汽車儀表

汽車儀表由各種儀表、指示器，特別是駕駛員用警示燈報警器等組成，為駕駛員提供所需的汽車運行參數信息。按汽車儀表的工作原理不同，可大致分為三代。第一代汽車儀表是機械機芯表；第二代汽車儀表稱為電氣式儀表；第三代為全數字汽車儀表，他是一種網絡化、智能化的儀表，其功能更加強大，顯示內容更加豐富，線束鏈接更加簡單。

汽車儀表多為第三代儀表它可以通過步進電機來驅動基表指針，

也可以利用LCD液晶屏直接顯示圖形或文字信息。同時他還有智能處理單元，可以與汽車其它控制單元交互信息。

汽車儀表的功能就是獲取需要的數據並採用合適的方式顯示出來。以前的儀表一般限制在3~4個量的顯示和4~5個警告功能，現在新式儀表則達到有約15個量顯示和約40個警告監測功能。不同的信息由不同的獲取方式和顯示方式，目前新式儀表信息獲取方式主要有三種：通過車身總線傳輸；通過A/D採樣轉化；通過IO狀態變化獲取。

對於顯示方式，主要有五種方式：

1、通過驅動步進電機帶動指針轉動；

2、通過點陣LCD顯示屏顯示圖形或數字信息；

3、通過段式LCD屏或數碼管顯示；

4、通過LED燈的開關顯示；

5、通過蜂鳴器的不同鳴音指示當前狀態。

根據以上要求，本文涉設計的汽車儀表盤幾點由MCU系統、步進電機驅動LED顯示、LCD顯示、報警功能、記憶功能、按鍵處理、LIN總線通信、低速容錯CAN總線通信以及電源供給等幾個方面構成。

傳統的車速表是機械式的，典型的機械式里程錶連接一根軟軸，軟軸內有一根鋼絲纜，軟軸另一端連接到變速器某一個齒輪上，齒輪旋轉帶動鋼絲纜旋轉，鋼絲纜帶動里程錶罩圈內一塊磁鐵旋轉，罩圈與指針聯接並通過遊絲將指針置於零位，磁鐵旋轉速度的快慢引起磁力線大小的變化，平衡被打破指針因此被帶動。這種車速里程錶簡單實用，被廣泛用於大小型汽車上。不過，隨着電子技術的發展，很多轎車儀表已經使用電子車速表，常見的一種是從變速器上的速度傳感器獲取信號，通過脈衝頻率的變化使指針偏轉或者顯示數字。

里程錶是一種數字式儀表，它通過計數器鼓輪的傳動齒輪與車速表傳動軸上的蝸桿齧合，使計數器鼓輪轉動，其特點是上一級鼓輪轉一整圈，下一級鼓輪轉1/10圈。同車速表一樣，里程錶也有電子式里程錶，它從速度傳感器獲取里程信號。電子式里程錶累積的里程數字存儲在非易失性存儲器內，在無電狀下態數據也能保存。

另一個比較顯眼的儀表是轉速錶。在國產汽車中，以前一般是不設置轉速錶的，但近十幾年來各類型汽車都興起安裝轉速錶，有些廠商還將它作為汽車檔次的配置內容。轉速錶單位是1 /min×1000，即顯示發動機每分鐘轉多少千轉。轉速錶能夠直觀地顯示發動機在各個工況下的轉速，駕駛員可以隨時知道發動機的運轉情況，配合變速器檔位和油門位置，使之保持最佳的工作狀態，對減少油耗，延長髮動機壽命有好處。

轉速錶一般設置在儀表板內，與車速里程錶對稱地放置在一起。轉速錶是按照磁性原理工作的，它接收點火線圈中初級電流中斷時產生的脈衝信號，並將此信號轉換為可顯示的轉速值。發動機轉速越快，點火線圈產生的脈衝次數越多，表上顯示的轉速值就越大。

轎車一般都是電子式轉速錶，有指針式和液晶數字顯示式，表內有數字集成電路，它將點火線圈輸送過來的電壓脈衝經過計算後驅動指針移動或數字顯示。另外還有一種轉速錶是從發電機取出脈衝信號送到轉速錶電路解釋後顯示轉速值，不過因受發電機皮帶打滑等因素影響，數值不太精確。

儀表板上機油壓力錶、水温表和燃油表都是直接與發動機工作有關的儀表，它們各自都有相應的傳感器將監察對象的信息反映在儀表上。

機油壓力錶是顯示機油壓力的儀表，單位是kPa(千帕)。機油壓力錶傳感器是一種壓阻式傳感器，用螺紋固連在發動機機油管路上。由機油壓力推動接觸片在電阻上移動，使阻值變化從而影響到通過儀表到地的電流量，驅動指針擺動。由於機油壓力有一定的壓力範圍，為了清晰明瞭，有許多汽車的機油壓力錶用指示燈表示，如果發動機運轉時它仍然亮着，就表示發動機潤滑系統可能不正常了。

