Светотехническое оборудование

Основными источниками света на автомобиле являются приборы наружного освещения:

     фары, обеспечивающие двухрежимное освещение дороги (ближний и дальний свет);

     белый фонарь, включающийся при движении задним ходом;

     фонарь освещения номерного знака;

     осветители номера маршрута и указателей начального и конечного пунктов движения (для автобусов).

Иногда на автомобили устанавливают дополнительное светотехническое оборудование — противотуманные фары для улучшения видимости при движении в тумане или при снегопаде.

Диаграммы световых полей на полотне дороги при симметричной (а) и асимметричной (б) регулировке фар и ход лучей при дальнем
(в) и ближнем (г) свете в оптической системе европейского типа:
1 — нить лампы для ближнего света; 2 — экран; 3 — нить лампы для дальнего света

Автомобильные фары могут иметь симметричное или асимметричное регулирование. Они должны обеспечивать освещение дороги на расстоянии не менее 100 м при работе в режиме дальнего света и не менее 30 м в режиме ближнего света. Распространены устройства головного освещения в виде двух или четырех круглых фар, а также двух прямоугольных фар. Независимо от внешней формы каждая фара содержит оптическую систему, установленную в корпусе и имеющую устройство для регулирования направления светового потока. Оптическая система европейского типа, в свою очередь, содержит одно или двухрежимный источник света (лампу), отражатель (рефлектор), рассеиватель прямых лучей и экран для уменьшения ослепления водителей встречных автомобилей ближним светом.

Автомобильные лампы для фар головного освещения (а...д) и расположение нитей накаливания в лампе с отражателем (е):
1 — колба; 2 — нить дальнего света; 3 — нить ближнего света; 4 — экран; 5 — фиксирующий фланец; б — цоколь; 7 — контакты

Фара автомобиля ВАЗ-2121:
1 — оптический элемент в сборе; 2 — рассеиватель; 3 — крепежный хомут (ободок); 4, 11 и 12— винты; 5 — гнездо в кузове для установки фары; 6— держатель; 7 — рефлектор; 8 — оттяжные пружины; 9— лампа; 10— экран

Блок-фара автомобиля ВАЗ-2105:
I — рассеиватель; 2 — корпус; 3 — лампа указателя поворота; 4 — скоба для крепления; 5—галогенная лампа основного света; 6— кожух; 7 — уплотнитель; 8 — лампа габаритного света

Светосигнальные приборы

В комплекс светосигнальных приборов автомобиля входят:

     габаритные огни, по два впереди и сзади;

     мигающие указатели поворота, по два впереди и сзади, а также по бортам, и на некоторых автомобилях — повторители указателей поворота впереди;

     два сигнала торможения сзади;

     два задних световозвращателя;

     фонарь освещения номерного знака;

     специальные знаки и опознавательные огни для автопоездов (грузовых автомобилей с прицепами и седельных тягачей с полуприцепами).

Передние унифицированные светосигнальные фонари отечественных грузовых (а) и легковых (б) автомобилей:
1 — корпус; 2 — рассеиватель; 3 — перегородка; 4— лампа; 5 — ламподержатель; 6— токовод; 7— монтажная пластина из изоляционного материала

Задние светосигнальные фонари для грузовых (а) и легковых (б и в) автомобилей:
1, 5 и 6—лампы; 2 — узел ламподержателя; 3 — рассеиватель; 4— корпус; 7 — герметизирующая прокладка; 8... 15 — светосигнальные секции

Прерыватели указателей поворота

Для управления сигнальными лампами указателей поворота на большинстве автомобилей используют электромеханические прерыватели. Включение и выключение контактов электрической цепи, питающей обмотку управляющего реле, в таком прерывателе осуществляется с помощью нагреваемой биметаллической пластины или нихромовой струны.

Схемы электрических (электронных) устройств управления светосигнальными лампами указателей поворота с помощью теплового реле (а), транзисторного задающего генератора и силового ключа (б):
1 - изолирующая пластина; 2 - шаровая опора; 3 - струна; 4 и 6 - контакты; 5 - сердечник; 7 - пружинящая стойка; S - переключатель; Л1—Л4 _ дампы указателей поворота; Л5 - контрольная лампа; R1-R9 - резисторы; С1 и С2— конденсаторы; VD1 и VD2 - диоды; VT1— VT5-транзисторы

Контрольно-информационное обеспечение

Виды информации

На агрегатах автомобиля устанавливают датчики, с помощью которых измеряются параметры рабочих процессов и от которых информация в виде электрических сигналов передается к индикаторным приборам. Оперативная информация о режиме работы двигателя и скоростном режиме движения является текущей информацией и представляется водителю непрерывно.

