Chơng 5 Hệ THốNG KIểM TRA Và THEO DõI

Chơng 5

Hệ THốNG KIểM TRA Và THEO DõI
5.1. Khái quát chung
Hệ thống kiểm tra và theo dõi trên xe dùng để kiểm tra, theo dõi về chế độ làm
việc của các phần tử và các hệ thống chính trên ôtô nh : vận tốc, tốc độ quay của trục
khuỷu động cơ, áp suất dầu bôi trơn, dòng điện nạp cho ắc quy, nhiệt độ nớc làm mát,
mức nhiên liệu trong thùng .... Các thông tin này đợc chỉ báo qua góc quay của kim
đồng hồ chỉ thị, bằng chỉ thị số hoặc bằng ánh sáng của các đèn mầu. Các đồng hồ và
đèn báo đợc đặt trên bảng đồng hồ trớc mặt lái xe.
Yêu cầu cơ bản đối với các đồng hồ đo trên xe là có cấu trúc đơn giản, độ bền
cơ học cao, ít nhạy cảm đối với sự thay đổi của điện áp.
Các đại lợng cần đo và kiểm soát trên xe phần lớn là các đại lợng không điện.
Để đo các đai lợng không điện cần có sự chuyển đổi chúng thành các đại lợng điện.
Khi đó, tất cả các quá trình gia công, xử lý tín hiệu tiếp theo có thể sử dụng các môđun
tiêu chuẩn dùng cho tín hiệu điện. Nh vậy, quá trình đo và giám sát có thể thực hiện
trên khoảng cách lớn, quán tính nhỏ và tiện cho việc xây dựng các tổ hợp đo và điều
khiển, tự động hóa các quá trình chẩn đoán kỹ thuật.
Hệ thống đo các đại lợng không điện, về cơ bản cấu trúc thờng gồm 2 phần
riêng biệt: phần cảm biến và phần chỉ thị nối với nhau bằng dây dẫn. Phần cảm biến
chứa các phần tử nhạy cảm, thực hiện phép biến đổi của một đại lợng không điện
thành đại lợng điện. Nh vậy cảm biến có hai chức năng là cảm nhận đợc sự thay đổi
của đại lợng đo và biến đổi chúng thành đại lợng điện.
Các biến đổi chúng ta thờng gặp là biến đổi điện trở, biến đổi điện cảm, biến đổi
điện dung, biến đổi pin nhiệt điện, biến đổi lỡng kim có biến dạng tỷ lệ với nhiệt độ,
biến đổi kiểu màng đàn hồi.
Phần chỉ thị gồm sơ đồ đo, các cơ cấu đo và bộ phận chỉ thị.
Các đồng hồ đo trên xe đợc cung cấp điện từ mạng điện chung của xe, điện áp của
mạng thờng thay đổi vì thế các cơ cấu đo trên xe thờng sử dụng loại ít nhạy cảm với sự
thay đổi của điện áp. Trên hình 5.1 giới thiệu hai kiểu bảng đồng hồ và đèn cảnh báo
thờng dùng trên ô tô hiện nay.

119


5.2. đồng hồ đo tốc độ và hành trình
Đồng hồ đo tốc độ và hành trình trên xe giúp cho ngời lái xe kiểm soát đợc tốc
độ của xe và quãng đờng xe đã đi đợc.
Đồng hồ tốc độ và hành trình trên xe làm việc trên hai nguyên lý chính: Nguyên
lý cảm ứng và nguyên lý tơng tác điện từ. Phần truyền động kết nối giữa phần đo và
phần cần đo có thể thực hiện bằng trục mềm hoặc truyền động điện.
5.2.1 Đồng hồ đo tốc độ, hành trình dẫn động bằng trục mềm
1. Cấu tạo: Đồng hồ loại này gồm 2 khối (khối đo tốc độ và khối đo hành trình) đặt
chung trong một vỏ.
Nam châm vĩnh cửu (5) gắn chặt trên trục (1) và quay nhờ trục mềm ( bằng dây
cáp) dẫn từ trục thứ cấp hộp số đến. Để giảm bớt sai số của đồng hồ khi nhiệt độ thay
đổi, ngời ta dùng Sun từ (4) (cân bằng nhiệt). Chụp nhôm (6) gắn trên trục của kim
đồng hồ (9), đợc cân bằng bởi lò xo (8). Vành chắn từ (7) để tăng từ thông qua chụp
nhôm (6) nhằm tăng độ nhạy của đồng hồ. Cơ cấu trục vít, bánh vít (11,12) dùng để
truyền động lên bộ phận thống kê quãng đờng xe chạy. Trục 1 đợc bôi trơn bằng dầu
thấm ở miếng dạ (2), còn lỗ tra dầu đợc đóng kín bằng nắp (3).
2. Nguyên lý làm việc
Khi ôtô vận hành, mô men đợc truyền từ trục thứ cấp hộp số, qua cặp bánh răng
và trục mềm, làm trục (1) và nam châm vĩnh cửu (5) quay. Khi nam châm (5) quay, từ
thông của nó biến thiên qua chụp nhôm (6), sinh ra sức điện động do dòng điện fucô
trong chụp nhôm. Từ trờng của dòng điện fucô tác dụng tơng hỗ với từ trờng của nam
châm (5), làm chụp (6) quay cùng chiều với nam châm (5), kéo theo kim (9) dịch
chuyển chỉ vận tốc tơng ứng của ôtô ( tính bằng km/h). Khi mômen cản do lò xo sinh
ra bằng mômen điện từ thì chụp nhôm dừng lại.
Phần đo hành trình của đồng hồ đợc xây dựng trên cơ sở bộ đếm cơ khí dùng
truyền động bánh răng với tỷ số truyền giữa các hàng chỉ thị là 10:1. Các hàng số đặt

