01汽车电学基础第一部分

汽车电学基础,基础元件,半导体器件,磁路及电磁器件,交流电路,发电机和电动机,集成运算放大器,数字电路,第一部分,基础元件,情境一：基本概念,一、电流,电荷的定向运动称为电流。,二、电位,如果在电路中任选一点为参考点，那么电路中某点的电位等于电场力将单位正电荷从该点移动到参考点所做的功。,三、电压,电压就是电路中两点间的电位差。,四、电动势,电动势也是电路中两点的电位差，不过电动势通常是对电源内部而言，是表示其他形式的能量转换成电能的能力。,五、负载,负载是将电能转换成其他形式能量的装置。,六、通路,通路也叫回路，是指从电源的一端沿着导线经过负载最终回到电源另一端的闭合电路。,电流与电子的移动方向,电压的参考方向,电动势的方向,电路中的负载,通路,七、断路,断路也叫开路，断开开关，电源构不成回路，此时电路中的电流为零。,八、短路,负载被导线直接短接或负载内部击穿损坏，电荷没有经过负载，直接从正极到达负极，此时流过电路的电流很大。,九、串联,两个或多个元件首尾相接在电路中，使电流只有一条通路，这种连接方式叫串联。,十、并联,若干个元件首与首连接，尾与尾连接，接到一个电源上，这种连接方法叫并联。,断路,短路,R1与R2串联的电路,R1与R2并联的电路,十一、直流电,方向和大小均不随时间变化的电流或电压称为直流电。,十二、交流电,大小和方向随时间改变的电压或电流统称为交流电。,直流电压,正弦交流电压和电流,情境二：电阻,一、电阻的分类与参数,1.电阻的定义,在绝缘体上涂上一层导电材料，形成一层膜，根据涂层的厚薄就形成阻值大小不同的电阻。,2.电阻的分类,电阻有不同的分类方法。按阻值是否可变，电阻有固定电阻和可变电阻（可变电阻常称为电位器）之分；按材料分有碳膜电阻、金属膜电阻和线绕电阻等；按安装方式来分有插件式电阻和贴片式电阻。,各种电阻实物图,（1）电阻值的标识,直标法,所谓直标法，就是在电阻器上直接印出阻值。,色标法,将不同颜色的色环涂在电阻上来表示电阻的标称值及允许的误差。,固定电阻色环标志读数识别规则,电阻色环符号意义,（2）电阻额定功率的识别,电阻的额定功率指电阻在直流或交流电路中，长期连续工作所允许消耗的最大功率。,电阻额定功率电路符号,二、电阻的检测,量程的选择,测量方法,为提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。一般数字万用表有6个电阻挡位：200、2k、20k、200k、2M和20M。,测量前先将表笔短路，万用表调零，才能保证测量的精度。,三、电阻的串联与并联,1.电阻的串联,在电路中有两个或更多个电阻一个一个地顺序相连，并且在这些电阻中流过同一电流，这种连接方法称为电阻的串联。串联的几个电阻可用一个等效电阻来替代，等效电阻的阻值等于各个串联电阻之和，即：R=R1+R1+RN,电阻的串联及等效电阻,2.电阻的并联,电路中有两个或多个电阻连接在两个公共的节点之间，承受同一个端电压，这些电阻的连接关系称为并联。两个并联电阻可用一个等效电阻来代替。等效电阻的倒数等于各个并联电阻的倒数和，即：,电阻的并联以及等效电阻,四、电阻在汽车中的典型运用,1.电阻分压网络在汽车电路中的应用,惠斯顿电桥原理图,在汽车传感器电路中，为了提高信号的检测灵敏度和准确度，经常使用电阻分压网络将敏感元件连接成电桥的形式。电桥的形式很多，汽车传感器电路中常用的是直流单臂电桥，即惠斯顿电桥。,2.特殊电阻在汽车上的应用,（1）热敏电阻,热敏电阻是半导体材料掺入适当的金属氧化物，根据所要求的形状，在1000以上的高温下烧结而成的，它是电阻式温度传感器的一种。热敏电阻式冷却液温度传感器一般安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器壳内并伸入水套中，与冷却液接触，用来检测发动机的冷却液温度。,热敏电阻式冷却液温度传感器的外观与特性曲线,（2）压敏电阻,绝对压力传感器是在采用歧管压力方式计量进气量的电控汽油喷射系统中最重要的传感器。,半导体压敏电阻式进气压力传感器,电阻应变计式碰撞传感器,电阻应变计式碰撞传感器,压力传感器实物图,光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的。光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的。