پایگاه اطلاع‌رسانی گروه صنعتی ایران خودرو

ایکوپرس

شناسه خبر: ۱۱۶۳۳ شنبه ۲۹ تیر ۱۳۹۲ - ۱۱:۳۰ تعداد بازدید: ۲۸۴۵ Print View

مروری بر عناصر متشکله و اجزای سامانه‌های برقی و الکترونیکی خودرو

نقش‌آفرینان ریزنقش

نقش‌آفرینان ریزنقش

*محرم عبادی‌فر

در مدارهای برق و الکترونیک خودرو، اجزای مختلفی به کار رفته است که کار تبادلات الکتریکی و الکترونیکی میان اجزای سیستم را بر عهده دارند. هرچه خودرو، پیچیده‌تر و پیشرفته‌تر باشد، تعداد این اجزا بیش تر است و طبیعتا نیاز به آموزش‌های سنگین‌تری دارد. اجزایی که در این مطلب به آن‌ها پرداخته می‌شود، اغلب از جنس نیمه‌هادی‌ها یا فلزات گران‌قیمت هستند و با وجود کوچک‌بودن، نقش بسیار ظریف، دقیق و مهمی در کارکرد مجموعه‌های الکترونیکی ایفا می‌کنند.

فیوز

برای محافظت از سیم‌کشی و دستگاه های الکتریکی موجود در خودروها، از فیوز استفاده می شود. در ساختمان فیوز، رشته‌سیمی به کار رفته که در صورت عبور جریان بیش از حد تحمل فیوز، ذوب و مدار قطع می شود.

به زبان ساده، فیوز حلقه ضعیف مدار به شمار می‌رود و حداکثر جریان مصرفی را کنترل می کند.

فیوزها را بر حسب جریان مداوم درجه‌بندی می کنند. جریان مداوم، شدت جریانی است که بطور دائم از فیوز می‌گذرد بدون آن که باعث سوختن فیوز شود. فیوز به رنگ‌های مختلفی ساخته می شوند. رنگ فیوز جریان مداوم فیوز را نشان می‌دهد. علاوه بر رنگ فیوز مقدار آمپر جریان مداوم فیوز نیز در روی بدنه آن حک می‌شود.

شناسایی رنگ فیوز

شکل مقابل، انواع فیوزهای مورد استفاده در خودروها را نشان می دهد. نوع فیوز به کار رفته در هر یک از مدارهای برقی خودرو، بر مبنای مقدار جریان مصرفی در مدار تعیین و نصب می شود.

فیوزهای استفاده شده در خودرو به صورت یک مجموعه در داخل جعبه فیوز در مدار سیم‌کشی قرار می گیرند.

برای بیرون آوردن فیوز از جعبه، ابزار مخصوصی (گیره) در جعبه فیوز بعضی از خودروها پیش‌بینی و قرار داده می شود که برای خارج کردن فیوز، از آن استفاده می شود.

تعویض فیوزهای سوخته

همواره قبل از تعویض فیوز سوخته، علت سوختن آن را بررسی و نسبت به رفع عیب احتمالی اقدام کنید.

در هنگام تعویض فیوزهای سوخته، تنها مجاز به استفاده از فیوز‌های هم‌اندازه فیوز سوخته هستید.

لامپ

لامپ چراغ‌های بزرگ خودرو، دو کنتاکتی است. معمولا در لامپ‌های گازی، فیلامان یا رشته مربوط به نور بالا 50 تا 60 وات بوده و فیلامان یا رشته نور پایین 40 تا 45 وات است. در لامپ‌های معمولی نیز فیلامان نور بالا 40 تا 50 وات و فیلامان نور پایین 30 تا 40 وات است.

لامپ چراغ ترمز و چراغ خطر نیز دوکنتاکتی است. فیلامان چراغ ترمز 21 وات و فیلامان چراغ خطر معمولا شش وات است. برخی از لامپ ها، به صورت خار روبرو و نوع دیگر خار بالا-پایین است. بالا و پایین بودن خار به این جهت است که نصب آن به صورت درست انجام شود تا کنتاکت‌ها جابه جا نشوند. لامپ چراغ‌های راهنما نیز تک‌کنتاکتی و فیلامان آن 21 وات است. فیلامان لامپ‌های مورد استفاده در چراغ‌های کوچک و بغل خودرو و چراغ نمره و چراغ داخل اتاق شش وات است و به شکل های مختلف ساخته می شوند.