水温表是顯示冷卻水温度的儀表，單位是℃(攝氏度)。它的傳感器是一種熱敏電阻式傳感器，用螺紋固定在發動機冷卻水道上。熱敏電阻決定了流經水温表線圈繞組的電流大小，從而驅動表頭指針擺動。以前汽車發動機的冷卻水都是用自來水來充當，很多汽車發動機冷卻系統都用專門的冷卻液，因此也稱為冷卻液温度表。

燃油表是顯示油箱內的油量的儀表，單位是L(升)，指針指向“F”，表示滿油，指向“E”，表示無油；也有用1/1、1/2、0分別表示滿油、半箱油和無油。燃油表內有兩個線圈，分別在“F”與“E”一側，傳感器是一個由浮子高度控制的可變電阻，阻值變化決定兩個線圈的磁力線強弱，也就決定了指針的偏轉方向。

水温表和燃油表也有用指示燈表示的，水温指示燈亮表示水温偏高，燃油指示燈亮表示燃油已近低點，作為輔助性提醒。

充電錶顯示發電機與蓄電池之間的充放電狀態，有電流表和電壓表之分。以前的汽車多數是用電流表，它有一塊永久磁鐵，使固定在支點上的指針保持中間位置，有線圈環繞在支點周圍，當有電流通過線圈時會感應出磁場，指針在磁場作用下左右擺動，擺動方向決定於電流流經線圈的方向。因此電流表串聯在蓄電池與發電機之間，當發電機向蓄電池充電時，儀表顯示正(+)極，若蓄電池向負載放電量大於發電機的充電量，則顯示負(-)極。由於電流表接線柱承受電流比較大，不太安全，當發動機運轉時，充電燈接地線路聯通，充電燈發亮；當發動機未運轉時，充電燈接地線路被斷開，充電燈熄滅；如果充電燈仍然亮時，説明充電系統有故障。

車速里程錶是由指示汽車行駛速度的車速表和記錄汽車所行駛過距離的里程計組成的，二者裝在共同的殼體中，並由同一根軸驅動。

車速表是利用磁電互感作用，使錶盤上指針的擺角與汽車行駛速度成正比。在錶殼上裝有刻度的錶盤。

里程計是由若干個計數轉鼓及其轉動裝置組成的。為了使用方便，有的車速里程錶同時設有總里程計和單程里程計，總里程計用來記錄汽車累計行駛里程，單程里程計用來記錄汽車單程行駛里程。單程里程計可以隨時復位至零。

車速報警裝置是為了保證行車安全而在車速表內裝設的速度音響報警系統。如果汽車行駛速度達到或超過某一限定車速(例如100km/h)時，則車速表內速度開關使蜂鳴器電路接通，發出聲音報警。

機油壓力錶是在發動機工作時指示發動機潤滑系主油道中機油壓力大小的儀表。它包括油壓指示表和油壓傳感器兩部分。

機油低壓報警裝置在發動機潤滑系主油道中的機油壓力低於正常值時，對駕駛員發出警報信號。機油低壓報警裝置由裝在儀表板上的機油低壓報警燈和裝在發動機主油道上的油壓傳感器組成。

燃油表用以指示汽車燃油箱內的存油量。燃油表由帶穩壓器的燃油麪指示表和油麪高度傳感器組成。

燃油低油麪報警裝置的作用是在燃油箱內的燃油量少於某一規定值時立即發亮報警，以引起駕駛員的注意。

水温表的功用是指示發動機氣缸蓋水套內冷卻液的工作温度。

水温報警燈能在冷卻液温度升高到接近沸點(例如95～98℃)時發亮，以引起駕駛員的注意。

常用汽車的電氣儀表主要有電流表、燃油表、水温表及機油壓力錶等。其作用是鑑測和指示各有關部分的性能和狀態，為正確使用和維修發動機提供依據和指南。為保證各儀表能正常工作，準確指示各有關部分的性能和狀態，必須對其正確使用和及時維護保養

2007年中國汽車電子市場依舊保持較高增長速度，增長率達33.4%，該速度高於汽車產量增速。其中，車載信息系統成了汽車電子市場增長的引擎，也是今後的熱點。此外，隨着消費者對安全性的關注日益提高，EPS、TPMS、雷達測距等一系列安全技術將得到廣泛的應用。汽車應用越來越廣泛，決定了MCU的處理能力必須要提高，32位MCU逐漸登上了舞台。

預計在未來幾年內，中國汽車電子產品市場將在汽車產業發展的保障下穩步發展，各類汽車電子產品在汽車中的普及率將持續提高，預計到2010年，中國汽車電子產品市場規模將達到近2000億元。隨着中國未來汽車市場的快速發展和汽車電子的價值含量迅速提高，中國汽車電子產業將形成巨大經濟規模效應，汽車電子產品佔汽車的成本將進一步提高。未來的汽車電子產品中，圍繞安全、節能、環保、舒適和娛樂等方面的元器件及其周邊產品將發展最快。中國消費者對車輛需求的增加、網絡在車輛中的高速發展、安全與防盜需求的增加、機械系統與電子系統之間的轉換以及動力總成方面性能的提高，都進一步推動了中國汽車電子產品市場的發展。