,阳光传感器检测,（3）光敏电阻,情境三：电容,一、电容的构成,两块金属导体相互靠近、相互平行但不接触，再用两条金属导线将这两块金属导体分别引出，再用绝缘物将它们封装起来，便得到一个电容。,二、电容的分类与识别,电容种类有多种，根据容量是否可变可分为固定电容、可变电容；根据材料可分为电解电容、瓷片电容、云母电容、涤纶电容、钽电容等，其中钽电容特别稳定；电容还可分为无极性电容与有极性电容。,三、电容的主要参数,固定电容器的参数很多，但在实际使用时，一般只考虑工作电压、绝缘电阻和电容量。,各种电容实物图,四、电容的检测,测量电容器的电容量要用电容表，有的万用表也带有电容挡。,1.测试漏电阻（适用于0.1F以上容量的电容）,电解电容的测试,（1）如果指针不摆动，则说明电容内部已开路。,（2）如果指针摆向0或靠近0的数值，并且不向无穷大的方向回摆，则表明电容内部已击穿。,（3）如果指针指向0后能慢慢返回，但不能回摆到接近无穷大的读数，则表明电容存在较大的漏电，且回摆指示的电阻越小，漏电就越大。,2.电解电容器的极性检测,电解电容器的正、负极性不允许接错，当极性接反时，可能因电解液的反向极化引起电解电容器的爆裂。当极性标记无法辨认时，可根据正向连接时漏电阻大、反向连接时漏电阻相对小的特点判断极性。,五、电容的串联与并联,电容器的串并联使用,电容串联后的效果，等于增加了绝缘介质的厚度，因而总容量减小，并小于其中最小的一只电容的容量。总容量的倒数等于各电容量倒数之和，即,1.电容的串联,2.电容的并联,将电容并联起来就等于两块金属电极的面积加大，因此，并联后的总电容量增大，并等于各个电容器的容量之和，即,C=C1+C2+C3+,六、电容在汽车中的典型运用,分电器上的电容器,情境四：电感,一、电感,将一根导线绕成一个空心线圈就是一个电感。电路中，电感用字母“L”表示，符号为“”。电感的单位有：H（亨）、mH（毫亨）、H（微亨）。,二、电感的检测,用万用表无法直接测量电感器的电感量和品质因数，只能定性判断电感线圈的好坏。,电感的测试,在车内，尾灯、牌照灯及停车灯的灯丝是否断开是无法确认的，而电流传感器就可用于检测这类灯具的灯丝是否断开。,三、电感线圈在汽车电路中的应用,笛簧开关电流传感器,情境五：直流电路的基本定律,一、欧姆定律,在纯电阻电路中，某些元件的端电压与流过该元件的电流的比是一个定值，即R=，这就是欧姆定律。此比值就是该元件的电阻，通常用字母R来表示。它的单位是欧姆（）、千欧（k）等。,欧姆定律的应用,二、基尔霍夫定律,1.基尔霍夫电流定律,电路中流过同一电流的每一电路分支叫支路，支路中流过的电流叫支路电流；电路中，三个或三个以上的支路相交的点称为节点。,2.基尔霍夫电压定律,电路中，根据能量守恒定律，在任一瞬时，沿任一回路循环（顺时针或逆时针方向），回路中各段电压的代数和为零，这就是基尔霍夫电压定律。,例题：在下图中，I1=1A，I2=5A，I3=8A，计算I4。,基尔霍夫电流定律实例,例题：有一闭合回路如左图所示，各支路的元件是任意的，但已知：UAB=6V，UBC=-3V，UDA=-8V。试求：（1）UCD；（2）UCA。,基尔霍夫电压定律实例,三、有源电路的等效变换,1.电压源,电压源的符号及输出,理想电压源信号,串联电压源合并,例题：电路如上图所示，求其等效电压源。,用一个恒定电动势与内阻r串联表示的电源称为电压源。,2.电流源,电流源符号,用一个恒定电流Is与内阻r并联表示的电源称为电流源。,电流源的输出,并联电流源的等效电流源,并联电流源的等效电流源实例,例题：电路如左图（a）所示，求出其等效电流源。,情境六：测量仪器与焊接工具的使用,一、万用表的基本使用方法,万用表是一种最常用的电工测量仪表，它功能齐全，能够测量多种电量和电参数，并且测量量程多、操作简单、携带方便。目前，广泛使用的万用表有两种：普通指针式万用表和数字万用表。,1指针式万用表,直流电流和电压的测量,MF47型万用表面板图,交流电压的测量,电阻的测量,三极管直流放大系数的测量,2.数字式万用表,电流测量,电阻测量,电容测量,温度测量,音频电信号测量,测试数据保持,二极管测量,晶体三极管的测量,蜂鸣通断测试,电压测量,DT-9208A型数字万用表,万用表电压检测示意图,用万用表测量本田雅阁氧传感器电阻,万用表测量温度示意图,二、汽车专用万用表的使用,1.汽车数字专用万用表的功能,汽车万用表是一个具有特殊用途的专用型数字万用表，它除了具备普通数字万用表所有的功能外，还具有汽车专用项目的测试功能。,汽车专用数字式万用表,汽车万用表是检测汽车微机控制系统的智能化专业仪表，其功能如下：,（1）检测交/直流电压、频率、百分比。