GIÁO TRÌNH điện thân xe

Trong nhiều năm gần đây tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở nước ta khá nhanh.Nhiều kết cấu hiện đại đã trang bị cho ô tô nhằm thỏa mãn càng nhiều nhu cầu của giao thông vận tải. Trong đó có sự cải tiến đáng chú ý nhất trong hệ thống điện thân xe trên ô tô đời mới với những ứng dụng khoa học công nghệ của ngành điện tử để điều khiển các hệ thống phức tạp trên ô tô. Để phục vụ cho sinh viên học nghề và thợ sửa chữa ô tô tiếp cận được các công nghệ mới về cả lý thuyết và kỹ năng thực hành kiểm tra sửa chữa hệ thống điện thân xe và trang thiết bị tiện nghi Với mong muốn đó giáo trình được biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm : Bài 1 : Tổng quan về hệ thống điện thân xe Bài 2 : Hệ thống thông tin trên ô tô Bài 3 : Hệ thống chiếu sáng trên ô tô Bài 4 : Các hệ thống tiện nghi trên ô tô Kiến thức của giáo trình được biên soạn theo chương trình Tổng cục giáo giáo nghề nghiệp, sắp xêp logic từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phương pháp kiểm tra, quy trình sửa chữa. Do đó người học có thể hiểu một cách dễ dàng Xin trân trọng cảm ơn Tổng cục giáo dục nghề nghiệp, khoa Động Lực trường Cao Đẳng Cơ Điện Hà Nội cũng như sự giúp đỡ quý báu của đồng nghiệp đã giúp tác giả hoàn thành giáo trình này Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai xót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau giáo trình được hoàn thiện hơn Liên hệ: www.caodangotohanoi.edu.vn

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN HÀ NỘI

GIÁO TRÌNH

ĐIỆN THÂN XE VÀ TRANG THIẾT BỊ TIỆN NGHI

MÔ ĐUN: ĐIỆN THÂN XE VÀ TRANG THIẾT BỊ TIỆN NGHI NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TÔ

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

(Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐCĐ-ĐT ngày…….tháng….năm của Trường Cao đẳng Cơ điện Hà Nội)

Hà Nội, năm 2020

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đich về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Trong nhiều năm gần đây tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở nước ta khá nhanh.Nhiều kết cấu hiện đại đã trang bị cho ô tô nhằm thỏa mãn càng nhiều nhu cầu của giao thông vận tải Trong đó có sự cải tiến đáng chú ý nhất trong hệ thống điện thân xe trên ô tô đời mới với những ứng dụng khoa học công nghệ của ngành điện tử để điều khiển các hệ thống phức tạp trên ô tô

Để phục vụ cho sinh viên học nghề và thợ sửa chữa ô tô tiếp cận được các công nghệ mới về cả lý thuyết và kỹ năng thực hành kiểm tra sửa chữa hệ thống điện thân xe và trang thiết bị tiện nghi

Với mong muốn đó giáo trình được biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm :

Bài 1 : Tổng quan về hệ thống điện thân xe Bài 2 : Hệ thống thông tin trên ô tô

Bài 3 : Hệ thống chiếu sáng trên ô tô Bài 4 : Các hệ thống tiện nghi trên ô tô Kiến thức của giáo trình được biên soạn theo chương trình Tổng cục giáo giáo nghề nghiệp, sắp xêp logic từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phương pháp kiểm tra, quy trình sửa chữa Do đó người học có thể hiểu một cách dễ dàng

Xin trân trọng cảm ơn Tổng cục giáo dục nghề nghiệp, khoa Động Lực trường Cao Đẳng Cơ Điện Hà Nội cũng như sự giúp đỡ quý báu của đồng nghiệp đã giúp tác giả hoàn thành giáo trình này

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai xót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau giáo trình được hoàn thiện hơn

Hà nội, ngày ……tháng……năm……

Tham gia biện soạn Chủ biên :

Nguyễn Văn Tam

MỤC LỤC

BÀI 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE 4

BÀI 2 HỆ THỐNG THÔNG TIN TRÊN Ô TÔ 25

BÀI 3 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU 55

BÀI 4 CÁC HỆ THỐNG TIỆN NGHI TRÊN Ô TÔ 107

CHƯƠNG TRÌNH MÔĐUN Tên mô đun: HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE

- Tính chất: là mô đun chuyên môn nghề

II Mục tiêu mô đun:

+ Trình bày được cấu tạo, hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng của các bộ phận

cơ bản trong hệ thống điện thân xe trên ôtô

+ Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ôtô

+ Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên

BÀI 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE 1.1 TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG

Hệ thống điện thân xe áp dụng rất nhanh những tiến bộ của khoa học kỹ thuật cho hệ thống an toàn hơn và tạo ra nhiều tiện ích cho người sử dụng

Hệ thống điện thân xe bao gồm các hệ thống chia nhỏ sau đây:

 Hệ thống thông tin và chẩn đoán:

+ Các loại đồng hồ chỉ báo

+ Các đèn cảnh báo

+ Các cảm biến cho đồng hồ và cảm biến báo nguy

+ Các giắc chẩn đoán và giắc kết nối dữ liệu

+ Công tắc và rơle điều khiển

+ Các ECU điều khiển

+ Các cảm biến

 Hệ thống khóa cửa, chống trộm:

+ Các môtơ điều khiển khóa cửa

+ Các bộ phận phát, nhận tín hiệu điều khiển cửa

+ Các công tắc rơle điều khiển

+ Các ECU điều khiển

+ Các cảm biến

 Hệ thống nâng hạ kính:

+ Các môtơ cửa sổ điện

+ Các công tắc cửa sổ điện

+ Các IC diều khiển và cảm biến tốc độ

 Hệ thống điều khiển gương chiếu hậu:

+ Cụm gương và các môtơ

+ Các công tắc điều khiển và ECU

 Hệ thống điều hòa không khí:

+ Các cảm biến

+ ECU điều khiển

+ Các công tắc điều khiển

Các bộ phận cơ bản của hệ thống điện thân xe:

Trước khi tìm hiểu các bộ phận cơ bản của hệ thống điện thân xe ta tìm hiểu khái niệm Mát thân xe Trên ô tô, các cực âm của tất cả các thiết bị điện và

âm ắc quy đều được nối với các tấm thép của thân xe nhằm tạo nên một mạch điện Chỗ nối các cực âm vào thân xe gọi là Mát thân xe Mát thân xe làm giảm

số lượng dây điện cần sử dụng

1.1.1 Bối dây

Dây điện có chức năng nối các bộ phận điện của ô tô với nhau Bối dây được chia thành các nhóm như sau:

- Dây điện được mã màu

- Các chi tiết nối: Hộp nối, hộp rơle, giắc nối, bulông nối Mát

a Dây điện

Dây điện và cáp có 3 loại:

Dây thấp áp (dây bình thường) loại này được dùng phổ biến trên ô tô bao gồm có lõi dẫn điện và vỏ bọc cách điện