trên tang trống của trục đo đồng hồ. Bộ đếm đợc dẫn động từ trục vào qua bộ truyền
trục vít bánh vít (11,12). Tỷ số truyền của bộ truyền đợc chọn sao cho khi tốc độ của
120


xe là 60km/giờ thì tang trống số đầu tiên (tơng ứng hàng trăm mét) sẽ quay đợc 1 vòng
(tơng ứng đờng đi là 1km).
5.2.2 Đồng hồ đo tốc độ dùng mạch đo điện tử
Trong thời gian hiện nay, ngời ta sử dụng khá phổ biến các cảm biến và đồng hồ
đo tốc độ, dựa trên việc biến đổi tần số xung của tín hiệu điện xuất hiện trong mạch sơ
cấp của hệ thống đánh lửa, khi đóng ngắt mạch sơ cấp trong quá trình đánh lửa.
Mạch gồm các khối: Khối khởi tạo xung; Mạch dao động; Bộ ổn áp; Cơ cấu
đo từ điện (M). Trên hình 5.3 là sơ đồ nguyên lý của đồng hồ đo tốc độ dùng mạch đo
điện tử.
Mạch ổn áp gồm một điốt ổn áp silic V 5 và điện trở gánh R11. Khối khởi tạo
xung gồm điện trở R1, R2 các tụ điện C1, C2, C3, C4 và điốt V3. Khối khởi tạo xung mắc
song song với bộ ngắt điện của hệ thống đánh lửa, nó thực hiện việc biến đổi dao động
hình sin tắt dần thành các xung ứng với nửa chu kỳ dơng.
Bộ dao động dùng 2 transistor V1, V2 với phản hồi cực phát qua R5 (phản hồi
cứng) và phản hồi mềm cực góp qua tụ C 5. Trong mạch cực góp V1 có điện trở điều
chỉnh R7, điện trở bù nhiệt R3, R4 nối tiếp với cơ cấu đo M (loại từ điện). Điốt V 4 bảo
đảm cho dòng đợc liên tục trong cơ cấu đo. Trong mạch còn có điện trở tải R 9 của V2
các điện trở R6, R8, R10 và tụ điện C6 xác định điểm làm việc của Transistor.
Khi cấp điện cho mạch đo, transistor V 2 sẽ ở trạng thái bão hòa (dòng bazơ qua
R10, R11). Tụ điện C6, C5 đợc nạp theo mạch: R7 cơ cấu đo M R4 C5 V2 (BE)
R5. Lúc này V1 ở trạng thái khóa. Khi ngắt mạch sơ cấp trong hệ thống đánh lửa,
một xung điện đợc tạo ra đa tới transistor V1 làm nó chuyển sang trạng thái mở bão
hòa. Do mạch phản hồi nên V2 khóa lại. Thời gian V2 ở trạng thái khóa phụ thuộc vào
sự phóng điện của tụ C5 theo mạch: V1 R5 V5 R10.
Việc chuyển transistor V 2 về lại trạng thái mở xảy ra ở thời điểm khi điện

áp trên tụ C 5 (cũng chính là điện áp trên tiếp giáp phát góp của transistor V 1 ) đạt
giá trị ngỡng khóa của V 1. Nh vậy, thời gian transistor V 1 ở trạng thái bão hòa
(t 1) khi tần số chuyển mạch của mạch sơ cấp thay đổi sẽ không đổi. Nó đ ợc xác
định theo mạch phóng của C 5. Ngời ta tính đợc giá trị trung bình của dòng điện
qua cơ cấu đo M và cho thấy góc quay của kim đồng hồ đo tỉ lệ với tốc độ động
cơ.
121


5.3. Đồng hồ đo dòng điện (Am pe kế)
Ampe kế dùng để theo dõi trị số dòng điện nạp cho ắc qui, khi máy phát đã
phát điện và theo dõi trị số dòng điện phóng từ ắc qui cho các phụ tải khi máy phát cha
phát điện.
1. Cấu tạo
Đồng hồ đo dòng điện có nhiều loại, hình 5.4 giới thiệu sơ đồ nguyên lý của
đồng hồ có nam châm cố định.
Hình 5.4. Sơ đồ nguyên lý đồng hồ đo dòng điện loại nam châm cố định
1- Kim đồng hồ; 2- Trục kim; 3- Thanh thép non; 4- Nam châm vĩnh cửu; 5- Các cực
từ; 6-Thanh dẫn; 7- Mặt đế; 8- Mặt đồng hồ; 9- Cọc bắt dây; 10- ắc qui; 11- Máy phát
điện ; 12- Các phụ tải.
Thanh dẫn (6) bằng nhôm hoặc đồng, mắc nối tiếp vào mạch điện cần đo. Kim
đồng hồ (1) lắp trên trục (2) cùng với thanh thép non (3). Nam châm vĩnh cửu (4) với
các cực từ (5) đặt cố định, song song gần miếng thép non. Bảng đồng hồ (8) chia theo
đơn vị Am pe, một phía có giá trị (+) chỉ dòng điện nạp cho ắc quy, phía đối diện có
giá trị (-) chỉ dòng phóng của ắc quy.
b. Nguyên lý làm việc
- Khi không có dòng điện đi qua thanh dẫn (6), do tác dụng của nam châm vĩnh
cửu với thanh thép non (nam châm gây nhiễm từ cho thanh thép non, với các cực từ
ngợc dấu nhau), làm cho kim đồng hồ vẫn chỉ vị trí số 0.
- Khi có dòng điện đi qua thanh dẫn (6), xung quanh thanh dẫn sinh ra từ trờng.

