。 第一節(jié) 概述第二節(jié) 汽車電子儀表常用的顯示裝置第二節(jié) 汽車電子儀表常用的顯示裝置一、一、汽車電子儀表的顯示方式汽車電子儀表的顯示方式1 指針指示方式傳統(tǒng)機(jī)械指針和模擬指針2 數(shù)字顯示方式將模擬信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換并微機(jī)處理后，以數(shù)字的形式

6、顯示。優(yōu)缺點(diǎn)：P1253 聲光、圖形輔助顯示方式P125二 、汽車常用的電子顯示器件的種類和要求分類u發(fā)光型：真空熒光管（VFD）、發(fā)光二極管（LED）、陰極射線管（CRT）、等離子顯示器件（PDP ） 、電致發(fā)光顯示器件（ECD）u非發(fā)光型：液晶顯示器件（LCD）、電致變色發(fā)光顯示器件（ECD）性能對(duì)照表：P126 表6-1汽車用電子顯示器件的要求：P126 表6- 2第二節(jié) 汽車電子儀表常用的顯示裝置1.真空熒光管真空熒光管(VFD)2.發(fā)光二極管發(fā)光二極管(LED)3.液晶顯示器件液晶顯示器件(LCD)4.陰極射線管陰極射線管(CRT)真空熒光顯示器（VFD） VFD是應(yīng)用最廣泛的數(shù)字式

7、電子顯示器之一，最初應(yīng)用于汽車時(shí)鐘，后來(lái)應(yīng)用到其他方面，包括音頻系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、信息中心以及平視顯示系統(tǒng)。VFD的經(jīng)典應(yīng)用實(shí)例是在1985年克萊斯勒男爵轎車的電子儀表盤(pán)上第二節(jié) 汽車電子儀表常用的顯示裝置VFD發(fā)光機(jī)制VFD主要有陰極、電熱板、陽(yáng)極等組成。當(dāng)一個(gè)正極電壓作用于電極板陽(yáng)極時(shí)，鎢絲陰極的熱發(fā)射的電子加速。涂有熒光粉的陽(yáng)極與發(fā)射的電子撞擊時(shí)會(huì)發(fā)出藍(lán)綠光以及其他顏色。通過(guò)光學(xué)濾波器，便可在同一顯示器上顯示。第二節(jié) 汽車電子儀表常用的顯示裝置液晶顯示器（LCD） 液晶顯示器由有機(jī)化合物分子組成，當(dāng)偏振光以90穿過(guò)材料時(shí)，有機(jī)化合物分子方向會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電場(chǎng)作用于液晶時(shí)，分子方向

8、會(huì)改變，發(fā)生偏光能力，這種變化在反射光或發(fā)射光時(shí)是明顯的，可用來(lái)形成預(yù)設(shè)圖像或文字。第二節(jié) 汽車電子儀表常用的顯示裝置液晶顯示器（LCD）第二節(jié) 汽車電子儀表常用的顯示裝置陰極射線管顯示器（CRT） 成功應(yīng)用于電視接收器、儀表、雷達(dá)和醫(yī)療器械，但是在汽車領(lǐng)域還沒(méi)有得到成功運(yùn)用。 缺點(diǎn)：原因是需要在汽車儀表盤(pán)后面有一個(gè)安裝CRT的空間。在陽(yáng)光下可能會(huì)圖像暗淡，同步顯示能力下降；另外，暴露在X射線下存在安全隱患。第二節(jié) 汽車電子儀表常用的顯示裝置CRT的工作原理： CRT（陰極射線管）顯示器的核心部件是CRT顯像管，其工作原理和我們家中電視機(jī)的顯像管基本一樣，我們可以把它看作是一個(gè)圖像更加精細(xì)的電