Dây cao áp (dây cao áp trong hệ thống đánh lửa) và cáp bao gồm lõi dẫn điện phủ lớp cao su cách điện dày nhằm ngăn không cho điện cao áp bị rò rỉ Dây cáp được thiết kế để bảo vệ nó khỏi những nhiễu điện bên ngoài Nó sử dụng làm cáp ăng ten radio, cáp mạng CAN…

Hình 1.1: Sơ đồ dây điện trên xe

b Các chi tiết nối

Để hỗ trợ việc nối các chi tiết, dây điện được tập trung tại một số phần trên

xe ôtô

a Hộp nối là một chi tiết mà ở đó các giắc nối của mạch điện được nhóm lại với nhau Thông thường nó bao gồm bảng mạch in liên kết các cầu chì, rơle với các bối dây

b Các giắc nối (3) , giắc nối dây (4) và bulông nối Mát (5) hình 1.2

Hình 1.2: Các chi tiết nối

- Giắc nối được sử dụng giữa dây điện với dây điện hoặc giữa dây điện với

bộ phận điện để tạo ra các kết nối Có 2 loại giắc kết nối là kết nối dây điện với

dây điện và dây điện với bộ phận điện Các giắc nối được chia thành giắc đực và giắc cái tùy theo hình dạng các cực của chúng Giắc kết nối có nhiều màu khác nhau

- Giắc nối dây có chức năng là nối các cực của cùng một nhóm

- Bulông nối Mát được sử dụng nối Mát dây điện hoặc các bộ phận điện với thân xe, không giống như bulông thông thường bề mặt của bulông nối Mát được sơn chống ô xy hóa màu xanh lá cây

1.1.2 Các chi tiết bảo vệ

Các chi tiết bảo vệ, bảo vệ mạch khỏi dòng điện lớn quá mức cho phép chạy trong dây dẫn hay các bộ phận điện, điện tử khi bị ngắn mạch

Các chi tiết bảo vệ bao gồm: các loại cầu chì Cầu chì được lắp giữa nguồn điện với các thiết bị điện, khi dòng điện vượt qua một cường độ nhất định chạy qua mạch điện của thiết bị nào đó cầu chì sẽ nóng chảy để bảo vệ mạch đó Có 2 loại cầu chì là cầu chì dẹt và cầu chì hộp

Cầu chì dòng cao (thanh cầu chì): một cầu chì dòng cao được lắp trong đường dây giữa nguồn điện và thiết bị điện, dòng điện có cường độ lớn sẽ chạy qua cầu chì này, nếu dây điện bị chập thân xe cầu chì sẽ chảy để bảo vệ dây điện

Bộ ngắt mạch (cầu chì tự nhảy) được sử dụng bảo vệ mạch điện với tải có cường độ dòng lớn mà không thể bảo vệ bằng cầu chì như cửa sổ điện, mạch sấy kính, quạt gió… Khi dòng điện chạy qua vượt quá cường độ hoạt động một thanh lưỡng kim trong bộ ngắt mạch sẽ tạo ra nhiệt và giãn nở để ngắt mạch Thậm chí trong một số mạch nếu dòng điện thấp hơn cường độ hoạt động nhưng dòng lại hoạt động trong thời gian dài thì nhiệt độ thanh lưỡng kim cũng tăng lên và ngắt mạch Không giống như cầu chì bộ ngắt mạch được sử dụng lại sau khi thanh lưỡng kim khôi phục Bộ ngắt mạch có 2 loại là tự khôi phục và khôi

phục bằng tay (Hình 1.4)

Hình 1.3: Các loại cầu chì Hình 1.4: Bộ tự ngắt

1.1.3 Công tắc và Rơ le

Hình 1.5: vị trí công tắc và rơle trên ô tô

Công tắc và rơle mở và đóng mạch điện nhằm tắt bật đèn cũng như vận hành các hệ thống điều khiển

Nhóm công tắc và rơle được chia như trong hình 1.6:

Hình 1.6: Các loại công tắc và rơ le

1 Công tắc vận hành trực tiếp bằng tay có

- Công tắc xoay: khóa điện (a hình 1.6)

- Công tắc ấn: công tắc cảnh báo nguy hiểm (b hình 1.6)

- Công tắc bập bênh: công tắc khóa cửa (c hình 1.6)

- Công tắc cần: công tắc tổ hợp (d hình 1.6)

2 Công tắc vận hành bằng cách thay đổi nhiệt độ hay cường độ dòng điện

- Công tắc phát hiện nhiệt độ (e hình 1.6)

- Công tắc phát hiện dòng điện (f hình 1.6)

3 Công tắc vận hành bằng sự thay đổi mức dầu

4 Rơle

- Rơle điện từ (rơle 4 chân) (g hình 1.6)

- Rơle bản lề (rơle 5 chân) (h hình 1.6)

1.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH

Hiện nay bộ điều khiển trung tâm (ECU) xuất hiện ngày càng nhiều trên các hệ thống Điện thân xe và hệ thống gầm ô tô Nó có chức năng thu thập các tín hiệu đầu vào (là tín hiệu của các loại cảm biến) sau đó tính toán, xử lý và đưa ra các tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành

Hình 1.7 Mối quan hệ giữa tín hiệu đầu vào, đầu ra và ECU

Cấu trúc tổng thể:

Hình 1.8 Sơ đồ khối điều khiển của hệ thống điện thân xe dòng KIA

Bố trí ECU thân xe trên một số dòng xe:

Hình 1.9 ECU trên S- class

Hình 1.10 ECU trên xe tải MB (Actros)

1.3 MẠNG CAN VÀ MÃ CHÌA KHÓA CHỐNG TRỘM

1.3.1 Mạng CAN

1.3.1.1.Tổng quan

CAN (Controller Area Network) xuất phát là một phát triển chung cua hai hãng Bosch và Intel phục vụ cho việc nối mạng trong các phương tiện giao thông cơ giới để thay thế cách nối điểm cổ điển sau đó được chuẩn hóa quốc tế trong ISO 11898

1.3.1.2 Kiến trúc giao thức

Đối chiếu với mô hình ISO/OSI, CAN định nghĩa lớp liên kết dữ liệu gồm hai lớp con (LLC và MAC) cũng như phần chính của lớp vật lý

- Lớp vật lý đề cập tới việc

truyền tín hiệu, vì thế định nghĩa cụ

thể phương thức định thời, tạo nhịp

bít (bit timing), phương pháp mã

hóa bít và đồng bộ hóa Tuy nhiên,

chuẩn CAN không quy định các đặc

tính của các bộ thu phát với mục

đích cho phép lựa chọn môi trường

truyền cũng như mức tín hiệu thích

hợp cho từng lĩnh vực ứng dụng

- Lớp điều khiển truy nhập môi

trường (MAC) là phần cốt lõi trong

kiến trúc giao thức CAN Lớp MAC

có trách nhiệm tạo khung thông báo,

điều khiển truy nhập môi trường,

xác nhận thông báo và kiểm soát lỗi

Hình 1.11 Phạm vi định nghĩa của CAN

trong mô hình OSI

- Lớp điều khiển liên kết logic (LLC) đề cập tới các dịch vụ gửi dữ liệu và yêu cầu dữ liệu từ xa, thanh lọc thông báo, báo cáo tình trạng quá tải và hồi phục trạng thái