Tác dụng tơng hỗ của từ trờng nam châm vĩnh cửu với từ trờng của dòng điện trong
thanh dẫn sẽ tác dụng vào thanh thép non, làm cho kim đồng hồ lệch đi một góc. Dòng
điện đi qua thanh dẫn càng lớn, kim lệch càng nhiều và trị số đọc đợc càng lớn. Nếu
thay đổi dòng điện đi vào thanh dẫn, kim đồng hồ sẽ chỉ về phía ngợc lại. Nếu kim
lệch về phía () thì dòng điện từ ắc qui cung cấp cho phụ tải. Nếu kim lệch về phía
(+) thì dòng điện từ máy phát nạp cho ắc qui.
5.4 Đồng hồ báo mức nhiên liệu
5.4.1. Nhiệm vụ
Đồng hồ báo mức nhiên liệu giúp ngời sử dụng xác định lợng nhiên liệu còn lại
trong thùng, do đó có thể ớc tính quãng đờng xe chạy thêm mà không phải rót bổ xung
nhiên liệu.
5.4.2. Đồng hồ báo mức nhiên liệu loại điện từ
1. Cấu tạo
122


Đồng hồ báo mức nhiên gồm có 2 bộ phận là cảm biến báo và phần đồng hồ chỉ
thị. Phần đồng hồ đợc lắp trên bảng đồng hồ ( bảng táp lô) phía trớc ngời lái, còn bộ
cảm biến đợc lắp trong thùng chứa (hình 5.5)
Hình 5.5. Đồng hồ báo mức nhiên liệu loại điện từ.
1,3- Cuộn dây điện từ; 2- Lõi quay; 4- Cuộn dây của biến trở; 5- Con trợt;
6- Phao; 7- Vỏ cảm biến.
Phần đồng hồ:
Gồm hai khung từ (1,3) bố trí sao cho lõi thép của chúng vuông góc với nhau. Trên
lõi thép của các khung từ có quấn các cuộn dây điện từ, đấu nh hình vẽ. Trong khoảng
không gian đối diện với hai lõi thép có đặt lõi quay (2) bằng thép non, gắn chặt với
kim đồng hồ và quay trên ổ đỡ.
Bộ cảm biến:
Gồm hộp kín (7) lắp ở thùng nhiên liệu, trong đó có đặt cuộn dây điện trở (4) một
đầu nối mát, còn đầu kia nối qua vít bắt với đầu dây của đồng hồ. Con trợt (5) gắn liền

trục với phao (6) và có thể xoay quanh chốt quay.
2. Nguyên lý làm việc
Khi khoá điện (Kđ) đóng, dòng điện từ ắc quy qua cuộn (1) rồi phân nhánh ra
cuộn dây (3) và phần điện trở của biến trở 4 (giả sử con trợt ở một vị trí trung gian nào
đó). Dòng điện trong các cuộn dây (1), (3) và từ thông do chúng sinh ra sẽ thay đổi tuỳ
thuộc vào vị trí của biến trở con trựơt, tức là tuỳ thuộc vào mức nhiên liệu trong thùng
chứa. Từ thông của hai cuộn dây (vuông góc nhau) tạo thành từ thông tổng xác
định theo quy luật hình bình hành. Từ thông này sẽ tác dụng lên lõi quay và hớng
cho lõi quay, quay tơng ứng với vị trí của véc tơ kéo theo kim đồng hồ quay đến
một vị trí nhất định nào đó, tơng ứng với mức nhiên liệu có trong thùng.
* Khi nhiên liệu trong thùng chứa đầy: (ứng với vị trí phao 6 vẽ chấm khuất
theo hình 5.5), con trợt nằm ở vị trí tận cùng bên phải của cuộn dây (4). Bộ cảm biến
lúc này có điện trở lớn nhất, còn dòng điện trong nhánh cuộn dây (3) có trị số đủ lớn
khiến cho từ thông của nó có giá trị gần bằng từ thông do cuộn dây (1) sinh ra. Do đó
lõi thép (2) bị kéo về vị trí trung gian, còn kim chỉ ở vạch F (đầy nhiên liệu).
* Khi mức nhiên liệu trong thùng chứa giảm: Phao (6) sẽ hạ xuống và con trợt
chuyển dần về phía trái, giảm điện trở (4), do đó dòng điện cũng nh từ thông của cuộn
dây (3) giảm, còn dòng điện và từ thông trong cuộn dây (1) tăng, nên lõi quay (2) quay
dần về phía trái, đa kim chỉ vạch nhiên liệu ít hơn.
* Khi nhiên liệu trong thùng chứa đã cạn hết: Phao (6) hạ hẳn xuống và con
trợt (5) sẽ ở vị trí tận cùng bên trái của biến trở (4). Khi đó, cuộn dây (3) bị nối tắt và
123


dòng điện trong cuộn dây bằng không, còn dòng điện trong cuộn dây (1) có giá trị cực
đại. Lõi quay lúc này chỉ chịu tác dụng của từ thông do cuộn dây (1) sinh ra và có giá
trị cực đại, nên lõi lệch hẳn về phía trái và đa kim đồng hồ về vị trí E (chỉ nhiên liệu
hết).
Chỉ số của loại đồng hồ này hầu nh không phụ thuộc vào điện thế nguồn điện.
5.4.2. Dụng cụ đo mức nhiên liệu loại bán dẫn