,（2）发电机最大、最小输出电压、电流。,（3）电器元件消耗电流检测。,（4）检测各类传感器。,（5）各类液、气体温度测量,（6）点火触发脉冲信号检测。,（7）喷油器触发信号，喷油时间的测试。,（8）发动机转速测试。,（9）检测各控制元件的动作频率、占空比、动作时间。,（10）检测启动机启动电压、电流。,（12）点火闭合角测试。,（12）电阻、电容测试。,（13）真空/压力测试。,（14）逻辑电平测试。,（15）二极管及其通断测试。,（16）其他功能,2.汽车专用数字万用表使用方法,信号频率的检测,温度的检测,闭合角的检测,占空比的检测,转速的测量,启动机启动电流的检查,氧传感器的检测,喷油器喷油脉宽的测量,三、汽车专用示波器,1.汽车专用示波器的功能,MT3500汽车专用示波器,汽车专用示波器不仅可以快速捕捉电路信号，还可以用较慢的速度来显示这些波形，以便可以一面观察，一面分析。它还可以用储存的方式记录信号波形，可以倒回来观察已经发生过的快速信号，这就为分析故障提供了极大方便。,2.汽车专用示波器检测原理,专用示波器检测汽车电控系统的各部件是否正常，主要是通过对其电子信号具有的“幅值、频率、形状、脉宽和阵列”五个参数指标的测量来进行对比判断。,3.使用注意事项,测试点火波形时，必须使用示波器附件中的专用电容探头；使用汽车示波器时，注意远离热源，温度过高会损坏仪器；汽车示波器在测试时要注意测试线尽量离开风扇叶片、皮带等转动部件；路试中，不要将汽车示波器放在仪表台上方，最好是拿在手中测试。,四、万用表在汽车电路检测中的应用,在电控汽油喷射系统中常用高阻抗数字万用表，最好用汽车专用万用表。汽车万用表主要由4位数字及模拟量显示屏、功能按钮、测试项目选择开关、温度测量插座、公用插孔、搭铁插座、电流测量插座等构成。万用表在汽车电路检测中的用途很广，主要检查电器部件的静态电阻、电压，获得数值后与标准值进行对比，判断电器部件的好坏。,操,作,用万用表检测开关型节气门位置传感器,用万用表检测可变电阻型节气门,首先，关闭点火开关，拔下节气门位置传感器的导线插头，对于开关型节气门位置传感器，用万用表在节气门位置传感器接线插座上测量怠速触点和功率触点的导通情。,对于线性可变电阻型节气门位置传感器，用万用表测量线性电阻器信号输出端子与接地端子之间的电阻，该电阻应能随节气门开度增大而线性增大，否则更换该传感器。,开关型节气门位置传感器的检测,线性可变电阻型节气门位置传感器的检测,五、电烙铁、热风枪使用方法,1.电烙铁的结构和种类,电烙铁是手工焊接的基本工具，常用电烙铁有外热式和内热式两种。最常用的外热式电烙铁是把电烙铁的铜头插入发热元件内加热的。内热式电烙铁是直接把发热元件（发热丝）插入电烙铁铜头空腔内加热的，这样发热元件可直接把热量完全传到烙铁头上。,2.热风枪,热风枪是汽车维修中不可缺少的工具，主要用于汽车电路板元器件的拆卸与安装，它由风机和电热机两部分组成，使用时应注意其温度与风力的大小。,3.常用焊剂,焊剂分为助焊剂和阻焊剂。阻焊剂是一种耐高温的涂料，可使焊锡只在需要焊接的焊点上焊接，而将不需要焊接的部分保护起来。,外热式电烙铁,外热式电烙铁,凌凯850热风枪,4焊接方式和技术要求,（1）焊接方式,在电子产品中元件和电路的锡焊方式一般分为四种，即绕焊、钩焊、搭焊和插焊。,电子元件的四种焊接方式,（2）焊接技术要求,焊点平滑光亮，浸润良好，焊料适量，能看出引线轮廓；焊点无针孔、挂流、锡尖、桥接等；焊点牢固，引线或导线适当施以拉力时，不应松动、裂缝或脱落；焊点不允许有漏焊、错焊、虚焊和假焊等现象。,（3）焊接一般工艺流程,焊前准备工件结合涂适量助焊剂施焊清洗整理自检送验,（4）结构件的焊接,结构件焊接是指将导线焊接在各种元器件的引脚上或者元件间的悬挂焊接。,（5）印制电路板的焊接,焊接步骤,印制电路板是用黏合剂把铜箔压黏在绝缘板上制成的，它有单面敷铜箔和双面敷铜箔两种。,（6）焊接后整理,经焊接后元器件的排列位置会发生偏移，导线散乱导线端头套管未套等，都需要焊接后整理。,六、凌凯汽车电学基础实验箱介绍,1.特点,本实验箱结合汽车电学的典型基本电路，由浅到深地设计了六个实验项目，提供了一个给学生提高动手能力，深入理解汽车电学基础知识的实验平台。这六个实验项目，分别是：,（1）三极管基本实验,（2）线性集成稳压电源实验,（3）喷油器驱动实验,（4）转速信号测量与处理实验,（5）水箱水位过低报警实验,（6）转向闪光器实验