1.3.1.3 Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn

CAN thực chất chỉ là chuẩn giao thức từ phần trên của lớp vật lý cho tới hết lớp liên kết dữ liệu, vì vậy không quy định cụ thể về chuẩn truyền dẫn cũng như môi trường truyền thông Thực tế cáp đôi dây xoắn kết hợp với chuẩn RS-485 cũng như cáp quang được sử dụng rộng rãi

Đối với cáp đôi dây xoắn, cấu trúc mạng thích hợp nhất là cấu trúc đường thẳng, mắc theo kiểu đường trục đường nhánh, trong đó chiều dài đường nhánh hạn chế dưới 0.3m

Tốc độ truyền có thể lựa chọn ở nhiều mức khác nhau, tuy nhiên phải thống nhất và cố định trong toàn bộ mạng Do có sự ràng buộc giữa tốc độ truyền và chiều dài dây dẫn trong phương pháp truy nhập bus CSMA/CA Tốc độ truyền tối đa là 1Mbit/s ở khoảng cách 40m và 50 kbit/s ở khoảng cách 1000m Số trạm phụ thuộc nhiều vào cấu trúc mạng, cáp truyền và đặc tính điện học của các bộ thu phát thông thường hạn chế ở con số 64 đối với cấu trúc đường thẳng và sử dụng cáp đôi dây xoắn CAN phân biệt hai trạng thái logic của tín hiệu là mức

trội (dominant) và mức lặn (recessive), tuy nhiên không quy định rõ giá trị bít nào ứng với mức tín hiệu nào Trong trường hợp cả bít trội và bít lặn được phát đồng thời thì bít trội sẽ lấn át tín hiệu trên bus sẽ có mức trội Trong thực tế nếu

sử dụng mạch AND thì mức trội tương ứng với bít 0 và mức lặn tương ứng với bít 1

1.3.1.4 Cơ chế giao tiếp

Đặc trưng của CAN là phương pháp định địa chỉ và giao tiếp hướng đối tượng, trong khi hầu hết các hệ thống bus trường khác đều giao tiếp dựa vào địa chỉ các trạm Mỗi thông tin trao đổi trong mạng được coi như một đối tượng, được gán một số mã căn cước Thông tin được gửi đi trên bus theo kiểu truyền thông báo với độ dài có thể khác nhau

Các thông báo không được gửi tới một địa chỉ nhất định mà bất cứ trạm nào cũng có thể nhận theo nhu cầu Nội dung mỗi thông báo được các trạm phân biệt qua một mã căn cước (IDENTIFIER) Mã căn cước không nói lên địa chỉ đích của thông báo, mà chỉ biểu diễn ý nghĩa của dữ liệu trong thông báo Vì thế, mỗi trạm trên mạng có thể tự quyết định tiếp nhận và xử lý thông báo hay không tiếp nhận thông báo qua phương thức lọc thông báo (message filtering) Cũng nhờ sử dụng phương thức lọc thông báo, nhiều trạm có thể đồng thời cùng nhận một thông báo và có các phản ứng khác nhau

Một trạm có thể yêu cầu một trạm khác gửi dữ liệu bằng cách gửi một khung REMOTE FRAME Trạm có khả năng cung cấp nội dung thông tin đó sẽ gửi trả lại một khung dữ liệu DATA FRAME có cùng mã căn cước với khung yêu cầu

Cùng với tính năng đơn giản, cơ chế giao tiếp hướng đối tượng ở CAN còn mang lại tính linh hoạt và tính nhất quán dữ liệu của hệ thống Một trạm CAN không cần biết thông tin cấu hình hệ thống (ví dụ địa chỉ trạm) Nên việc bổ xung hay bỏ đi một trạm trong mạng không đòi hỏi bất cứ một sự thay đổi nào

về phần cứng hay phần mềm ở các trạm khác Trong mạng CAN, có thể chắc chắn rằng một thông báo hoặc được tất cả các trạm quan tâm tiếp nhận đồng thời, hoặc không được trạm nào tiếp nhận Tính nhất quán dữ liệu được đảm bảo qua các phương pháp gửi đồng loạt và xử lý lỗi

1.3.1.5 Cấu trúc bức điện

CAN sử dụng phương thức định địa chỉ theo đối tượng Các đối tượng được hiểu ở đây chính là đại diện cho các thông báo mang dữ liệu quan tâm như giá trị đo, giá trị điều khiển, thông tin trạng thái

Mỗi đối tượng thông báo có một tên riêng biệt, hay nói cách khác là là một căn cước (IDENTIFIER) được sử dụng để truy cập trên bus Mỗi bức điện sẽ có một ô chứa căn cước của đối tượng với chiều dài 11 bít (dạng khung chuẩn theo CAN2.0A) hoặc 29 bít (khung mở rộng CAN2.0B)

CAN định nghĩa 4 kiểu bức điện sau:

- Khung dữ liệu (DATA FRAME) mang dữ liệu từ một trạm truyền tới các trạm nhận

- Khung yêu cầu dữ liệu (REMOTE FRAME) được gửi từ một trạm yêu cầu truyền khung dữ liệu với cùng mã căn cước

- Khung lỗi (ERROR FRAME) được gửi từ bất kỳ trạm nào phát hiện lỗi bus

- Khung quá tải (OVERLOAD FRAME) được sử dụng nhằm tạo một khoảng cách thời gian bổ sung giữa hai khung dữ liệu hoặc yêu cầu dữ liệu trong trường hợp một trạm bị quá tải

Hình 1.12 Cấu trúc khung dữ liệu ở CAN

Các khung dữ liệu và yêu cầu dữ liệu có thể sử dụng ở cả dạng khung chuẩn và dạng khung mở rộng Giữa hai khung dữ liệu hoặc yêu cầu dữ liệu cần một khoảng cách ít nhất là 3 bít lặn để phân biệt được gọi là INTERFRAME SPACE Trong trường hợp quá tải khoảng cách này sẽ lớn hơn bình thường

Khung dữ liệu/Yêu cầu dữ liệu

Mỗi khung dữ liệu có thể mang từ 0 đến 8 byte dữ liệu sử dụng Chuẩn CAN không quy định giao thức và các dịch vụ trên lớp 2, do đó việc diễn giải vùng dữ liệu này như thế nào thuộc toàn quyền người sử dụng Các bức điện nhỏ

có thể không thích hợp với một số lĩnh vực ứng dụng nhất định, nhưng tạo lợi thế về tính năng thời gian thực Cụ thể, tình trạng một thành viên chiếm giữ bus trong một thời gian dài nhờ vậy sẽ không xảy ra

Khung yêu cầu dữ liệu cũng có cấu trúc tương tự như khung dữ liệu, nhưng không mang dữ liệu và khác với khung dữ liệu ở bít cuối của ô phân xử