В отличие от оперативной информации на автомобиле имеется бортовая электронная система контроля технического состояния узлов. Она представляется водителю по «заказу», т.е. когда водитель с пульта управления нажатием соответствующей кнопки вызывает необходимую информацию на устройство ее отображения. Используется также система встроенных датчиков, выведенных на специальный электрический соединитель (разъем) и подключенных внешним кабелем к устройству отображения информации на стационарных диагностических постах.

Измерение параметров рабочих процессов

Измерение давления (разрежения) необходимо прежде всего для контроля давления масла в двигателе, давления воздуха в пневматической тормозной системе и в системе централизованной подкачки шин на некоторых автомобилях с гидромеханическими передачами, а также в приборах (эконометрах) для контроля разрежения во впускном коллекторе двигателя.

Для измерения давления используют приборы непосредственного действия (механические) и электрические (дистанционные).

В приборах непосредственного действия устройство, чувствительное к давлению, и, как правило, стрелочный указатель давления размещаются в одном корпусе на щитке приборов водителя. Жидкость или воздух под давлением подводятся к прибору по трубопроводу.

Дистанционные электрические приборы давления состоят из двух отдельных узлов — датчика, воспринимающего давление рабочего тела, и указателя. Информация о давлении в виде электрического сигнала (непрерывного или импульсного) передается в указатель по проводам.

Распространены два типа электрических измерителей давления — импульсный (термобиметаллический) и логометрический, состоящий из реостатного датчика и магнитоэлектрического указателя.

Принцип действия (а) и конструкция импульсного термобиметаллического датчика давления (б) и указателя (в) манометра:
1 — упругая пластина; 2 и 7 — биметаллические пластины; 3 и 8 — обмоткиьнагревателей; 4 — мембрана; 5 — корпус; 6 — штуцер; 9 — стрелка указателя;ь10— шкала; 11 — выключатель зажигания; 12 — аккумуляторная батарея; 13 — монтажное основание; 14 — крышка; 15 — контактная пластина; 16 — держатель; 17— регулировочное устройство; 18 — вывод; 19 и 20 — зубчатые секторы регулировочного устройства указателя; 21 — пластинчатая пружина; 22 — крюк

Логометрические приборы. Конструкция корпуса и мембраны реостатного датчика с магнитоэлектрическим указателем.

Электрическая схема (а) и конструкция аналогового дистанционного манометра с потенциометрическим датчиком (6) и магнитоэлектрическим указателем (в):
1 — корпус; 2 - мембрана; 3 — переменный резистор (реостат); 4 -ползунок переменного резистора; 5 и 8 - катушки указателя (логометра); 6- стрелка указателя; 7- магнит; 9 - аккумуляторная батарея; 10 -термокомпенсационныи резистор; 11— возвратная пружина; 12 - ось; 13 - качалка, 14 - экранирующий стакан; 15- полукаркасы; 16- магнит; 17— подпятник; 18- катушки логометра; 19 — стрелка указателя

Сигнализаторы аварийного давления предназначены для оперативного оповещения водителя при неожиданном падении давления в системе смазывания двигателя или в пневмоприводе различных механизмов и систем автомобиля (тормоза, механизм открывания дверей и др.). Обычно сигнализация реализуется с помощью светового сигнала.

Датчик аварийного давления:
1 и 7 — контакты (подвижный и неподвижный); 2 — контактный разъем; 3 — фильтр; 4 — изолятор; 5 — пружина; б — толкатель;
8— мембрана; 9 — корпус

Получение информации о температуре

Приборы для измерения температуры (дистанционные измерители) состоят из датчика и указателя, разнесенных друг от друга. Используют приборы двух типов — импульсные термобиметаллические и полупроводниковые (с терморезистором).

Указатель термобиметаллического датчика температуры по принципу работы и устройству полностью соответствует термобиметаллическому указателю датчика давления.

В датчике дистанционного термометра с магнитоэлектрическим указателем использовано свойство некоторых полупроводников изменять свое сопротивление при воздействии температуры. Такие полупроводники получили название терморезисторов.

Как и в системе смазывания, при контроле температуры в двигателе используют датчики — сигнализаторы аварийного режима, в частности сигнализатор превышения допустимой температуры (перегрева). На автомобилях используют только биметаллические датчики-сигнализаторы.