Các ô tô con hiện nay thờng dùng bơm xăng điện, lắp trong thùng xăng. Để đảm
bảo mức xăng trong thùng không đợc thấp hơn quy định, ngời ta dùng dụng cụ đo mức
nhiên liệu bán dẫn, kết hợp đèn cảnh báo mức xăng thấp. Hình 5.6 trình bày sơ đồ
nguyên lý mạch điện của dụng cụ đo loại này.
Kết cấu của nó gồm hai phần chính: Bộ cảm biến và bộ chỉ thị.
- Bộ cảm biến kiểu biến trở con trợt lắp ở thùng xăng ( trên sơ đồ là R13), tơng tự bộ
cảm biến đã trình bày ở hình 5.5.
- Bộ chỉ thị gồm: đồng hồ báo mức xăng (A), đèn cảnh báo mức xăng thấp (ĐB) lắp
trên bảng đồng hồ trớc mặt ngời lái. Các linh kiện bán dẫn gồm: ba tranzito (T 1,T2,T3),
điốt ổn áp (Đ1), các điện trở từ R1 đến R13 mắc nh sơ đồ hình vẽ.
Hình 5.6 Sơ đồ nguyên lý mạch điện của dụng cụ đo nhiên liệu bán dẫn.
Nguyên lý làm việc: Biến trở R13 và điện trở R9 tạo thành mạch phân áp, điện
áp rơi trên biến trở R13 (mà trị số điện áp này phụ thuộc mức xăng trong thùng chứa)
đa vào cực gốc của T2. Khi thùng đầy xăng, R13 đạt giá trị cực đại, điện áp rơi trên
R13 lớn nhất, dòng góp - phát (I CE) của T2 cực đại ( cũng là dòng qua đồng hồ A), làm
A chỉ giá trị lớn nhất. Khi lợng xăng trong thùng giảm, trị số R13 giảm, dòng góp phát (ICE) của T2 giảm theo, tơng ứng chỉ số của A giảm dần về 0.
Nếu mức xăng trong thùng thấp dới mức cho phép, khi đó R13 nhỏ nhất, điện áp
UEB của T3 đạt trị số đánh thủng điốt ổn áp Đ1, làm T3 thông, đèn báo nguy ĐB sáng.
+ Tranzito T1 để định thời điểm làm việc và ổn định chế độ làm việc của T2.
+ Biến trở R5 để hiệu chỉnh chỉ số đo của đồng hồ A, ứng với mức nhiên liệu đầy
thùng chứa.
+ Biến trở R11để hiệu chỉnh chỉ số đo của đồng hồ A, ứng với mức hết nhiên liệu trong
thùng chứa.
+ Biến trở R3 để hiệu chỉnh chỉ số trung gian của đồng hồ chỉ thị
5.5 Đồng hồ báo áp suất dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn động cơ
5.5.1 Nhiệm vụ

124

Đồng hồ báo áp suất dùng để theo dõi áp suất dầu nhờn trong hệ thông bôi trơn
của động cơ ô tô. Trong một số trờng hợp, đồng hồ báo áp suất dầu còn giúp cho ngời
ngời sử dụng đánh giá đợc mức độ mài mòn của động cơ.
5.5.2 Đồng hồ báo áp suất dầu nhờn kiểu từ điện
1. Cấu tạo
Đồng hồ áp suất kiểu từ điện đợc giới thiệu trên hình 5.7.
Hình 5.7 Đồng hồ áp suất dầu nhờn kiểu từ điện
a) Sơ đồ nguyên lý chung; b) Véc tơ từ thông tổng và vị trí của kim đồng hồ ứng với
áp suất khác nhau; c) Sơ đồ đấu dây.
Trên vỏ (5) của bộ cảm biến có gắn màng áp suất (4) với chốt tỳ (2). Tay đòn
(6) có thể quay tự do quanh trục của nó và đợc giữ ở vị trí ban đầu bằng lò xo (13).
Con trợt hai phía (8) đợc tỳ lên lò xo (13). Cuộn dây (10) của biến trở đợc quấn trên
tấm mica chịu nhiệt và có điện trở 16. Để đảm bảo tiếp xúc tốt, các con trợt đợc nối
với mát qua dây đồng mềm (12). Các vít điều chỉnh (3) và (7) dùng để chỉnh kim đồng
hồ về vị trí ban đầu.
Tùy thuộc vào áp suất dầu trong buồng (1), màng sẽ biến dạng cong lên và qua cơ cấu
chốt tỳ (2), vít (3), tay đòn (6), vít (7), lò xo (13) tác động lên con trợt (8) làm thay đổi
vị trí con trợt trên cuộn dây biến trở.
Đồng hồ chỉ thị gồm 3 cuộn dây cố định W 1, W2, W3 quấn trên khung chất dẻo
(17), để ổn định trị số điện trở trong mạch của cuộn dây khi nhiệt độ thay đổi ngời ta
lắp thêm điện trở bù nhiệt Rbt0 và điện trở phụ Rf. Ngoài ra điện trở phụ còn có tác
dụng hạn chế cờng độ dòng điện trong mạch đồng hồ chỉ thị, khi biến trở bị nối tắt. Sơ
đồ nguyên lý đấu dây giữa các cuộn dây và điện trở đợc trình bày trên hình 5.7c.
Trong khoảng không gian ở giữa khung chất dẻo (17) có bố trí đĩa nam châm
quay (16) và cần hạn chế hành trình quay (14). Đầu uốn cong của cần hạn chế nằm lọt
vào rãnh (15) của khung chất dẻo. Kim nhôm (18) đợc gắn chặt với đĩa nam châm và
cần hạn chế đợc đặt trên hai ổ đỡ. Một ổ trợt làm theo kiểu vít để có thể điều chỉnh độ
dơ dọc của trục kim đồng hồ. Các ổ trợt khi lắp ráp đợc bôi trơn bằng loại dầu đặc biệt
nhằm hạn chế dao động của kim đồng hồ do rung và lắc của xe. Trong một rãnh khác
của khung chất dẻo có đặt nam châm vĩnh cửu (20). Vỏ thép (19) nhằm bảo vệ đồng