- Khởi đầu khung là một bít trội và đánh dấu khởi đầu của một khung dữ liệu hoặc khung yêu cầu dữ liệu Tất cả các trạm sẽ phải đồng bộ hóa dựa vào bít khởi đầu này

- Ô phân xử được sử dụng là mức ưu tiên của bức điện Quyết định quyền truy nhập bus khi có nhiều thông báo được gửi đi đồng thời

- Ô phân xử có chiều dài 12 bít đối với dạng khung chuẩn và 32 bít đối với dạng khung mở rộng trong đó mã căn cước dài 11 bít hoặc 29 bít Bít cuối cùng của ô phân xử được gọi là bít RTR (Remote Transmission Request), dùng để phân biệt giữa khung dữ liệu (bít trội) và khung yêu cầu dữ liệu (bít lặn)

- Ô điều khiển chiều dài 6 bít, trong đó 4 bít cuối mã hóa chiều dài dữ liệu (bít trội bằng 0 bít lặn bằng 1) Tùy theo dạng khung chuẩn hay mở rộng

mà ý nghĩa của hai bít còn lại khác nhau một chút

- Ô dữ liệu có chiều dài từ 0 đến 8 byte, trong đó mỗi byte được truyền đi theo thứ tự từ bít có giá trị cao nhất (MSB) đến bít có giá trị thấp nhất (LSB)

- Ô kiểm soát lỗi CRC bao gồm 15 bít được tính theo phương pháp CRC và một bít lặn phân cách Dãy bít đầu vào để tính bao gồm bít khởi đầu khung, ô phân xử, ô điều khiển và ô dữ liệu, với đa thức phát

- Ô xác nhận ACK (Acknowlegment) gồm 2 bít được phát đi là các bít lặn Mỗi trạm nhận được bức điện phải kiểm tra mã CRC Nếu đúng sẽ phát chồng một bít trội trong thời gian nhận được bít ARC đầu tiên (ARC slot) Như vậy, một bức điện được truyền chính xác sẽ có một bít ARC trội nằm giữa hai bít lặn phân cách (một bít phân cách CRC và một bít phân cách ARC)

- Kết thúc chung được đánh dấu bằng 7 bít lặn

a Khung lỗi

Hình 1.13 Cấu trúc khung lỗi ở CAN

Một khung lỗi được gửi từ bất kỳ trạm nào phát hiện lỗi trên bus Khung lỗi bào gồm cờ lỗi (Error Flag) và phân cách lỗi (Error Delimiter) CAN phân biệt hai loại lỗi là lỗi chủ động (Active Error) và lỗi bị động (Passive Error) Tương ứng với chúng là hai dạng cờ lỗi:

- Dạng cờ lỗi chủ động bao gồm 6 bít trội liền nhau

- Dạng cờ lỗi bị động bao gồm 6 bít lặn liền nhau, trừ trường hợp nó bị ghi

đè lên bởi các bít trội từ trạm khác

Một trạm lỗi chủ động khi phát hiện lỗi sẽ báo hiệu bằng cách gửi một cờ lỗi chủ động Cờ lỗi chủ động vi phạm luật nhồi bít hoặc phá bỏ dạng cố định của ô ACK hay ô kết thúc khung Chính vì vậy, tất cả các trạm khác cũng phát hiện ra lỗi và bắt đầu gửi cờ lỗi Cuối cùng, dãy bít trội quan sát được trên bus thực tế là kết quả của sự xếp chồng nhiều cờ lỗi khác nhau phát riêng từ các trạm Tổng chiều dài của dãy này dao động trong khoảng từ 6 đến 12 bít Phân cách lỗi được đánh dấu bằng 8 bít lặn liên tục Sau khi gửi xong một

cờ lỗi, mỗi trạm phải gửi tiếp một số bít lặn và đồng thời quan sát bus Cho đến khi phát hiện ra một bít lặn (tức là khi các trạm khác đã gửi xong cờ lỗi chủ động), chúng sẽ phát tiếp bảy bít lặn

b Khung quá tải

Một khung quá tải có cấu trúc tương tự như ở khung lỗi bao gồm cờ quá tải (Overload flag) và phân cách quá tải (Overload Delimiter)

Cờ quá tải gồm sáu bít trội tương tự như cờ lỗi chủ động Cờ quá tải xóa bỏ dạng cố định của ô INTERMISSION ở khoảng trống giữa hai khung Chính vì vậy, tất cả các trạm khác cũng phát hiện tình trạng quá tải và bắt đầu gửi cờ quá

tải Cuối cùng, dãy bít trội quan sát được trên bus thực tế là sự xếp chồng nhiều

cờ lỗi khác nhau phát riêng từ các trạm

Cũng giống như khung lỗi, phân cách quá tải được đánh dấu bằng tám bít lặn liên tục Sau khi gửi xong một cờ lỗi, mỗi trạm phải quan sát bus cho đến khi phát hiện ra một bít lặn Tại thời điểm đó tất cả các trạm khác đã gửi xong cờ quá tải, chúng sẽ phát tiếp 7 bít lặn Tối đa là hai khung quá tải có thể sử dụng nhằm tạo thời gian trễ giữa hai khung dữ liệu hoặc khung yêu cầu dữ liệu

Hình 1.14 Cấu trúc khung quá tải ở CAN

1.3.1.6 Truy nhập bus

CAN sử dụng phương pháp truy nhập môi trường CSMA/CA, tức điều khiển phân kênh theo từng bít Phương pháp phân mức ưu tiên truy nhập bus dựa theo tính cấp thiết của nội dung thông báo Mức ưu tiên này phải được đặt

cố định, trước khi hệ thống đi vào vận hành Thực tế, mã căn cước không những mang ý nghĩa của dữ liệu trong thông báo, mà còn đồng thời được sử dụng là mức ưu tiên

Hình 1.15 Minh họa hoạt động của CAN

Bất cứ một trạm nào trong mạng cũng có thể bắt đầu gửi thông báo, mỗi khi đường truyền rỗi Mỗi bức điện đều bắt đầu bằng một bít khởi điểm và mã căn cước, vì thế nếu hai hoặc nhiều trạm cùng đồng thời bắt đầu gửi thông báo, việc xung đột trên đường truyền sẽ được phân xử dựa theo từng bít của mã căn cước Mỗi bộ thu phát đều phải so sánh mức tín hiệu của mỗi bít gửi đi với mức tín hiệu quan sát được trên bus Nếu hai mức tín hiệu có trạng thái logic giống nhau thì trạm có quyền phát bit tiếp theo, trường hợp ngược lại sẽ phải dừng ngay lập tức

Trong trường hợp thực hiện bít giá trị 0 ứng với mức trội và bít giá trị 1 ứng với mức lặn, bít 0 sẽ lấn át Vì vậy, một thông báo có mã căn cước nhỏ nhất

sẽ được tiếp tục phát hay nói cách khác, thông báo nào có mã căn cước càng bé thì mức ưu tiên càng cao Trong trường hợp xảy ra va chạm giữa một thông báo mang dữ liệu (DATA FRAME) và một thông báo yêu cầu gửi dữ liệu (REMOTE FRAME) với cùng mã căn cước, thông báo mang dữ liệu sẽ được ưu tiên Phương thức phân xử này không những đảm bảo thông tin không bị mất Mát, mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng đường truyền

