汽车电器与电子-第六章电器仪表及显示系统

第一节仪表板总成一、汽车电器仪表板的类型仪表板总成又称仪表盘总成，分垂直安装式和倾斜安装式两类，二者又各有组合式和分装式两种。

1.分装式仪表板总成它是由薄钢板先冲压成一块仪表板，然后将每只单个仪表用夹板及螺栓固装在仪表板上。图6一1所示为汽车分装式仪表板总成，此种结构已趋淘汰。

2.组合式仪表板总成现代汽车均采用组合式仪表板总成。它是将各种仪表及仪表照明灯合装在一个表壳内，共用一块玻璃密封，如图6-2所示。下一页返回第一节仪表板总成二、组合仪表板上开关和仪表字母说明现代汽车的仪表盘上，除了安装了一些基本的仪表外(如电流表、机油压力表、燃油表、水温表车速里程表等)，还将各种警告灯和监视灯也集成在仪表盘内，由此就形成了组合仪表盘，这也是现代客车、轿车上使用较多的一种新型组合仪表。由于组合仪表上的可用空间有限，对各种开关和仪表名称的说明大都采用缩写字母来表示，各种开关和仪表上的缩写字母含义，如表6一1中所列。下一页返回上一页第一节仪表板总成三、组合仪表上警告灯和监视灯符号说明现代汽车上使用了很多警告装置，但使用最多的是警告灯和监视灯，图6一3是这些灯的符号，这些符号的含义及所使用的灯泡及指示的内容，如表6-2中所列。返回上一页第二节常规电器仪表一、电流表电流表又称安培表，汽车上用的是直流电流表。国产汽车均装用电流表，但国外汽车大多都不装电流表而用充电指示灯，CA141汽车两者都具备。电流表的用途，主要是指示蓄电池的充、放电电流值，同时还检视电源工作是否正常。1.电磁式电流表电磁式电流表的结构及工作原理如图6一4所示。2.动磁式电流表动磁式电流表的结构如图6一5所示。下一页返回第二节常规电器仪表二、机油压力表机油压力表用来指示发动机润滑系工作状况与机油压力的大小。机油压力表由拧装在发动机主油道上或粗滤器壳上的油压传感器和仪表板上的油压指示表两部分组成。国产汽车上装用最多的是电热式油压表。电热式机油压力表又称双金属片式机油压力表，其结构与工作原理如图6一6所示。下一页返回上一页第二节常规电器仪表1.机油压力表的构造

(1)机油压力传感器。油压传感器俗称感压盒。总成为一圆形钢壳密封件，顶部中心有一接线螺钉，底部为拧装于主油道上的管接头，底壳呈漏斗形，管接头的上面置一圆形弹性膜片2，片下的内腔1与发动机主油道相通，膜片2的中心顶着弯曲的弹簧片3。弹簧片的一端与盒固定并搭铁，另一端焊有触点，且经常与上面的“II”形双金属片4的触点接触，双金属片是用膨胀系数不同的两种金属制成的。双金属片4上绕有与其本身绝缘的加热线圈。线圈的一端直接与双金属片的触点相连，另一端经接触片6和接线柱7与指示表相连。校正电阻8与加热线圈并联。下一页返回上一页第二节常规电器仪表(2)油压指示表。在由薄钢板冲压而成的圆形外壳内，装有特殊形状的双金属片11,它的直臂末端固定在扇形调节齿to上;双金属的另一钩形悬臂上绕有电热线圈，线圈的两头构成指示表的两个接线柱9,15，勾内装着指针12，指针的下端与弹簧片14勾连，弹簧片的另一端与扇形调节齿13铆接。指针的下面有黑色标度盘，用自色标度从左至右注有0，2,5的油压指示值。表面为透明玻璃，由外壳与之密闭封装。下一页返回上一页第二节常规电器仪表2.机油压力表的工作原理发动机不工作时，仪表电路不通，指示表靠双金属片保持在“0”位置。发动机运转，如果润滑油压力增大时，传感器油腔内的油压也增大，压迫膜片向上拱曲，使触点的闭合压力增大。此时电热线圈必须经过较长时间通电后，才能使双金属片得到较大的弯曲，才能将触点分开;触点分开后，又只需较短的时间冷却，触点重又闭合。于是，在触点闭合时间长，断开时间短的不断开闭动作下，由于频率增高，使通过指示表中的脉冲电流平均值增大，电热线圈使双金属片变形大，钩动指针向右偏转，指示出较高的油压值。因此，油压越大，传感器触点开闭频率越高，脉冲电流值平均值越大，双金属片变形也越大，指针偏移角也大，指示出的油压值越高。反之，油压降低，传感器触点开闭频率变低，脉冲电流平均值减小，双金属片变形小，指针偏移角小，指示的油压值低。下一页返回上一页第二节常规电器仪表