لامپ‌های شیشه‌ای سرتخت یا لوله ای در پشت صفحه نشان‌دهنده‌های جلو آمپر نصب و روشنایی لازم را تامین می کند. کنتاکت‌های مثبت و منفی لامپ، خارج از حباب قرار دارند و در موقع نصب روی نگه‌دارنده، اتصال لامپ را برقرار می کنند. مجموعه لامپ و نگه دارنده به صورت فشاری در محل خود قرار می گیرد و جریان برق را از صفحه مدار چاپی دریافت می‌کند.

دیود و ترانزیستور

اساس ساختمان قطعات الکترونیکی را نیمه‌هادی‌ها تشکیل می دهند.

دیودهای معمولی

دیود یک قطعه الکترونیکی است که تنها اجازه عبور جریان را در یک جهت می دهد. این قطعه نیمه‌هادی دارای دو سر به نام های آند وکاتد است. برای این‌که جریان از سمت آند به کاتد عبور کند، دیود به مقدار حداقل ولتاژ (ولتاژ آستانه) نیاز دارد. چنان‌چه دیود به طور معکوس در مدار قرار گیرد جریان برقرار نمی شود. در واقع دیودهای معمولی در بایاس معکوس حکم مدار باز را دارد و اگر ولتاژ از مقدار مشخصی در بایاس معکوس (ولتاژ شکست دیود) بیشتر شود، دیود، هادی شده و جریان عبور می‌کند؛ در این حالت دیود سوخته است.

برای انتخاب دیود باید سه مشخصه اصلی آن را در نظر گرفت:

-         ولتاژ آستانه

-         ولتاژ شکست

-         حداکثر جریان مجاز

ال‌ای‌دی: دیود ساطع‌کننده نور

هنگام عبور جریان از یک ال‌ای‌دی، از آن نور ساطع می شود. به عنوان مثال دیود‌های ال‌ای‌دی با نور مرئی به عنوان نشانگر یا هشدار و دیودهای با نور نامرئی را برای فرستنده سیستم قفل مرکزی (ریموت) می‌توان استفاده کرد.

توجه شود که یک ال‌ای‌دی نیز به مانند دیود معمولی دارای حداکثر جریان مجاز است، بنابراین برای محدود کردن جریان عبوری از آن لازم است که یک مقاومت مناسب را با آن سری کنیم.

ال‌دی‌آر: دیود نوری گیرنده

هنگامی که این دیود در معرض نور فرار می گیرد جریانی را در خلاف جهت از خود عبور می دهد. به عنوان مثال LDR در گیرنده های مادون قرمز استفاده می شود.

دیود زِنِر

کاربرد دیود زنر در مدارهای تثبیت‌کننده ولتاژ است. این دیود، شبیه به دیود معمولی رفتار می کند؛ یعنی با داشتن یک حداقل ولتاژ آستانه شروع به هدایت می‌کند، اما در جهت مخالف نیز ولتاژ شکستی دارد که از آن به بعد جریان را در جهت معکوس از حود عبور می دهد. اگر ولتاژ بایاس معکوس زنر کم‌تر از ولتاژ شکست شود، دیود دوباره قفل شده و جریانی عبور نمی‌دهد.

ترانزیستورها

از ترانزیستورها به عنوان سوییچ و رله در مدارهای الکترونیکی استفاده می شود. وظیفه ترانزیستور، قطع و وصل مدار است. به زبان دیگر ترانزیستور یک سوییچ کنترل موقعیت ولتاژ است. ترانزیستورها در حقیقت شبیه یک دیود اما با یک پایه اضافی هستند.

سه پایه ترانزیستور عبارتند از:

پایه اول، امیتر (E) یا منتشرکننده

پایه دوم، بیس (B) یا کنترل‌کننده مدار که مدار را قطع و وصل می کند.

پایه سوم، کلکتور (C) یا جمع ‌کننده

ترانزیستور را می توان به طریقی که در شکل نشان داده شده با یک رله مقایسه کرد.