1.3.1.7 Bảo toàn dữ liệu

Nhằm đảm bảo mức an toàn tối đa trong truyền dẫn dữ liệu, mỗi trạm CAN đều sử dụng kết hợp nhiều biện pháp để tự kiểm tra, phát hiện và báo hiệu lỗi Các biện pháp kiểm soát lỗi sau đây được áp dụng:

- Theo dõi mức tín hiệu của mỗi bít truyền đi và so sánh với tín hiệu nhận được trên bus

- Kiểm soát qua mã CRC

- Thực hiện nhồi bít (nhồi một bít nghịch đảo sau năm bít giống nhau)

- Kiểm soát khung thông báo

Với các biện pháp trên, thì hiệu quả phát hiện lỗi:

- Phát hiện được tất cả các lỗi toàn cục

- Phát hiện được tất cả các lỗi cục bộ tại bộ phát

- Phát hiện được tới năm bít lỗi phân bố ngẫu nhiên trong một bức điện

- Phát hiện được các lỗi đột ngột có chiều dài nhỏ hơn 15 bít trong một thông báo

- Phát hiện được các lỗi có số bít lỗi là chẵn

- Tỷ lệ lỗi còn lại (xác suất một thông báo còn bị lỗi không phát hiện) nhỏ hơn 4.7*10-11

Tất cả các trạm nhận thông báo phải kiểm tra sự nguyên vẹn của thông tin

và xác nhận thông báo Khi phát hiện ra sự sai lệnh trong một thông báo, các trạm đều có trách nhiệm truyền khung lỗi Các thông báo bị lỗi đó sẽ bị dừng và được tự động phát lại Thời gian hồi phục từ khi phát hiện lỗi đến khi bắt đầu gửi thông báo tiếp theo tối đa là 31 thời gian bít, nếu như không có lỗi nào xảy

ra tiếp

Các trạm CAN có khả năng phân biệt giữa nhiễu tức thời với lỗi kéo dài, ví

dụ lỗi khi một trạm có sự cố Các trạm bị hỏng sẽ được tự động tách ra khỏi mạng về mặt logic

1.3.1.8 Mã hóa bít

Trước khi được chuyển đổi thành tín hiệu trên đường truyền CAN sử dụng phương pháp nhồi bít (bit stuffing) Dãy bít đầu vào cần nhồi bao gồm bít khởi đầu khung, ô phân xử, ô điều khiển, dữ liệu và dãy CRC Khi 5 bít liên tục giống nhau, bộ phát sẽ tự động bổ sung một bít nghịch đảo cuối cùng Bên nhận sẽ phát hiện ra bít được nhồi và tái tạo thông tin ban đầu Việc nhồi bít không được thực hiện với các phần còn lại của khung dữ liệu và khung yêu cầu dữ liệu, cũng như với các khung lỗi và khung quá tải Cuối cùng, dãy bít được dãy bít được

mã hóa theo phương pháp NRZ, có nghĩa là trong suốt một chu kỳ bít, mức tín hiệu hoặc là trội hoặc là lặn

1.3.1 ơ đ kết n i c c trạm trong mạng C

Hình 1.16 inh họa sự liên ết

về m t điện học của các trạm trong mạng

Hình 1.17 Sơ đồ kết nối các nút trong mạng CAN

1.3.1.10 Ứng dụng mạng C trên hệ th ng điện ô tô

a.Tổng quan

Mạng truyền thông đa chiều (Mutiplex) sử dụng trên xe ô tô được SAE định nghĩa bao gồm ba lớp (class): lớp A, lớp B, lớp C Trong đó:

Lớp A (class A): Mục đích làm giảm dây dẫn tín hiệu truyền nhận giữa các

nút bằng cách các tín hiệu trao đổi giữa các nút được truyền trên một đường bus chung Thay vì sử dụng các đường dây riêng rẽ để liên kết các nút như trước đây

Lớp B (class B): Được sử dụng ở những nơi mà dữ liệu được truyền giữa

các nút để loại bỏ sự lặp lại các cảm biến hoặc các thành phần khác của hệ

thống Các nút (node) này của hệ thống thông tin đa chiều tồn tại ở dạng các modul chuẩn trong quy định của điện thân xe

Lớp C (class C): Được sử dụng ở những nơi mà tín tốc độ đường truyền

cao, đặc biệt liên quan tới hệ thống điều khiển thời gian thực (real-time control system) Như điều khiển động cơ và phanh ABS Dữ liệu được gửi trên bus tín hiệu nhằm tập trung quá trình điều khiển và giảm dây dẫn

Chú ý:

Quy đinh, lớp A là lớp con của lớp B, lớp B là lớn con của lớp C

b Quy định cho 3 lớp của điện ô tô

Các bức điện trong mạng điện ô tô là ngắn ( 3 đến 12 byte) như chỉ ra trong hình 4.1, bao gồm ba phần: Header, Data (thông tin được gửi đi) và Error Detection (phương pháp kiểm lỗi)

Hình 1.18 Cấu trúc bức điện

Bức điện này được chuyển thành ba lớp khác nhau và có các yêu cầu riêng

c Một số hình ảnh thực tế về mạng CAN

Hình 1 19 Dây CAN trên xe tải nhỏ B

Hình 1.20 Dây dẫn trên xe Sprinter Hình 1.21 Dây dẫn trên xe SPrinter MB

W203

1.3.2 Mã chìa khóa chống trộm

1.3.2.1 Khái quát

Hệ thống mã hoá khoá

động cơ là một hệ thống chống

trộm cho xe Hệ thống này ngăn

không cho động cơ khởi động

bằng cách ngăn cản quá trình

đánh lửa và phun nhiên liệu khi

bất kỳ một chìa khoá nào không

phải là chìa khoá có mã ID* đã

được đăng ký trước Khi đặt chế

độ cho hệ thống mã hoá khoá

1.3.2.2 Chức năng

a Chức năng xác lập/bỏ chế độ của hệ thống mã hoá khoá động cơ

- Xác lập chế độ cho hệ

thống mã hóa động cơ

Thời điểm rút chìa khoá

điện ra khỏi ổ khoá điện hoặc

20 giây sau khi xoay chìa khoá

điện về vị trí “ACC” hoặc

“LOCK”, hệ thống mã hoá

khoá động cơ được xác lập việc

đánh lửa khởi động và phun

nhiên liệu không thể thực hiện

Hình 1.23 Chức năng hệ thống mã chìa hóa

chống trộm

được

- Bỏ chế độ mã hóa cho động cơ

Khi cắm chìa khoá điện ổ khoá thì ECU khoá động cơ và chíp mã chìa khoá nằm trong chìa khoá bắt đầu giao tiếp với nhau