hồ khỏi bị ảnh hởng của từ trờng bên ngoài làm sai lệch chỉ số của đồng hồ.
125


Trong khoảng không gian ở giữa khung chất dẻo (17) có bố trí đĩa nam châm
quay (16) và cần hạn chế hành trình quay (14). Đầu uốn cong của cần hạn chế nằm lọt
vào rãnh (15) của khung chất dẻo. Kim nhôm (18) đợc gắn chặt với đĩa nam châm và
cần hạn chế đợc đặt trên hai ổ đỡ. Một ổ trợt làm theo kiểu vít để có thể điều chỉnh độ
dơ dọc của trục kim đồng hồ. Các ổ trợt khi lắp ráp đợc bôi trơn bằng loại dầu đặc biệt
nhằm hạn chế dao động của kim đồng hồ do rung và lắc của xe. Trong một rãnh khác
của khung chất dẻo có đặt nam châm vĩnh cửu (20). Vỏ thép (19) nhằm
bảo vệ đồng hồ khỏi bị ảnh hởng của từ trờng bên ngoài làm sai lệch chỉ số của đồng
hồ.
2. Nguyên lý làm việc
Khi cha bật khóa điện, kim đồng hồ lệch về phía trái của vạch 0 trên thanh số
của đồng hồ, do tác dụng tơng hỗ giữa hai nam châm vĩnh cửu 16 và 20.
Khi bật khóa điện (đồng hồ làm việc), trong các cuộn dây của đồng hồ và bộ
cảm biến xuất hiện những dòng điện chạy theo chiều mũi tên nh trên hình 5.7a và hình
5.7c. Cờng độ dòng điện cũng nh từ thông trong các cuộn dây phụ thuộc vào vị trí của
con trợt trên biến trở 10. Cờng độ dòng điện cực đại trong mạch đồng hồ và bộ cảm
biến không quá 0,2A.
Khi trong buồng áp suất (1) của bộ cảm biến có trị số áp suất p = 0 thì con trợt
(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 cờng độ dòng điện trong cuộn W1 sẽ cực đại còn trong
các cuộn W2 và W3 sẽ cực tiểu. Từ thông 1 và 2 của các cuộn W1 và W2 tác dụng ngợc nhau, nên giá trị và chiều từ thông tổng của chúng xác định theo hiệu
1 - 2 .
Từ thông 3 do cuộn dây W3 tạo ra sẽ tác dụng với hiệu từ thông 1 - 2 dới một góc
lệnh 900.
Từ thông tổng của cả ba cuộn dây sẽ xác định theo quy luật hình bình hành. sẽ
định hớng quay vào vị trí của đĩa nam châm 16, nghĩa là xác định vị trí của kim đồng

hồ trên thang số.
Khi áp suất trong buồng 1 bằng 0 và khóa điện ở trạng thái đóng thì từ thông
tổng sẽ hớng đĩa nam châm quay đến vị trí sao cho kim đồng hồ chỉ vạch 0 của
126


thang số (hình 5.7b). Khi áp suất trong buồng 1 tăng thì màng 4 càng cong lên, đẩy
cho tay đòn bẩy 6 quay quanh trục của nó. Tay đòn bẩy thông qua vít 7 tác dụng lên
con trợt 8 làm cho nó dịch chuyển sang phải (theo hình vẽ). Trị số biến trở giảm dần,
cờng độ dòng điện trong các cuộn W1, W2 và từ thông 1 , 2 do chúng sinh ra tăng lên.
Trong khi đó, dòng điện trong cuộn W 3 và từ thông của nó lại giảm đi. Từ thông tổng
sẽ thay đổi gía trị và hớng, làm thay đổi vị trí của đĩa nam châm 16, kim đồng hồ
chỉ áp suất cao. Nếu áp suất p =10KG/cm 2, con trợt ở vị trí tận cùng bên phải của biến
trở (RBT= 0), khi đó cuộn dây W3 bị nối tắt (I3=0), kim đồng hồ lệch hết về bên phải
của thang đo.
5.6 Đồng hồ báo nhiệt độ nớc làm mát của động cơ
5.6.1. Nhiệm vụ
Đồng hồ nhiệt độ dùng để theo dõi nhiệt độ của nớc làm mát trong động cơ,
bình thờng ở 80 - 900 C
5.6.2 Đồng hồ báo nhiệt độ nớc làm mát kiểu từ điện
1. Cấu tạo
Đồng hồ báo nhiệt độ nớc làm mát kiểu từ điện đợc giới thiệu trên hình 5.8
Hình 5.8 Đồng hồ báo nhiệt độ nớc làm mát kiểu từ điện
a) Sơ đồ nguyên lý chung; b) Véc tơ từ thông tổng và vị trí của kim đồng hồ ứng với
nhiệt độ khác nhau; c) Sơ đồ đấu dây.
Phần đồng hồ chỉ thị loại này cơ bản giống đồng hồ chỉ thị để đo áp suất dầu nhờn
(hình 5.7a) cả về cấu tạo và cách đấu dây, duy chỉ có khác thang số, không có điện trở
phụ và thông số của cuộn dây. Do vậy, từ thông 1, 2, 3 do các cuộn dây W1, W2, W3
tạo nên cũng tác dụng với nhau theo quy luật giống nh trong đồng hồ áp suất dầu (hình
5.7a). Bộ cảm biến (hình 5.8a) gồm một miếng oxit đồng và oxit măng gan tròn dày

2,5 mm đặt trong vỏ đồng 4. Miếng điện trở nhiệt đồng - măngan (1) có hệ số nhiệt
điện trở âm ( < 0). Điện trở nhiệt tiếp với mát qua vỏ 4. Lò xo 3 nối mạch điện trở
nhiệt với đầu bắt dây của bộ cảm biến. Miếng cách điện 5 cách điện giữa đầu bắt dây
và vỏ 4, còn ống giấy cách điện 2, cách điện giữa lò xo và mặt bên của miếng bán dẫn
1 với vỏ của bộ cảm biến.
2. Nguyên lý làm việc

127


Khi không có điện trong các cuộn dây đồng hồ thì kim đồng hồ nằm ở vị trí ban
đầu, hơi lệch về phía trái của vạch số 400C. Kim đợc giữ ở vị trí này là do tác dụng tơng hỗ giữa hai nam châm vĩnh cửu 8 và 12.
Khi khóa điện (Kđ) ở trạng thái đóng, trong mạch đồng hồ và bộ cảm biến có
dòng điện chạy theo mũi tên (xem hình 5.8a và 5.8c). Trong quá trình làm việc, dòng
điện trong mạch của cuộn dây W3 và W2 không đổi, do vậy từ thông do chúng sinh ra
cũng hầu nh không đổi. Cờng độ dòng điện trong cuộn dây W1 và từ thông 1 do nó
sinh ra phụ thuộc vào trị số điện trở của bộ cảm biến. Vì từ thông của các cuộn dây W 1
và W2 có chiều tác dụng ngợc nhau nên trị số và hớng từ thông tổng của chúng phụ
thuộc vào dòng điện ở mạch W1 và bộ cảm biến.
- ứng với nhiệt độ +400C, trị số điện trở của bộ cảm biến rất lớn, bằng 400, do đó
dòng điện trong cuộn dây W1 rất nhỏ và từ thông do nó sinh ra cũng nhỏ. Lúc này từ
thông do cuộn dây W2 tạo ra sẽ rất lớn so với từ thông 1 do cuộn W1 tạo nên. Từ
thông tổng 2 của cả ba cuộn dây sẽ tác dụng lên đĩa nam châm 8 làm cho nó quay đi
và kim đồng hồ nằm ở vạch 400 của thang số (hình 5.8b).
- Khi nhiệt độ nớc tăng, điện trở của bộ cảm biến giảm đến giá trị 140 ở nhiệt độ
800C từ thông 1 = 2 và ngợc nhau nên triệt tiêu nhau, còn từ thông này tác dụng tơng
hỗ với đĩa nam châm làm quay kim đồng hồ đến vị trí ứng với vạch 80 0C . ứng với
nhiệt độ +1100C, trị số điện trở của bộ cảm biến giảm tới 70, do đó dòng điện trong
cuộn dây W1 và từ thông 1 sẽ lớn gấp vài lần từ thông 2. Lúc này từ thông tổng
của cả ba cuộn dây sẽ tác dụng tơng hỗ với đĩa nam châm 8 làm quay kim đồng hồ đến

vạch 1100 của thang số.
5.6.3 Cơ cấu báo nguy nhiệt độ nớc làm mát động cơ
Cơ cấu này để báo hiệu cho ngời sử dụng biết nhiệt độ nớc cao quá mức cho
phép trong hệ thống làm mát động cơ. Bộ cảm biến báo nguy đợc vặn vào phía trên
của két nớc, còn đèn hiệu lắp ở bảng đồng hồ.
Cấu tạo của bộ cảm biến báo nguy nhiệt độ nớc làm mát động cơ giới thiệu trên
hình 5.9. Trên thanh lỡng kim không quấn dây điện trở và thanh lỡng kim đợc lật ngợc
xuống sao cho khi bị biến dạng nó sẽ cong về phía dới (về phía có xu hớng đóng tiếp
điểm KK lại).
128