这种油压表主要靠脉冲电流大小的变化，达到相应指示油压值的目的，所以又可称为电热脉冲式油压表。脉冲电流的波形如图6一7所示。三、水温表水温表是用来指示发动机冷却水工作温度的。它是由装在发动机汽缸体水套上的温度传感器及仪表板上的温度指示表两部分组成。其结构型式有两种:电热式和电磁式。

1.电热式水温表电热式水温表又称双金属片式水温表，它的传感器和指示表均为双金属电热式，如图6一8所示。下一页返回上一页第二节常规电器仪表

电热式温度指示表的结构与电热式机油压力表相同，仅其标度盘上的温度值是从右至左逐渐增大，分别标有40,80,100，单位为摄氏度。水温表的工作原理与油压表的工作原理相似。当电路接通，水温不高时，双金属片经加热线圈加热变形，使触点分离。触点打开后，由于四周温度低散热快，双金属片迅速冷却又使触点闭合。于是触点在闭合时间长而断开时间短的高频开闭下，使流过指示表电热线圈中的脉冲电流平均值增大，双金属片变形大，带动指针向右偏转，指示水温低。当水温升高时，则传感器铜壳与双金属片周围温度高，触点闭合时间短而断开时间长，开闭频率变低，流过指示表电热线圈的脉冲电流平均值小，双金属片变形少，指针向右偏角小而指出高温标度。下一页返回上一页第二节常规电器仪表2.电磁式水温表电磁式水温表的结构原理如图6一10所示。电磁式水温指示表壳内固装有互成一定角度的两个铁芯，铁芯上分别绕有电磁线圈，其中一个与传感器串联，另一个与传感器并联。两个铁芯的下端设置带指针的偏转衔铁。电磁式水温指示表一般配用热敏电阻水温传感器。热敏电阻式水温传感器也可与电热式水温表配用，同时要增加一电源稳压器，如东风牌汽车所用。下一页返回上一页第二节常规电器仪表四、燃油表燃油表的用途是指示汽车油箱中的存油量。由装在油箱中的油量传感器和仪表盘上的燃油指示表两部分组成。燃油指示表有电磁式和电热式两种。传感器均使用可变电阻式。

1.电磁式燃油表

图6一14为电磁式燃油表。其指示表同电磁式水温指示表，其传感器则由可变电阻滑片6和浮子7等组成。当油箱内油位高低变化时，浮子带动滑片移动，从而改变电阻大小，相当于热敏电阻感受温度变化的作用。L2与可变电阻并联，L1与可变电阻串联，故其工作原理同电磁式水温表。表面左至右标明0,1/2,1，分别表示无油、半箱油、满油下一页返回上一页第二节常规电器仪表2.电热式燃油表电热式燃油表又称双金属式燃油表，它的传感器与电磁式燃油表相同。另外，为了稳定电源电压，在电路中串接了一个稳压器。其结构如图6一15所示。五、车速里程表车速里程表是用来指示汽车行驶速度和累计行驶总里程数的仪表。由车速表和里程表两部分组成。一般为磁感应式仪表，无电路连接。

1.构造磁感应式车速里程表也称永磁式车速里程表，其结构如图6一16所示。下一页返回上一页第二节常规电器仪表2.工作原理汽车行驶时，由变速器输出的转速经蜗轮蜗杆5及软轴9传至车速里程表的转轴，一方面带动U形永久磁铁旋转，在感应罩上产生涡流磁场和转矩，克服游丝的弹力使感应罩朝永久磁铁转动方面转过一个角度。于是，带动指针指在标度盘上的相应车速值。车速越高，永久磁铁旋转越快，感应罩上的涡流转矩越大，指针偏转角大，指示的车速值也越大。反之则指出低速值。停车后，由于永久磁铁停止转动，感应罩上涡流转矩消失，在盘形弹簧的作用下使指针回到0的位置。另一方面由于转轴的旋转，同时也驱动了三对蜗轮蜗杆按一定的传动比转动，带动第一个数字轮滚动，第一个数字轮上所刻数字为1/10km。行驶满1km时，由内传动齿拨动第二个数字轮转动，计量单位为1km;行程达10km时，第三个数字轮转动，计量值为10km，以后按十进位逐步依次拨动下去，就能累计汽车自投入使用后的总行驶里程数，从标度盘上的小窗口显示出来。

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汽车停驶时，由于蜗轮蜗杆也停止传动，且不会倒转，所以能间歇地不断累计总里程数。当计满999999.9km后，又重新由0开始。返回上一页第三节汽车电子仪表与显示装置

图6一18和图6一19所示即为两种国外汽车电子仪表盘。汽车仪表电子化的优点:(1)电子化仪表能提供大量、复杂的信息。

(2)能满足小型、轻薄化的要求。

(3)显示图形设计的自由度高。

(4)具有高精度和高可靠性。

(5)具有一表多用的功能。一、电子显示器件的种类及要求电子显示器件大致分为发光型和非发光型两大类。下一页返回第三节汽车电子仪表与显示装置

发光型的显示器件有发光二极管(LED)、真空荧光管(VFD)、阴极射线管(CRT)、等离子显示器件(PDP)和电致发光显示器件(ELD)等。非发光型的有液晶显示器(LCD)、电致变色显示器(ECD)等。二、电子显示器件1.发光二极管(LED)

广泛使用的发光二极管是显示装置中最简单的。在很多情况下，它代替了仪表板中使用的传统的自炽灯发光二极管是采用半导体发光材料制成的把电能转换成光能的固体发光器件。它是由二极管引线4和5、芯片2,散射透镜1等组成，如图6一21所示。下一页返回上一页第三节汽车电子仪表与显示装置

发光二极管的颜色有红、绿、黄、橙，可单独使用，也可做成点阵形式，用来显示数字或文字。发光二极管目前已应用到不同尺寸和选址方式的显示系统。对于字母数字显示，不管是笔画式还是光点矩阵式，都需用许多个二极管组合。图6一22所示即为用7只发光二极管组成的显示装置。

图6一23所示则是用发光二极管所组成的光点矩阵型显示器下一页返回上一页第三节汽车电子仪表与显示装置2.真空荧光管(VFD)

这种主动的显示系统比发光二极管有更宽的色域，它有蓝色显示，而发光二极管很难达到这一点。它的耐用性以及驱动电路连接的简易性，使得该系统更适合显示数字、单词和条形图。真空荧光管实际上是一种低压真空管，它由玻璃面板、金属等无机材料构成。

图6-24为汽车用的数字式车速表的真空荧光显示器。这种显示器的阳极有20个小的数字模块，每个模块上面都涂有荧光材料，并各与一个接线柱相连接。下一页返回上一页第三节汽车电子仪表与显示装置3.液晶显示器件(LCD)

液晶是一种有机化合物，由长形杆状分子构成。在一定的温度范围内，它具有普遍液体的流动性质，也具有晶体的某些特征。人们认识液晶材料已有80多年的历史了，但是一直到最近10多年内，才考虑用它来作为显示材料。液晶显示(LCD)器件是一种新型的非发光型平板显示器件，其结构如图6-25所示。液晶相是介于结晶固相和各向同性液相之间的一种中间相。在液晶上加一个电场时，其杆状分子的长轴方向发生变化，而液晶的光学性质是随分子的排列方向的变化而变化的。因此，它的光学性质也发生变化。

图6-26所示为液晶加电压与不加电压的情况。下一页返回上一页第三节汽车电子仪表与显示装置液晶显示的优点:①即使自然光很强，也不影响它的对比度。②工作电压低，约3V，功耗小③它是一种单独的组装件，易于安装、保养④可用于多种形式的显示⑤电板图形设计的自由度极高，工艺简单，成本低主要缺点:①在黑暗时，需外部光源，这与LED显示刚好相反②低温响应特性较差。即在低温时不能很好工作，一般工作温度为。0℃~60℃，这就限制了它在汽车上的某些应用。下一页返回上一页第三节汽车电子仪表与显示装置4.阴极射线显示(CRT)

阴极射线管(CRT)亦称显像管或电子束管，它是一种特殊的真空管。

CRT是显示信息和图像最灵敏的显示系统。因CRT具有全色彩显示，图像显示的灵活性大，分辨率和对比度高的特点，且具有一50℃~+100℃的工作温度范围，有微秒级以下的响应速度，所以它是目前显示图像质量最高的一种显示器件。它已广泛用于示波器、电视显像管和微机显示系统。

图6-27所示为阴极射线管的结构示意图。电子束在荧光屏上产生光点，其亮度与电子束电流成正比，该电流由视频信号电压Vc控制。电子束借助于专门的定位电磁场在光栅上扫描。磁场由扫描线圈产生使之发生偏转，总的偏转量与流经该线圈的电流成正比。下一页返回上一页第三节汽车电子仪表与显示装置

扫描与要显示的信号源同步进行，每次水平扫描线末尾，一个同步脉冲使电子束迅速向左偏转，然后再以匀速向右扫描。同样，当电子束位于CRT的下面时，产生一个同步脉冲，该脉冲使电子束迅速回到CRT的上面，然后向下匀速扫描。被显示在CRT屏幕上的信息或图像，由Vc控制，该电压是水平和垂直同步脉冲有关的时间函数因此，CRT显示的信息，是由同步脉冲相关的时刻产生一个专门的光栅电压Vc

，该电压与视频电压有关。下一页返回上一页第三节汽车电子仪表与显示装置5.电致发光显示器件(ELD)

电致发光显示器件(ELD)是一种将电能转换为光能的固体发光器件，它是利用某些固体材料在电场的作用下发光的特性来进行显示的。按照激励方法和发光材料的形式不同，电致发光技术分为交流粉式、直流粉式、交流薄膜式和直流薄膜式四种。

图6一29所示为交流粉式电致发光的结构原理图。交流电致发光根据发光层的成分及其质量分数的不同，可得到绿光、黄光、红光等光源其光线柔和、显示清晰、反映速度快、余辉短、无红外辐射，直观感强、性能稳定可靠。交流电致发光可用于汽车仪表刻度盘及报警信号显示屏等。图6一30所示为其原理示意图。下一页返回上一页第三节汽车电子仪表与显示装置三、汽车电子仪表典型的汽车电子仪表及显示系统如图6一31所示。其终端显示包括仪表模拟显示，警告灯亮灭显示、7段数字显示等。

1.汽车电子电压表传统方法是采用电流表或充电指示灯指示电系充、放电情况。它不能准确地指示出电源电压。实际使用中，常因发电机电压失调，发生蓄电池过充电和用电器承受过电压而损坏的现象。因此用电压表指示电源电压比用电流表指示充、放电电流更为重要，所以现代汽车装电压表已成为汽车电系必不可少的有效措施之一。国外已广泛应用。

图6-32所示为LM324汽车电压显示电路图。它是由集成块LM324组成的汽车电源电压显示电路。LM324内部有4个独立的运算放大器，它们是被接成电压比较器来使用的。下一页返回上一页第三节汽车电子仪表与显示装置2.汽车电子水温、油压表

图6一33所示为汽车电子式水温与油压表电路图。该电路具有显示发动机冷却水温和机油压力两种功能。它主要由水温传感器W1和机油压力传感器W2、集成电路LM339和发光二极管显示器等组成。传感器均采用双金属片式水温传感器装在发动机水套内，它与电阻R11串联组成水温测量电路;机油压力传感器安装在发动机主油道上，与电阻R18串联构成机油压力测量电路。3.汽车电子燃油表汽车燃油表可随时测量，并指示油箱内燃油存储量。电子燃油表电路如图6一34所示。下一页返回上一页第三节汽车电子仪表与显示装置4.汽车发动机电子转速表为了检查和调整发动机，并监视发动机的工作状况，以及更好地掌握换挡时机、利用经济车速等，需安装转速表。

图6一35所示为利用电容充放电式的一种脉冲式电子转速表。5.汽车电子车速里程表

图6-36所示为美国GM公司采用的电子车速里程表的结构框图。