Sau khi được giao tiếp bắt đầu, nếu mã khởi động đăng ký trong ECU khoá động

cơ và trong chíp mã chìa của nó trùng hợp nhau hai lần liên tục, thì chế độ của

hệ thống mã hoá khoá động cơ được huỷ bỏ làm cho hệ thống đánh lửa bắt đầu làm việc và nhiên liệu được phun vào động cơ Kết qủa là động cơ có thể khởi động được

b Chức năng đăng kí

- Chức năng đăng ký mã khoá gồm có chức năng đăng ký tự động, đăng

ký bổ sung và xoá bỏ má khoá

- Chức năng đăng ký mã khoá gồm có chức năng đăng ký tự động, đăng

ký bổ sung và xoá bỏ má khoá

* Đăng kí mã hóa lần đầu:

Đây là một hệ thống để đăng

ký tự động mã chìa khóa (mã chìa

chính và mã chìa phụ) khi thay thế

ECU khoá động cơ

Sau khi thay thế ECU khoá

động cơ, bật khoá điện lên vị trí ON

làm cho đèn chỉ báo nhấp nháy

Trong điều kiện đó, tra chìa khoá

chính và chìa khoá phụ vào ổ khoá

đánh lửa để tự động đăng ký mã

chìa vào ECU Hình 1.24 Đăng í mã chìa hóa lần đầu

* Chức năng mã chìa bổ sung:

Đây là chức năng thực hiện

việc đăng ký bổ sung mã chìa mới

sung đối với loại điều khiển bằng

ECU khoá động cơ Phương pháp

đăng ký này được thực hiện nhờ vận

hành khoá điện và thao tác đóng/mở

cửa xe phía người lái

Hình 1.25 Đăng í mã chìa hóa bổ sung

BÀI 2 HỆ THỐNG THÔNG TIN TRÊN Ô TÔ 2.1 TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG

2.1.1 Tổng quan về hệ thống

Hệ thống thông tin trên xe bao gồm: các bảng đồng hồ (tableau), màn hình

và các đèn báo giúp tài xế và người sửa chữa biết được thông tin về tình trạng hoạt động của các hệ thống chính trong xe

Thông tin có thể truyền đến tài xế qua 2 dạng: tương tự (tableau kim) và số

(tableau hiện số)

Trên một số loại xe người ta cũng dùng tiếng nói để truyền thông tin đến tài xế

Hình 2.1 Tableau loại thường và loại hiện số

Đèn báo hiệu

và đèn cảnh

báo

Đồng hồ tốc độ động

cơ

Đèn báo rẽ Đồng hồ

Đồng hồ nhiệt độ

nước làm mát Đèn báo

chế độ pha

Đồng hồ nhiên liệu

A- Báo áp lực nhớt C- Báo nhiệt độ nhớt E: Các đèn báo G- Tốc độ động cơ

Hình 2.2 Các loại đồng hồ chỉ thị bằng kim và các ký hiệu trên bảng đồng hồ

2.1.2 Cấu trúc tổng quát của hệ thống

Hệ thống thông tin bao gồm các loại đồng hồ sau:

2.1.2.1 Đ ng h t c độ xe (speedometer)

Đồng hồ tốc độ xe dùng để hiển thị tốc độ xe chạy theo kilomet hoặc dặm

(mile) Nó thường được tích hợp với đồng hồ đo quãng đường (odometer) để báo quãng đường xe đã đi từ lúc xe bắt đầu hoạt động và đồng hồ hành trình (tripmeter) để đo các khoảng cách ngắn giữa điểm đi và điểm đến

Đèn báo lỗi (điều khiển

Đèn báo có cửa chưa

Chỉ thị nhiệt độ nước làm Mát động cơ

2.1.2.6 Đ ng h báo nhiên liệu

Chỉ thị mức nhiên liệu có trong thùng chứa

Báo rẽ phải hay trái

2.1.2.11 Đèn b o nguy hoặc ưu tiên

Đèn này được bật khi muốn báo nguy hoặc xin ưu tiên Lúc này cả hai bên đèn rẽ phải và trái sẽ chớp

Báo có cửa chưa được đóng chặt

2.1.2.15 Đèn b o lỗi của các hệ th ng điều khiển

Phanh chống hãm cứng ABS, hệ thống điều khiển động cơ CHECK ENGINE, hệ thống kiểm soát lực kéo TRC

2.1.2.16 Đèn b o vị trí tay s của hộp s tự động: P-R-N-D-1-2

2.1.3 Phân loại và yêu cầu của hệ thống

2.1.3.1 Phân loại

Hệ thống thông tin trên ôtô có hai dạng:

a Thông tin dạng tương tự

Thông tin dạng tương tự (analog) trên ôtô thường hiển thị thông qua các

loại đồng hồ chỉ báo bằng kim

b Thông tin dạng s

Thông tin dạng số: (digital) sử dụng các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và tính toán dựa trên các tín hiệu này để xác định tốc độ xe, rồi hiển thị chúng ở dạng số hay các đồ thị dạng cột

Hình 2.3 Sơ đồ mạch của một tablô loại tương tự

2.2 THÔNG TIN DẠNG TƯƠNG TỰ (Analog)

Hệ thống thông tin dạng tương

tự bao gồm các đồng hồ dạng kim

và các đèn báo để kiểm tra và theo

dõi hoạt động của một số bộ phận

quan trọng của động cơ cũng như

toàn xe

Hình 2.4 Tablô dạng tương tự với chỉ thị bằng

kim

Trong hệ thống thông tin loại này thường có các đồng hồ dưới đây:

2.2.1 Đồng hồ và cảm biến báo áp suất dầu

Đồng hồ áp suất nhớt báo áp suất nhớt trong động cơ giúp phát hiện hư hỏng trong hệ thống bôi trơn Đồng hồ áp suất nhớt thường là loại đồng hồ kiểu lưỡng kim

2.2.1.2 Đ ng h áp suất nhớt kiểu lưỡng kim

a Cấu tạo: Cấu tạo của đồng hồ được trình bày trên hình 2.5

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo đồng hồ áp suất dầu bơi trơn động cơ (nhớt)

Nguyên lý hoạt động: khi cho dịng điện đi qua một phần tử lưỡng kim được chế tạo bằng cách liên kết hai loại kim loại hoặc hợp kim cĩ hệ số giãn nở nhiệt khác nhau khiến phần tử lưỡng kim cong khi nhiệt tăng Đồng hồ bao gồm một phần tử lưỡng kim kết hợp với một dây may so (nung) Phần tử lưỡng kim

cĩ hình dạng như hình 2.6 Phần tử lưỡng kim bị cong do ảnh hưởng của nhiệt

độ mơi trường khơng làm sai đồng hồ

b Hoạt động:

Hình 2.6 Hoạt động của phần tử lưỡng kim

A

(Không sai số)