速度里程錶佈置在儀表板的最顯著位置，指示汽車當前速度，單位為km/h，以及總里程和短程里程，單位為km，其中總里程不可更改，單程里程可以根據需要清零設定。速度里程錶分為磁感應式車速里程錶和電子式車速里程錶。車速表和里程錶通常安裝在同一個殼體中，並由同一根軸驅動，或使用同一個傳感器。車速表以一個磁電式電流表作為指示表。汽車以不同的車速運行時，信號處理電路將車速傳感器輸入的脈衝信號，轉變為與車速成比例的電流信號，使電流表的指針偏轉，指示出相應的車速。里程錶由步進式電動機、六位十進制計數器及內傳動齒輪等組成[1]。

發動機轉速錶指示當前發動機轉速，單位為rpm，即每分鐘轉數。發動機轉速錶有機械式和電子式兩種。機械式轉速錶的結構和工作原理與上述磁感應式車速表基本相同。電子式轉速錶由於結構簡單、指示準確、安裝方便等優點在現代車輛中應用廣泛。通過指示的轉速，可以瞭解發動機是否在最佳經濟區工作，便於駕駛員選擇發動機的最佳速度範圍，把握好換檔時機，以及充分利用經濟車速等。

燃油表顯示燃油箱內大概的燃油儲存量。表上一般都有燃油表圖標。燃油表用來指示汽車燃油箱內的存油量。它由燃油指示表、油麪高度傳感器以及電源穩壓器等組成。常用的燃油指示表有電熱式、電磁式、電子集成式等不同形式。

發動機冷卻液温度表指示發動機冷卻液的當前温度，單位為℃。表上一般都有温度表圖標。冬季發動機起動預熱，可以觀察温度表指針，如果指針開始擺動，表明已基本達到預熱效果，可以起步。夏季開車，如果温度表指針超過正常温區，應儘快停駛，否則會損壞發動機。

另外，汽車上還有一些警告、指示燈顯示汽車的工作狀況是否正常，或者提醒駕駛員注意。如車速報警裝置、油壓報警裝置、燃油過低油麪報警裝置、水温報警燈、冷卻液不足報警器、充電指示燈等。

汽車駕駛室的儀表板上裝有指示汽車、發動機運行工況的各種儀表、報警燈、指示燈、各種控制開關和按鈕。為了便於駕駛員識別和控制，在各指示燈、開關的相應位置標有醒目的形象符號。

當汽車電器儀表讀數異常，通過分析、推斷可能是傳感器內部或傳感器與指 示儀表間的導線存在搭鐵故障時，常採用拆線法進行檢查。即通過拆除有關接線柱上的導線，來判斷故障的原因及部位。以電磁式燃油表為例，當傳感器內部搭 鐵或浮子損壞，以及傳感器與燃油表間的導線搭鐵時，無論油箱內油量多少，接通點火開關後，燃油表指針總指向“0”，此時可採用拆線法進行檢查。首先，拆下傳感器上的導線，若此時燃油表指針向“I”處移動，則為傳感器內部搭鐵或浮 子損壞；若指針仍指向“0”，則應拆下燃油表上的傳感器接線柱導線，若儀表指 針向“I”移動，為燃油表至傳感器間的導線搭鐵；若指針仍不動，則可能是燃油 表內部損壞或其電源線斷路。

當汽車電器儀表讀數異常，通過分析、推斷可能是傳感器搭鐵不良或損壞， 以及傳感器與指示儀表間的導線存在斷路故障時，常採用搭鐵法進行檢查。通過 導線將有關接線柱搭鐵，可判斷故障的原因及部位。 接通點火開關後，對於電磁式燃油表無論油箱存油多少，燃油表指針均指向 “I” ；對於雙金屬片式燃油表，燃油表指針則均指向“0” ，以上情況均説明相應 儀表傳感器可能搭鐵不良、損壞，或者是傳感器與指示儀表間的導線存在斷路故 障，此時，可利用搭鐵法進行檢查。首先，將傳感器與導線相連的接線柱搭鐵， 若指針轉動，説明傳感器損壞或搭鐵不良；若指針不轉動，可用導線將指示儀表 上接傳感器的線柱搭鐵，若指針轉動，則為傳感器與指示儀表間的導線存在斷路 故障；若指針仍不轉動，則説明指示儀表內部損壞或其電源線斷路。

在其它電器儀表工作均正常、只有與穩壓器相連的儀表（如燃油表、電磁式 水温表等）不工作時，可利用短接法進行檢查。用導線將穩壓器的輸入、輸出端 短接，這時與穩壓器相連的儀表指針若立即偏轉，則為穩壓器內部存在故障。 ^[1]