Датчики температуры:
а — термобиметаллический импульсный; б — сигнализатор аварийной температуры; 1 — корпус; 2 — обмотка нагревателя, 3 — биметаллическая пластина; 4 и 5 — контакты (подвижный и неподвижный); 6— баллон; 7— кронштейн; 8 — токоподводящий контакт; 9 — основание; 10 — втулка; 11 — зажим, 12 — шайба

Контроль уровня топлива в баке

Для дистанционного измерения количества (уровня) топлива в баке используют реостатные датчики с приводом ползунка реостата от поплавка» связанного с ползунком рычагом. В качестве указателя устанавливают электромагнитные или магнитоэлектрические приборы.

Реостатный датчик.

Датчик уровня топлива в баке: 1 — поплавок; 2 — рычаг, 3 — ось, 4 — ползунок реостата, 5 — реостат, 6 — корпус, 7 — верхняя стенка топливного бака, 8 — резиновая прокладка, 9 — фланец; 10 — противовес, 11 и 15 — катушки; 12 — аккумуляторная батарея, 13—контакт замка зажигания; 14— стрелка, 16— магнитопровод, 17— якорек, 18— вывод, 0 — «Пустой бак», П — «Полный бак»

 Контроль функционирования системы электроснабжения

Информацию о зарядно-разрядном режиме аккумуляторной батареи автомобиля получают от амперметров. Устанавливают амперметры в электрическую цепь между генератором, к которому подключены все потребители, и аккумуляторной батареей.

Амперметр для контроля зарядно-разрядного процесса в системе электрооборудования автомобиля:
1 — шина, 2 — стрелка, 3 — магнит, 4 — основание; 5 — якорь

Измерение скорости автомобиля и частоты вращения коленчатого вала двигателя

Несмотря на большое разнообразие конструкций спидометров, они основаны на одном физическом явлении — взаимодействии поля постоянного магнита и поля вихревых токов. Не являясь потребителем электрической энергии, спидометр фактически магнитоэлектрический прибор.

Указатель спидометра (а) и схема (б) соединения датчика и указателя спидометра с электроприводом
1— анкерная пружина, 2 — диск, 3 — стрелка, 4 — магнит, К1—КЗ, К1´—КЗ´— катушки индуктивности, Р — датчик, P1 — приемник, R1—R6 — резисторы, VT1—VT3— транзисторы; N и S — полюсы магнитов

Из-за недостатков такой передачи в спидометре (гибкий вал изнашивается, неравномерно вращается и довольно сложен в монтаже) на автомобилях в последние годы стали устанавливать спидометры с электрической передачей (конструкция указателя спидометра не меняется). С ведомым валом коробки передач связан электрический генератор, ток от которого по проводам передается в электродвигатель, установленный в спидометре для вращения магнита. Генератор выполнен по схеме синхронного генератора с якорем в виде вращающегося постоянного магнита. Мощность такого генератора недостаточна для прямого подключения к нему двигателя в целях обеспечения вращения его вала, особенно при движении на низших передачах, когда частота вращения выходного вала коробки передач невелика. Поэтому питание электродвигателя, в качестве которого используется трехфазная синхронная электрическая машина, производится от аккумуляторной батареи через ключевую электронную схему управления.

В емкостном частотомере (аналоговом) с магнитоэлектрическим указателем используют зарядно-разрядный процесс р электронной схеме с конденсатором.

Электронный измеритель частоты вращения;
а — схема принципа действия; б — устройство; в — блок-схема: К— вход питания; Я — прерыватель; С — конденсатор; R_и — внутреннее сопротивление измерительного прибора; C1R2— дифференцирующая цепь; VT— транзистор силового ключа; R1—R4 — резисторы установки режима работы ключа; С1, С2, VD1 и VD2 — элементы зарядно-разрядной цепи; U_пит — напряжение писания; А и Б — контакты переключателя

Цифровой частотомер подсчитывает число импульсов, поступающих от контактов прерывателя за определенный временной интервал. Показания счетчика выводятся на знакосинтезирующий цифровой индикатор. Частота вывода информации долила быть не менее 50 Гц, чтобы глаза человека (в силу инерционности зрения) не заметили мелькания цифр. Поскольку показания частотомера зависят как от частоты, так и от длительности входных импульсов, то требуется предварительное их формирование. В емкостном частотомере эту функцию выполняет дифференцирующая цепь C1R1.

Для счетчика используют специальные счетные микросхемы, в которых запоминание информации о числе пришедших импульсов выполняется в двоичной системе исчисления (двоичном коде). Расшифровка кода ведется в дешифраторе, к которому подключен цифровой знакосинтезирующий индикатор (расположен на щитке приборов перед водителем).

Обеспечение информацией водителя

На панели приборов перед водителем расположены стрелочные или цифровые указатели и световые сигнализаторы. приборы объединяют в группы согласно их функциям в процессе представления информации, т.е. компоновка приборов должна проводиться по зонально-функциональному принципу.