Bị cong bởi dòng điện

Phần tử lưỡng kim Bộ tạo áp suất dầu

Phần tử lưỡng kim

Màng Tiếp điểm

Cảm biến áp suất dầu Dây may so

Dây may so

Hình 2.7 Hoạt động của đồng hồ nhiệt điện khi áp suất nhớt thấp/nhỏ

Hình 2.8 Hoạt động của đồng hồ nhiệt điện khi áp suất nhớt cao

Áp suất nhớt thấp/khơng cĩ áp suất nhớt

Phần tử lưỡng kim ở cảm biến áp suất nhớt cĩ gắn một tiếp điểm Độ dịch chuyển của kim đồng hồ tỉ lệ với dịng điện chạy qua dây may so Khi áp suất nhớt bằng khơng, tiếp điểm mở,

khơng cĩ dịng điện chạy qua khi bật

cơng tắc máy Vì vậy, kim vẫn chỉ

khơng

Khi áp suất nhớt thấp, màng đẩy tiếp

điểm làm nĩ tiếp xúc nhẹ, nên dịng

điện chạy qua dây may so của cảm

biến Vì lực tiếp xúc của tiếp điểm

yếu, tiếp điểm sẽ lại mở ra do phần tử

lưỡng kim bị uốn cong do nhiệt sinh

ra Tiếp điểm sẽ mở ra sau một thời

gian rất ngắn cĩ dịng điện chạy qua nên nhiệt độ của phần tử lưỡng kim trên đồng hồ khơng tăng và nĩ bị uốn ít Vì vậy, kim sẽ lệch nhẹ

Áp suất nhớt cao

Khi áp suất nhớt tăng, màng đẩy tiếp điểm mạnh hơn, nâng phần tử lưỡng kim lên Vì vậy, dịng điện sẽ chạy

qua lưỡng kim trong một thời gian

dài Tiếp điểm sẽ chỉ mở khi phần tử

lưỡng kim uốn lên trên Dịng điện

chạy qua đồng hồ áp suất nhớt trong

thời gian dài cho đến khi tiếp điểm

của cảm biến áp suất nhớt mở Nhiệt

độ phần tử lưỡng kim phía đồng hồ

tăng làm tăng độ cong của nĩ, khiến

kim đồng hồ lệch nhiều Như vậy, độ

cong của phần tử lưỡng kim trong

đồng hồ tỉ lệ với độ cong của phần tử lưỡng kim trong cảm biến áp suất nhớt

Công tắc máy

Accu

Đồng hồ báo áp suất dầu

Cảm biến áp suất dầu

Không có áp suất dầu

Công tắc máy

Accu

Đồng hồ báo áp suất dầu

Cảm biến áp suất dầu

Áp suất dầu cao

2.2.1.3.Đ ng h áp suất nhớt loại từ điện

a Cấu tạo: Cấu tạo đồng hồ loại này được trình bày trên hình 1.9

Hình 2.9 Đồng hồ áp suất nhớt loại từ điện

11- Lá đồng tiếp điện 12- Dây dẫn đồng 13- Lò xo

14- Cần hạn chế im đồng hồ

15- Rãnh cong

16 và 20- Nam châm vĩnh cửu

17- Khung chất dẻo 18- Kim

19- Vỏ thép

R cb - Điện trở của cảm biến

b Hoạt động:

Khi ngắt công tắc máy, kim lệch về phía vạch 0 trên thang đồng hồ Kim đồng hồ được giữ ở vị trí này do lực tác dụng tương hỗ giữa hai nam châm vĩnh cửu 6 và 20

Khi bật công tắc máy, trong các cuộn dây của đồng hồ và cảm biến xuất hiện những dòng điện chạy theo chiều mũi tên như hình vẽ 2.9.a và 2.9.c Cường độ dòng điện, cũng như từ thông trong các cuộn dây phụ thuộc vào vị trí con trượt trên biến trở 10 Cường độ dòng điện cực đại trong mạch đồng hồ và cảm biến

0,2A

Khi trong buồng áp suất 1 của bộ cảm biến có trị số áp suất P = 0 thì con

trượt 8 nằm ở vị trí tận cùng bên trái của biến trở 10 (theo vị trí của hình vẽ), tức

là điện trở Rcb có giá trị cực đại Khi đó cường độ dòng điện trong cuộn W 1 sẽ

cực đại, còn trong các cuộn dây W 2 và W3 cực tiểu Từ thông 1 và 2 của các

cuộn W 1 và W 2 tác dụng ngược nhau, nên giá trị và chiều từ thông của chúng xác định theo hiệu 1 - 2

Từ thông 3 do cuộn dây W3 tạo ra sẽ tương tác với hiệu từ thông 1 - 2

dưới một góc lệch 90 o

Từ thông tổng  của cả 3 cuộn dây sẽ xác định theo qui

luật cộng vectơ  sẽ định hướng quay và vị trí của đĩa nam châm 16, cũng có nghĩa là xác định vị trí của kim đồng hồ trên thang số

Khi bật công tắc mà áp suất trong buồng 1 bằng 0 thì từ thông tổng  sẽ hướng dĩa nam châm trục quay đến vị trí sao cho kim đồng hồ chỉ vạch 0 của thang số Khi áp suất trong buồng 1 tăng, màng 4 càng cong lên, đẩy đòn bẩy 6 quay quanh trục của nó Đòn bẩy thông qua vít 7 tác dụng lên con trượt 8 làm cho nó dịch chuyển sang phải Trị số điện trở của biến trở (hay Rcb) giảm dần,

do đó cường độ dòng điện trong các cuộn dây W 1 và W 2 cũng như từ thông do chúng sinh ra 1 và 2 tăng lên Trong khi đó, dòng điện trong cuộn dây W 3 và

từ thông 3 của nó giảm đi Trong trường hợp này, giá trị và hướng của từ thông tổng  thay đổi, làm cho vị trí của đĩa nam châm 16 cũng thay đổi và kim đồng

hồ sẽ lệch về phía chỉ số áp suất cao

Trong trường hợp áp suất P = 10 kg/cm 2, con trượt sẽ ở vị trí tận cùng bên phải

của biến trở 10, tức là điện trở của cảm biến R cb = 0 (biến trở bị nối tắt) thì cuộn dây W 1 cũng bị nối tắt và dòng điện trong cuộn dây sẽ bằng 0, kim đồng hồ sẽ lệch về phía phải của thang số

2.2.2 Đồng hồ nhiên liệu

Đồng hồ nhiên liệu có tác dụng báo cho người tài xế biết lượng xăng (dầu)

có trong bình chứa Có hai kiểu đồng hồ nhiên liệu, kiểu điện trở lưỡng kim và kiểu cuộn dây chữ thập

2.2.2.1 Đ ng h nhiên liệu kiểu điện trở lưỡng kim

Một phần tử lưỡng kim được gắn ở đồng hồ chỉ thị và một biến trở trượt kiểu phao được dùng ở cảm biến mức nhiên liệu

Biến trở trượt kiểu phao bao gồm một phao dịch chuyển lên xuống cùng với mức nhiên liệu Thân bộ cảm nhận mức nhiên liệu có gắn với điện trở trượt,

và đòn phao nối với điện trở này Khi phao dịch chuyển, vị trí của tiếp điểm trượt trên biến trở thay đổi làm thay đổi điện trở Vị trí chuẩn của phao để đo được đặt hoặc là vị trí cao hơn hoặc là vị trí thấp hơn của bình chứa Do kiểu đặt