Khi nhiệt độ nớc làm mát động cơ thấp, tiếp điểm KK ở trạng thái mở và đèn
hiệu 4 tắt. Khi nhiệt độ nớc tăng, thanh lỡng kim 2 bị nóng, nó biến dạng và ở nhiệt độ
>90 0C thì tiếp điểm KK đóng, đèn hiệu 4 sáng lên.
Hình 5.9 Cơ cấu báo nguy nhiệt độ nớc làm mát động cơ
5.7. Đồng hồ hiển thị số
5.7.1 Giới thiệu chung
Đồng hồ hiển thị số cũng đợc gọi là Bảng đồng hồ số. Đồng hồ hiển thị số sử dụng
các tín hiệu từ cảm biến khác nhau và tính toán dựa trên các tín hiệu này để xác định
tốc độ xe, tốc độ động cơ, nhiệt độ nớc làm mát, mức nhiên liệu và kết quả đo các
trạng thái của xe, rồi hiển thị chúng ở dạng số trên các bảng hiển thị. Trên hình 5.10
trình bày cấu tạo bảng đồng hồ hiển thị số.
Hình 5.10 Cấu tạo bảng đồng hồ hiển thị số
Đồng hồ hiển thị số có đặc điểm là: Dễ xem, độ chính xác cao, độ tin cậy cao nhờ hiển
thị số không có các chi tiết chuyển động.
Màn hình hiển thị trong mỗi đồng hồ thờng dùng một VFD (màn hình huỳnh quang
chân không), mồi vài điốt đèn LED phát sáng hoặc LCD (màn hình tinh thể lỏng).
Kiểu VFD đợc sử dụng phổ biến trong các đồng hồ hiển thị số của nhiều xe TOYOTA
đời mới nhất.

Sau đây sẽ mô tả bảng đồng hồ màn hình điện tử kiểu VFD của xe Cresida.
Cấu tạo đồng hồ hiển thị số bao gồm một bộ vi xử lý hiển thị số, cảm biến tốc độ,
công tắc điều chỉnh hành trình và quãng đờng (cơ khí) tất cả đợc kết hợp với VFD.
Màn hình huỳnh quang chân không gồm 20 đoạn huỳnh quang nhỏ đợc sử dụng trong
các đồng hồ để hiển thị các đại lợng dới dạng số. Màn hình huỳnh quang chân không
hoạt động giống nh ống triốt và bao gồm 3 phần - một bộ dây tóc (catốt), 20 đoạn
(anốt) đợc phủ chất huỳnh quang và một lới đợc đặt giữa anốt và catốt để điều khiển
dòng điện. Tất cả các chi tiết này đợc đặt trong một buồng kính phẳng hút hết khí
(hình 5.11).

Hình 5.11 Màn hình huỳnh quang chân không
129


Anốt gắn trên tấm kính, các dây điện nối với các đoạn anốt nằm trực tiếp trên
mặt tấm kính, một lớp cách điện phủ lên tấm kính và các đoạn huỳnh quang nằm ở
phía trên lớp cách điện. Các đoạn đợc phủ chất huỳnh quang sẽ phát sáng khi bị các
điện tử đập vào. Phía trên anốt là một lới điều khiển đợc làm bằng kim loại đặc biệt.
Phía trên lới là catốt. Đó là một bộ dây tóc làm bằng dây tungsten mỏng đợc phủ một
vật liệu phát xạ điện tử khi bị nung nóng.
Hoạt động của màn hình huỳnh quang chân không nh sau:
Khi dòng điện chạy qua các dây tóc, dây tóc bị nung tới khoảng 600 0C, nó phát ra các
điện tử. Nếu sau đó điện áp dơng đợc cấp cho các đoạn huỳnh quang nó sẽ hút các
điện tử từ dây tóc. Các điện tử này sau đó sẽ chạy vào đoạn huỳnh quang rồi xuống
mát. Khi điện tử từ dây tóc đập vào đoạn huỳnh quang, chất huỳnh quang sẽ phát sáng.
Chức năng của lới là để đảm bảo các điện tử đập đều lên tất cả các đoạn huỳnh quang.
Do lới luôn có điện áp (+) tại mọi thời điểm, nên tất cả các phần tử của nó đều hút các
điện tử đợc phát ra từ các dây tóc. Vì vậy, khi điện tử xuyên qua lới và đập vào anốt
chúng sẽ đợc chia đều.
Mục đích và chức năng của bảng đồng hồ số giống kiểu kim thông thờng. Nghĩa là, nó

nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và chuyển các tín hiệu sau khi đ ợc xử lý bởi
các vi điều khiển và các mạch IC khác nhau thành các hiển thị trên đồng hồ để báo cho
ngời lái biết tốc độ động cơ, mức nhiên liệu, nhiệt độ làm mát động cơ. Sự khác nhau
giữa bảng đồng hồ hiển thị số và bảng đồng hồ kiểu kim là tất cả các thông tin hiển thị
ở dạng số.
5.7.2 Đồng hồ công tơ mét
Công tơ mét hiển thị tốc độ xe dựa vào tín hiệu đầu ra từ máy tính, máy tính đếm các
tín hiệu xung từ cảm biến tốc độ trong khoảng thời gian xác định, rồi tính tốc độ sau
đó đa tới VFD để hiển thị tốc độ. Hình 5.12 giới thiệu đồng hồ công tơ mét hiển thị số.
Hình 5.12 Đồng hồ công tơ mét hiển thị số.
a. Cảm biến tốc độ
Cảm biến tốc độ có một cặp quang gắn bên trong, cặp này bao gồm 1 điốt phát sáng
(LED) và một tranzito quang (hình 5.13)