Современные и перспективные приборные панели отображения информации для водителя:
а — легковых автомобилей; б — аналого-цифровая панель; в — графическая панель; г — цифровая панель с маршрутным компьютером; БЛИ — блок люминесцентных индикаторов; СИД — сигнализаторы и индикаторы давления; v — скорость автомобиля; G — процентное отношение расхода топлива к вместимости бака

Электронные сигнальные и вспомогательные устройства

В качестве дополнительного оборудования для облегчения работы водителя и представления ему информации о состоянии различных устройств автомобиля используют контрольные цепи — сигнализаторы уровня тормозной жидкости, уровня масла в двигателе, уровня топлива, застегнутого состояния ремней безопасности, состояния аккумуляторной батареи. Кроме того, устанавливают электронные приборы, задающие ритм работы отдельных элементов (стеклоочистители, указатели поворота, сигнализаторы аварийной остановки и др.). В некоторых сигнализаторах могут использоваться не только электронные, но и электромеханические элементы. Например, устройство, не позволяющее пустить двигатель автомобиля, пока не пристегнуты ремни безопасности, и формирующее сигнал об этом, может быть создано на базе обычных электромеханических реле.

Электронный сигнализатор с использованием электромеханических реле:
1 — группа микровыключателей; 2 — группа реле; 3 — группа контактов реле; 4— группа элементов реле блокировки; 5— звуковой сигнализатор; 6 — ключ зажигания; 7 — реле стартера; К₁—К₄ — реле; SK₁—SK₄, S₂K₅— контакты реле; К₅—реле блокировки; S₁K₅ — нормально замкнутый контакт; СТ — стартер; К_с —реле стартера; SK_с. — нормально открытые контакты

В некоторых сигнализаторах применяют также датчики под сиденьем, фиксирующие наличие пассажира для активизации кнопки ремня безопасности на данном сиденье. Аналогичные схемы используются в устройствах сигнализации о незапертом состоянии дверей салона автомобиля.

Сигнализатор уровня тормозной жидкости разработан фирмой «Сименс» для двухконтурной тормозной системы.

Сигнализатор уровня тормозной жидкости:
а — принцип действия; б — схема, I и II— электроды; 1— бачок; 2— усилитель; R1—R6— резисторы; VD — диод; VT1— WT4— транзисторы; EL — сигнальная лампа

Для информации водителя об уровне топлива в баке применяют реостатные поплавковые датчики. Эти же датчики могут быть использованы в схемах, в которых кроме формирования непрерывной информации об уровне топлива выдается сигнал о минимальном оставшемся количестве топлива.

Реостатный поплавковый датчик:
а — принцип действия; б — схема; 1— датчик; 2 — резистивный мост; 3 — усилитель; 4 — указатель; 5 — реле; Rl, R2, R4, R6—R10 и R12— резисторы; R5, R11 и R13 — переменные резисторы; ВЗ — выключатель зажигания; VD — стабилитрон; VT1— VT3— транзисторы; EL — сигнальная лампа

Звуковые сигнальные приборы

Звуковая сигнализация предназначена для обеспечения безопасности движения путем оповещения пешеходов и водителей других автомобилей о присутствии другого транспортного средства. Сигнализаторы используются как электрические, так и пневматические. Они подразделяются на тональные, имеющие рупорный резонатор, и шумовые, у которых резонатор выполнен в виде вибрирующего диска. Устанавливают и по два сигнализатора (один — низкого, второй — высокого тонов). В зависимости от напряжения питания системы электрооборудования на автомобилях устанавливают сигнализаторы с рабочим напряжением 12 или 24 В. Поскольку ток, потребляемый сигнализаторами, имеет значительную величину (до 20 А при двух сигналах), режим работы их должен быть кратковременным, а управление подачей тока в сигнальный прибор производится через специальное реле сигналов, имеющее контактную группу, рассчитанную на кратковременную работу при таких токах.

Рупорный (а) и беэрупорный (б) звуковые сигнализаторы; схема включения звуковых сигнализаторов с помощью реле (в):
1 — мембрана; 2— вывод; 3 и 23 — катушки электромагнитов; 4— регулировочный узел; 5 — пластина; 6 — сердечник; 7— штифт;
8— контакт; 9— пружинящая пластина; 10— медный болт; 11— корпус; 12—кронштейн; 13 — рупор; 14 — якорь; 15 — резонатор:
16 — крышка; 17— шайба; 18— упругая пластина; 19 — упор; 20 — сигналы; 21 — контакты; 22 — якорь; 24 — ярмо; 25 — кнопка
сигнализатора; 26 — аккумуляторная батарея