ở vị trí thấp chính xác hơn khi mức nhiên liệu thấp, nên nó được sử dụng ở những đồng hồ có dãi đo rộng như đồng hồ hiển thị số

Khi bật công tắc máy ở vị trí ON, dòng điện chạy qua bộ ổn áp và dây may

so trên đồng hồ nhiên liệu và được tiếp mass qua điện trở trượt ở bộ cảm nhận mức nhiên liệu Dây may so trong đồng hồ sinh nhiệt khi dòng điện chạy qua làm cong phần tử lưỡng kim tỉ lệ với cường độ dòng điện Kết quả là kim được nối với phần tử lưỡng kim lệch đi một góc

Hình 2.10 Bộ cảm nhận mức nhiên liệu dạng biến trở trượt kiểu phao

Khi mức nhiên liệu cao, điện trở của biến trở nhỏ nên cường độ dòng điện chạy qua lớn Do đó, nhiệt được sinh ra trên dây may so lớn và phần tử lưỡng kim bị cong nhiều làm kim dịch chuyển về phía chữ F (Full) Khi mực xăng thấp, điện trở của biến trở trượt lớn nên chỉ có một dòng điện nhỏ chạy qua Do đó phần tử lưỡng kim bị uốn ít và kim dịch chuyển ít, kim ở vị trí E (empty)

Hình 2.11 Đồng hồ nhiên liệu kiểu điện trở lưỡng kim

Ổn áp:

Độ chính xác của đồng hồ kiểu điện trở lưỡng kim bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điện áp cung cấp Sự tăng hay giảm điện áp trên xe sẽ gây ra sai số chỉ thị trong đồng hồ nhiên liệu Để tránh sai số này, một ổn áp lưỡng kim được gắn trong đồng hồ nhiên liệu để giữ áp ở một giá trị không đổi (khoảng 7V)

Ổn áp bao gồm một phần tử lưỡng kim có gắn tiếp điểm và dây may so để nung nóng phần tử lưỡng kim Khi công tắc ở vị trí ON, dòng điện đi qua đồng

hồ nhiên liệu và đồng hồ nhiệt độ nước làm Mát qua tiếp điểm của ổn áp và phần tử lưỡng kim Cùng lúc đó, dòng điện cũng đi qua may so của ổn áp và nung nóng phần tử lưỡng kim làm nó bị cong Khi phần tử lưỡng kim bị cong, tiếp điểm mở và dòng điện ngừng chạy qua đồng hồ nhiên liệu và đồng hồ nhiệt

độ nước làm Mát Khi đó, dòng điện cũng ngừng chạy qua dây may so của ổn

áp Khi dòng điện ngừng chạy qua dây may so, phần tử lưỡng kim sẽ nguội đi và tiếp điểm lại đóng

Nếu điện áp accu thấp, chỉ có một dòng điện nhỏ chạy qua dây may so và dây may so sẽ nung nóng phần tử lưỡng kim chậm hơn, vì vậy tiếp điểm mở

Tiếp điểm ổn áp

Cảm biến mức nhiên liệu

Cảm biến nhiệt độ nước Đồng hồ báo mức nhiên liệu

Đồng hồ báo nhiệt độ nước

chậm Điều đĩ cĩ nghĩa là tiếp điểm sẽ đĩng trong một thời gian dài Ngược lại, khi điện áp accu cao, dịng điện lớn chạy qua tiếp điểm làm tiếp điểm đĩng trong khoảng một thời gian ngắn

Trong thực tế, ta cĩ thể sử dụng IC 7807 cho mục đích ổn áp

Hình 2.12 Hoạt động của đồng hồ kiểu điện trở lưỡng kim

khi tiếp điểm ổn áp đĩng/mở

2.2.2.2 Đ ng h nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập

Đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập là một thiết bị điện từ trong đĩ các cuộn dây được quấn bên ngồi một rotor từ theo bốn hướng, mỗi hướng lệch nhau 90o Khi dịng điện qua cuộn dây bị thay đổi bởi điện trở của cảm biến mức nhiên liệu, từ thơng được tạo ra trong cuộn dây theo bốn hướng thay đổi làm rotor từ quay và kim dịch chuyển

Khoảng trống phía dưới rotor được điền đầy silicon để ngăn khơng cho kim dao động khi xe bị rung và kim khơng quay về vị trí E khi tắt cơng tắc máy

Hình 2.14 Cấu tạo đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập

Các cuộn dây

Rơto (nam châm)

Dầu Silicon

Hướng quấn của cuộn L1

Hướng quấn của cuộn L3

Hướng quấn của cuộn L4

Hướng quấn của cuộn L2

Công

tắc máy

Tiếp điểm ổn áp

Bộ cảm nhận mức nhiên liệu

Bộ cảm nhận nhiệt độ nước Đồng hồ báo mức nhiên liệu

Đồng hồ báo nhiệt độ nước

Tiếp điểm ổn áp đóng

Tiếp điểm ổn áp

Bộ cảm nhận mức nhiên liệu

Bộ cảm nhận nhiệt độ nước Đồng hồ báo mức nhiên liệu

Đồng hồ báo nhiệt độ nước

Tiếp điểm ổn áp mở

Accu

E

C F

H

Đặc điểm của đồng hồ kiểu cuộn dây chữ thập (so sánh với kiểu lưỡng kim):

trường sinh ra trên mỗi

cuộn dây làm rotor từ

quay và kim dịch

chuyển

Cuộn L1 và L3 được quấn trên cùng một trục nhưng ngược hướng nhau, cuộn L2

và L4 được quấn ở trục kia lệch 90o so với trục L1, L3 (L2 và L4 cũng được quấn ngược chiều nhau)

Khi cơng tắc ở vị trí ON, dịng điện chạy theo hai đường:

- Accu L1 L2  cảm biến mức nhiên liệu  mass

mức nhiên liệu nhỏ, nên cĩ một dịng

điện lớn chạy qua cảm biến mức nhiên

liệu và chỉ cĩ một dịng điện nhỏ chạy

qua L3 và L4 Vì vậy từ trường sinh ra

bởi L3 và L4 yếu Từ trường hợp bởi

L1, L2, L3 và L4 như hình 2.15

Hình 2.15 Từ trường tổng khi thùng

nhiên liệu đầy

Khi thùng cịn một nửa nhiên liệu:

Điện trở cảm biến mức nhiên liệu

tăng nên dịng điện qua L3 và L4 tăng

Tuy nhiên, do số vịng dây của cuộn L3

rất ít nên từ trường sinh bởi L3 cũng rất Hình 2.16 Từ trường tổng hi thùng

Từ trường tổng

L1

L4

L3 L2

Từ trường tổng

L1

L4

L3 L2

Đồng hồ báo nhiên liệu

Khoá điện

Bộ cảm nhận mức nhiên liệu Accu

L4 L3

Vs

L2 L1

Hình 2.14 Hoạt động của đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập