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9[1].7组合仪表课件


讲师:郭康慨 目标:基本了解组合仪表

课时:1小时

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目录
组合仪表的用途与结构 汽车仪表工作原理

汽车仪表的照明及指示系统
汽车仪表的制作工艺及成本 汽车仪表的发展动态
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组合仪表的用途

汽车仪表是汽车与驾驶员进行信息交流的窗口,是驾驶 员得知车辆信息的主要途径。

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组合仪表的结构

车速表
水温表 油量表

报警指示灯 转速表

里程表 仪表指针

归零按钮

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组合仪表的结构
组合仪表底座 PCB线路板 灯箱架 标度盘及指针 前框架 仪表面罩

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汽车仪表工作原理 执行器工作原理 车速表工作原理 转速表工作原理 水温表工作原理 燃油表工作原理
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执行器工作原理之步进电机式
传动机构
驱动线圈 Coil

转子

步进电机精度0.042?/步
金属磁轭

步进电机驱动模拟显示表,集成化芯片驱 动所有步进电机。更为创新的是采用精度极高 的步进机芯,它通过两只激励线圈 Coil和3D 结构上金属磁轭和定子上的一块永久性两极磁 铁来接收电信号,并通过步进电机内部的传动 机构驱动指针,此步进电机扭矩大,精度高, 实现电子仪表的稳定平滑指示。
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执行器工作原理之步进电机式
脉冲频率: 指针位置 线圈电压U1

转子

线圈电压U2
位图: 触点1 触点2、3

线圈Ⅰ

线圈Ⅱ

触点4

顺时针

逆时针

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执行器工作原理之步进电机式

指针位置 逆时针 顺时针

U

π
3



Step

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车速表工作原理

发动机

迈速轮

传感器
里程表
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车速表工作原理

5V

?V 0V

0V

IC

车速传感器

发出方波信号

D/A

指示

变速箱迈速轮将转矩传递给车速传感器 传感器内部的霍尔元件将转速转化成脉冲信号给仪表 仪表电路将脉冲信号转化成执行器能够识别的正 弦波驱动执行器动作
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车速表工作原理之车速传感器

当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场 中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现象就称为霍尔 效应。磁钢一般是8对磁体,磁钢每转输出恰好8个脉冲。
磁钢

霍尔元器件
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转速表工作原理
曲轴传感器

飞轮

转速传感器将齿圈的转速转 化成正弦电压信号。 ECU接收到正弦电压信号,并 将其转化成规整的矩形波。

仪表接收到脉冲信号,驱动指针偏转。

这 是 一 个 信 号 转 化 的 过 程
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转速表工作原理
1 2 3

感应传感器为一磁棒, 带有一个软磁极销。销支 承带有两个接头的感应线 圈。当铁磁齿圈(或类似 结构的转子)转过此传感 器时,即在线圈内产生电 压,该电压与磁通量的周 期变化成正比。均匀分布 的齿形产生正弦电压曲线, 转速则反应为电压过零点 的周期性间隔;同时该电 压的振幅变化也与转速成 比例。

4 5

转速传感器
1-永久磁铁;2-外壳;3-发动机体; 4-软磁芯;5-绕组;6-信号齿圈

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水温表、燃油表工作原理
电流表 滑动变阻器

电源
我知 道

由于电阻变化导致电流表指示不同
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水温表、燃油表工作原理
燃 油 传 感 器

水 温 传 感 器

根据整车要求确定燃油表和水温表的技术参数 。燃油表:①油量指 示范围;②表示形式(数字或字母),报警区域;③油量传感器与油箱的 配合。水温表: ①水温表指示范围;②水温传感器与发动机的配合。
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水温表、燃油表工作原理 仪表水温传感器一般采用热敏电阻式,其工作原理为负温 度系数R-T关系 ,水温越低,电阻值越高;水温越高,电阻值 越低。如下图所示: 负温度系数 型NTC传感 器的R-T关系 图。

水温越高电阻 越小,水温越 低电阻越高

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汽车仪表的照明及指示系统

发动机故障灯

灯光总开关

四驱指示

远光指示

制动系统故障

门开指示

机油压力

燃油量报警灯

后行李箱盖

真空助力

前雾灯开启

安全带未系紧

ABS系统指示

充电指示 制动力分配指示

后雾灯开启

左、右转向指示

预热指示

超速档指示

安全气囊
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汽车仪表的照明及指示系统

灯泡+导光板用作背景光源
灯泡的光线通过导光板的折射、 反射,使单点光线变的均匀透彻。

贴片LED作为仪表背景光源
贴片LED色彩多样,白色LED 更有自然光特色,多个LED共 同作用,光线更为均匀。
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汽车仪表的照明及指示系统

电子调光 器的应用
电子调光器 当调节电位器时,P端将发出不同宽度的脉冲电 压(占空比为85%左右照明最暗;占空比为15%时照 明最亮) 调光开关所控制的仪表照明灯LED与灯泡均 可,只要求仪表照明电路负极不共用。
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汽车仪表的照明及指示系统

12V

0V

P 输出

P 输出有效电压

右图可知当P端输出有效值越高时照明灯 两端的电势差越小,亮度越暗;反之,越亮。
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汽车仪表的制作工艺及成本
材料 特性 成本 运用
前框架、外壳、后盖、 装饰圈、复零杆、指针 帽 前框架、外壳、灯箱架 、后盖等 仪表玻璃、导光板、指 针等导光、透光零件 仪表玻璃、导光板、指 针等导光标度盘 易加工性,外观特性,低蠕变性和优 ABS 丙烯腈-丁二烯-苯 异的尺寸稳定性,抗冲击强度高。 较高 乙烯共聚物 PP 聚丙烯 表面刚度和抗划痕特性好,抗冲击强 度高。优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀 较低 性、抗溶解性。