حسگرها

سنسور یا حسگر قطعه‌ای است که کمیتی را حس و سیگنال یا انرژی مورد نظر را به سیگنال یا انرژی از نوع دیگر تبدیل می کند. اندازه‌گیری فشار یا سطح روغن، دمای رادیاتور و موتور، میزان سوخت موجود در باک، شتاب، سرعت، میزان و درصد گازهای خروجی، در‌صد ترکیب هوا و سوخت، زمان مناسب جرقه‌زنی و موارد بسیار دیگر از جمله مواردی هستند که در خودرو نیاز به حسگر دارند. سنسورهای مختلفی که در خودرو برای این موارد بکار می‌روند کمیت مورد اندازه‌گیری را به کمیت‌های الکتریکی تبدیل می کنند.

سوییچ‌ها

سوییچ‌ها در مدار‌های برقی و الکترونیکی، برای قطع و وصل ارتباط یک قسمت از مدار بکار می روند و به دو صورت N.O و N.C است.

N.O (normally open): در حالت عادی باز هستند.

N.C (normally close): در حالت عادی بسته هستند.

سوییچ معمولی

سوییچ فشار: این نوع سوییچ در فشار‌های مختلف، وضعیت کنتاکت‌هایش تغییر می‌کند.

ترموسوییچ یا سوییچ حرارتی: این نوع سوییچ در یک دمای خاص در حالت وصل یا قطع قرار می گیرد و با تغیر دما از آن محدوده خاص وضعیت کنتاکتش تغییر می کند.

مقاومت‌های متغیر

دسته ای از مقاومت‌ها هستند که با تغییر کمیت‌های فیزیکی مانند دما، سطح فشار و...، مقاومت الکتریکی آن‌ها تغییر می کند.

رئوستا و پتانسیومتر

این قطعات مقاومت‌های متغیری هستند که اطلاعات مربوط به حرکت مکانیکی را به کمیت قابل اندازه‌گیری در مدارهای برقی تبدیل می کنند.

رئوستا: رئوستا یک قطعه الکتریکی دو‌سیم و دارای یک پایه ثابت و یک پایه متغیر است. حرکت پایه متغیر تابع حرکت مکانیکی مورد اندازه‌گیری است و به واسطه این تغییر، مقاومت بین دو سر رئوستا تغییر می کند و موجب تغییر جریان در مدار الکتریکی می‌شود.

پتانسیومتر: یک قطعه برقی سه‌سیم است و دارای دو پایه ثابت که یکی به ولتاژ صفر و دیگری به ولتاژ مرجع متصل می شود و پایه سوم همان پایه متغیر است که وابسته حرکت مکانیکی مورد اندازه‌گیری است. پایه خروجی پتانسیومتر همان پایه متغیر است که دارای ولتاژی مابین صفر و ولتاژ مرجع خواهد بود.

مقاومت وابسته به حرارت (تریستور):

این مقاومت‌ها تابع حرارت هستند و تغییرات دما روی مقدار مقاومت آن‌ها اثر می‌گذارد، به همین دلیل برای اندازه‌گیری دمای هوا یا سیالات از آن‌ها استفاده می‌شود. این حسگرها در دو نوع NTC و PTC وجود دارند.

سنسور دمایی NTC: تریستورهایی هستند که در اثر افزایش دما مقاومت آن‌ها کاهش می یابد.

سنسور دمایی PTC: تریستورهایی هستند که در اثر افزایش دما مقدار مقاومت آن‌ها افزایش می یابد.

حسگرهای القایی

از حسگرهای القایی بستر برای اندازه‌گیری سرعت چرخش و در بعضی موارد برای تعیین وضعیت عضو چرخان استفاده می شود. این حسگرها بر اساس القای الکتریکی کار می کنند؛ یعنی در آن‌ها یک شار مغناطیسی متغیر، نیروی محرکه الکتریکی در سیم‌پیچ القا می‌کند. حسگرهایی مانند دورموتور، سرعت چرخ  و موقعیت میل سوپاپ از این نوع هستند. این سنسورها معمولاً دو‌سیم هستند.

حسگرهای اثر هال

سنسور اثر هال در واقع حسگر میدان مغناطیسی است. یک عنصر هال از لایه نازکی ماده هادی با اتصالات خروجی عمود بر مسیر شارش جریان ساخته شده است، وقتی این عنصر تحت یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد، ولتاژ خروجی متناسب با قدرت میدان مغناطیسی تولید می کند. این ولتاژ بسیار کوچک و در حدود میکروولت است و نیازمند یک طبقه تقویت‌کننده در مدار خروجی است.