9、視機(jī)。經(jīng)典的CRT顯像管使用電子槍發(fā)射高速電子，經(jīng)過(guò)垂直和水平的偏轉(zhuǎn)線圈控制高速電子的偏轉(zhuǎn)角度，最后高速電子擊打屏幕上的磷光物質(zhì)使其發(fā)光，通過(guò)電壓來(lái)調(diào)節(jié)電子束的功率，就會(huì)在屏幕上形成明暗不同的光點(diǎn)形成各種圖案和文字。這種技術(shù)最早是1897年由德國(guó)人布朗發(fā)明。 第二節(jié) 汽車電子儀表常用的顯示裝置 CRT是一種使用陰極射線管的顯示器，主要有五部分組成：電子槍，偏轉(zhuǎn)線圈，蔭罩，熒光粉層及玻璃外殼。它曾是應(yīng)用最廣泛的顯示器之一，CRT純平顯示器具有可視角度大、無(wú)壞點(diǎn)、色彩還原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、響應(yīng)時(shí)間極短等LCD顯示器難以超越的優(yōu)點(diǎn)，而且現(xiàn)在的CRT顯示器價(jià)格要比LCD顯示器便宜不

10、少。 第二節(jié) 汽車電子儀表常用的顯示裝置第三節(jié) 汽車電子儀表舉例優(yōu)點(diǎn)精確、刷新速度快、一表多用、能自檢。一、常用汽車電子儀表1 轉(zhuǎn)速表（a）見(jiàn)P135圖6-18組成：輸入信號(hào)調(diào)節(jié)器、脈沖計(jì)數(shù)器、兩個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)電子顯示裝置、主時(shí)鐘、電源穩(wěn)壓器。顯示兩位數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。輸入信號(hào)為斷電器觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)。第三節(jié) 汽車電子儀表舉例圖圖6-19 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表第三節(jié) 汽車電子儀表舉例圖圖6-22 車速表系統(tǒng)構(gòu)成車速表系統(tǒng)構(gòu)成2.車速表車速表第三節(jié) 汽車電子儀表舉例 圖圖6-21 車速表傳感器結(jié)構(gòu)車速表傳感器結(jié)構(gòu)1光電晶體管光電晶體管 2光盤(pán)解碼輪光盤(pán)解碼輪 3光傳感線光傳感線 4

11、光傳感器光傳感器 5光傳感線連接器光傳感線連接器第三節(jié) 汽車電子儀表舉例4.電壓顯示器電壓顯示器電壓范圍電壓范圍10.5-15V圖圖6-26 LM3914汽車電壓顯示電路汽車電壓顯示電路第三節(jié) 汽車電子儀表舉例5.冷卻液溫度表、機(jī)油壓力表冷卻液溫度表、機(jī)油壓力表圖圖6-30 桿圖式電子儀表?xiàng)U圖式電子儀表1 機(jī)油壓力機(jī)油壓力 2蓄電池電壓蓄電池電壓 3發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速和里程發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速和里程 4冷卻液溫度冷卻液溫度 5燃油量燃油量第三節(jié) 汽車電子儀表舉例圖圖6-33 電子燃油表電路電子燃油表電路6.燃油表燃油表第三節(jié) 汽車電子儀表舉例工作原理工作原理LM324是四運(yùn)放集成電路是四運(yùn)放集成電路 第三節(jié) 汽車電子儀表舉例油量滿油量滿 最小最小VV燃油表工作原理燃油表工作原理第三節(jié) 汽車電子儀表舉例油量油量V燃油表工作原理燃油表工作原理第三節(jié) 汽車電子儀表舉例 圖圖6-37 ED-02型電子組合儀表型電子組合儀表1冷卻液溫度表冷卻液溫度表 2燃油表燃油表 3制動(dòng)故障報(bào)警燈制動(dòng)故障報(bào)警燈 4油壓報(bào)警燈油壓報(bào)警燈 5左轉(zhuǎn)向指示燈左轉(zhuǎn)向指示燈 6充電充電指示燈指示燈 7冷卻液溫度過(guò)高報(bào)警燈冷卻液溫度過(guò)高報(bào)警燈 8缺燃油報(bào)警燈缺燃油報(bào)警燈 9車速表車速表 10蓄電池繼電器開(kāi)關(guān)蓄電池繼電器開(kāi)關(guān) 11電壓表電壓表 1215車門(mén)狀態(tài)指示燈車門(mén)狀態(tài)指示燈 16右轉(zhuǎn)向指示燈右轉(zhuǎn)