光学特性好,耐气侯变化特性好, 抗 PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 冲击特性好。负荷加大、时间增长, 较高 容易导致开裂。 PC 聚碳酸酯 抗冲击强度好,热稳定性、光泽度、 抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染 性好。流动特性较差,注塑困难。 高

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汽车仪表的制作工艺及成本

线路板 贴片

焊接 返工

安装 马达

在线 检测

烧写 软件

相关工序 前框架, 玻璃组装 压装标度 盘、指针 后盖,线路 板组装

包装、出 库检验

校验、功 能测试

零件注塑
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汽车仪表的制作工艺及成本
利润 Profit

材料成本 Materials Cost (BOM)

6% 2%

6%

3% 3%

物流成本 Logistics Cost 生产成本 Manufacturing Cost 销售,管理,财务成本 S,G&A 开发成本 Development Cost

80%

成本构成

利润+材料成本+物流成本+生产成本+管理费用+开发费用 =100%
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汽车仪表的发展动态 ? 液晶显示

? 液晶能够显示多种颜色, 多种文字和图形 ? 可置换的液晶显示技术,以液晶显示替代仪表盘

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汽车仪表的发展动态
抬头显示系统,“抬头显示”正是让驾驶者眼睛焦距的调节尽量减 少。来车以后,位于中控台上部的“投影式”中央数字仪表随之点亮, 深邃的黑色背景经过玻璃的投射向车的前部延伸,驾驶员的目光从而免 于频繁地在远视与近视之间切换,舒缓了眼睛的疲劳。

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汽车仪表的发展动态

前挡风玻璃
虚 像 投影光源 司机

防护罩

发射镜
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案例部分
发动机故障灯虚亮

燃油表指针异常摆动 充电指示灯案例

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发动机故障灯虚亮
VCC

这是为什么呢?

D R LED

L

右图为ECU控制的两个 指示灯,指示灯应在正常熄 灭的情况下,曾出现L完全 熄灭,LED微亮现象。

ECU

ECU

VSS

例图

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发动机故障灯虚亮 光机理,LED发光管驱动电压 为0.7V,工作电流为20~30mA, 而ECU关闭控制时不能机械的完全 将电路断开,集电极依然有微弱的 电流流向发射级,当此电流略低于 20mA时LED便发出微弱的光线。 然而,L的驱动条件是:电压3~5V 电流100~200mA,电流与电压均 是LED的10倍以上,因此ECU很容 易控制了L的关闭。 增大R值,降低LED两端电势差
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VCC
D R LED L

i=20mA

i=20mA
ECU ECU

VSS

例图

燃油表指针异常摆动 1、现象描述: 普锐达车在加减速时 燃油表的指针摆动幅度大, 照片是海外反馈的信息。 2、原因分析:

普锐达的燃油传感器 和油箱的匹配不合适。 在加减速时传感器阻值 变化率大。
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燃油表指针异常摆动 3、方案制定及整改措施 传感器受整车布局和成本的限制不进行改动。 决定从仪表上进行改动,去掉归零磁钢,燃油表阻尼油 型号由0.3 ㎡/s改为0.5㎡/s,使指针的响应速度减慢,这样 就弥补了指针的摆动幅度大的缺点。 4、经验总结 在车速变化快时,油面变化较大,指针响应速度太快就 会出现指针摆动幅度大的现象。因此在燃油表的设计时,必 须考虑到响应时间和响应速度的问题。

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充电指示灯案例

随着汽车行业的发展,汽车仪 表技术也得到了相应的改进。 仪表指示灯由原先的灯泡改进 成LED形式。 由此引出的问题是LED充电指 示灯常亮,发电机不发电。然 而灯泡充电指示灯正常熄灭, 发电机正常发电。
励磁线圈

充 电 指 示 灯

发 电 机 例图
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充电指示灯案例之发电机
? 图中最重要的部分为整流器,其可 实现电流的单向传递 ? 产生的电能一部分给蓄电池和汽车 供电,另一部分给自身在励磁线圈 供电。

励磁线圈

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充电指示灯案例

原因分析: ① LED充电指示灯常亮 说明发电机不能自激 ②发电机不发电是由于 励磁线圈的磁场能不足

③磁场能不足是由于励 磁电流弱
④励磁电流弱是由于电 阻R值太大 例图
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充电指示灯案例

再次深究-发电机励磁电流需 ≥300mA,励磁系统电阻R = 60Ω,电 压为12V,可知励磁电流 I1=100mA

I1
R600Ω

I1



I2

I2

Ι

2

? 20 mA;Ι ? Ι1 ? Ι2 ? 220mA ? 300mA
由此可知发电机励磁电流不足, 发电机不发电。

I 例图

I



Ι

? Ι1 ? Ι2 ? 120mΑ? 220mΑ ? 340mΑ ? 300mA
/ /

由此可知发电机正常发电

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充电指示灯案例 解决方案: 将R的阻值由60Ω降到40Ω 此时电流I =320mA,发电 机能够正常工作,产生自 激电压,LED指示灯熄灭。 I1
40Ω
1 2

I2


I

I

例图
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