در واقع حسگر اثر هال، سنسور میدان مغناطیسی است، بنابراین برای اندازه‌گیری کمیت فیزیکی مدنظر (مثلا سرعت چرخش) آن کمیت را با یک سیستم مغناطیسی تبدیل به میدان مغناطیسی کرده و اندازه آن را با سنسور اثر هال به دست می آورند.

حسگرهایی مانند حسگر سرعت خودرو و سنسور میل سوپاپ از این نوع هستند. این سنسورها معمولا دارای سه سیم هستند که دو سیم برای تغذیه و یک سیم برای سیگنال خروجی تعبیه شده است.

سنسورهای پیزو

حسگر پیزو الکتریکی، نوعی حسگر است که در آن از یک بلور پیزوالکتریکی برای تبدیل نیرو که بر اثر شتاب‌گیری به جرم وارد می شود، به یک سیگنال خروجی الکتریکی استفاده می شود. از این حسگر به عنوان سنسور کوبش موتور استفاده می شود تا ارتعاشات پیشرانه را آشکار سازد.

پیزو رزیستور: حسگر پیزو رزیستور شامل یک قطعه نیمه‌هادی و یک مدار الکتریکی پردازشگر است. قطعه نیمه‌هادی از ماده خاص حساس به فشار است که در صورت تغییر فشار، مقاومت الکتریکی آن نیز تغییر می کند. این تغییر مقاومت، در مدار برقی مورد پردازش قرار گرفته و به شکل سیگنال خروجی، میزان فشار وارده بر قطعه نیمه‌هادی را گزارش می دهد. این سنسور، سه‌سیم است که دو سیم آن برای تغذیه و سیم سوم، سیگنال خروجی است. از این حسگر به عنوان حسگر فشار هوای داخل مانیفولد استفاده می شود.

رله

 هرگاه از یک سیم‌پیچ که دارای هسته آهنی است، جریان برق عبور کند، سیم‌پیچ، آهن‌ربا می شود. از این خاصیت برای قطع و وصل مدارها استفاده و قطعه ای که این عمل را انجام می دهد رله نامیده می شود.

رله یک کلید الکترومکانیکی قابل کنترل است که می تواند به دو صورت اتومکانیک و دستی مسیر بین دو کنتاکت را قطع و وصل کند. رله ها معمولا دارای پنج پایه هستند که پایه های یک و دو مربوط به کنترل و پایه های سه و چهار وپنج پایه های کنتاکت هستند.

استفاده از رله در مدارهای برقی خودرو موجب کاهش افت ولتاژ ناشی از کاربرد سیم های طولانی مانند مدارهای کنترل شونده از داشبورد می شود. از آن‌جا که جریان مصرفی سیم‌پیچ بوبین رله کم تر از 3/0 آمپر است، به‌کارگیری رله موجب کاهش جریان عبوری از سیم ها و کلیدهای موجود در اتاق سرنشین می شود. همچنین در مدارهای کنترل‌کننده می توان از سیم های با سطح مقطع کم تر یعنی نازک‌تر استفاده کرد. در مدار زیر نحوه عملکرد رله را می بینید.

معمولاً در حالت عادی، پایه سه رله به پایه چهار آن متصل است و به محض تحریک بوبین، پایه سه اتصال خود را از پایه ها جدا کرده و به پایه پنج می چسبد. نکات مورد توجه در هنگام تعویض رله، یکی ولتاژ تغذیه بوبین و دیگری حداکثر جریان قابل عبور از پایه های سه وچهار و یا سه وپنج رله است. دیود سری‌شده با بوبین رله برای محافظت در برابر اتصال معکوس ولتاژ است و دیودی که با بوبین رله موازی شده، برای تخلیه یا دشارژ جریان بوبین رله پس از قطع‌شدن ولتاژ بوبین است و دیود هرزگرد نام دارد.

در صورت عدم رعایت اتصال صحیح ولتاژ پایه های یک و دو در رله هایی که دیود سری شده با بوبین دارند، دیود داغ شده و در نهایت می سوزد.

 

* مدرس ارشد مدیریت آموزش فنی شرکت ایساکو