130


Hình 5.13 Cảm biến tốc độ
Giữa LED (phát sáng) và transitor quang (nhận ánh sáng) là một bánh xe có 20 khe.
Dòng điện từ chân C1 qua LED đến cực C3.
Bánh xe đợc xẻ rãnh đợc nối với dây công tơ mét. Khi quay, nó liên tục làm gián đoạn
các nguồn sáng chiếu từ LED đến tranzito quang, đóng ngắt tranzito quang. Vì vậy,
Tr1 sinh ra một tín hiệu 20 xung/vòng đa đến cực C2 của máy tính để báo hiệu tốc độ
xe.
b. Công tắc miles/km
ở một vài xe ngời ta trang bị thêm một công tắc Miles/Km trong công tắc điều khiển
hành trình. Khi ấn công tắc này, thì màn hình sẽ hiển thị tốc độ xe theo mph (miles per
hour - dặm/giờ) hay km/h (km/giờ). Khi tắt công tắc Miles/Km, nghĩa là khi D4 mở,
tốc độ xe đợc hiển thị theo km/giờ. Ngợc lại, khi bật công tắc, tức là cực D4 đợc nối
mát, động cơ mét đợc hiển thị tốc độ xe theo mph.

c. Tín hiệu tốc độ chuyển đến các ECU khác
Mỗi nhóm 20 xung từ cảm biến tốc độ đợc chia thành 4 nhóm nhỏ, mỗi nhóm 5 xung
và 4 tín hiệu này đợc phát ra từ cực A11 đến các cụm điều khiển tốc độ xe khác nhau,
chẳng hạn nh ECU động cơ, ECU chân ga tự động.
d. Chuông báo tốc độ
Phụ thuộc vào thị trờng, ở một vài xe ngời ta trang bị thêm một chuông báo tốc độ để
khi tốc độ xe đạt tới 125km/h (78mph) hay cao hơn, một tranzito bên trong máy tính
đóng và mở làm chuông kêu.
5.7.3 Đồng hồ hành trình kép
Đây là đồng hồ thực hiện nhiều chức năng đo tốc độ và hành trình, các tín hiệu
tốc độ từ cảm biến đợc máy vi tính xử lý rồi tính ra quãng đờng đi đợc, và quãng đờng
đó đợc hiển thị trên màn hình đồng hồ hành trình. Trên đồng hồ có một số công tắc
định chế độ làm việc (hình 5.14).
Hoạt động của đồng hồ hành trình kép nh sau:
Khi ấn công tắc đặt lại, các tiếp điểm của nó đóng, nghĩa là cực D1 đợc nối mát làm
dòng điện hiển thị bị đặt về 0. Khi nhả công tắc đặt lại, tiếp điểm mở và đồng hồ hành
trình bắt đầu đếm quãng đờng.
131


Khi ấn công tắc thay đổi chức năng (A/B) làm tiếp điểm của nó đóng, nối đất cực D2
và chuyển từ chức năng A sang B hay chuyển ngợc từ chức năng B về chức năng A
(Tiếp điểm mở khi công tắc chức năng nhả).
Hình 5.14 Đồng hồ hành trình kép
Tùy vào thị trờng, một số xe đợc trang bị công tắc Miles/Km cho đồng hồ. ấn
công tắc này làm cho chỉ số của đồng hồ hành trình sẽ chuyển từ dặm sang km. Sự
hoạt động của công tắc này cũng đợc nối với màn hình công tơ mét.
Do nguồn điện dự phòng đợc cấp qua cầu chì DOME ngay cả khi khóa điện tắt, quãng
đờng đi đợc, tính theo đồng hồ hành trình A và B sẽ đợc lu trong bộ nhớ của máy tính.
Nếu ngắt dây ắcquy, tụ điện trong máy tính tiếp tục cấp điện cho bộ nhớ đồng hồ hành

trình A/B trong vòng 5 phút, sau đó bộ nhớ sẽ bị xóa.
5.7.4 Đồng hồ tốc độ động cơ
Đồng hồ tốc độ động cơ sử dụng tín hiệu cảm biến sơ cấp từ hệ thống đánh lửa
(hình 5.15). Tín hiệu xung từ cuộn đánh lửa đợc nhập vào chân A8 của máy tính. Máy
tính đo thời gian nhập xung (2 vòng quay động cơ) và tính tốc độ động cơ, rồi làm
màn hình huỳnh quang chân không (VFD) bật sáng, hiển thị tốc độ động cơ ở dạng
thanh đồ thị.
Hình 5.15 Đồng hồ tốc độ động cơ
Đồng hồ tốc độ động cơ đợc nối với một mạch điều chỉnh độ sáng gắn bên trong
máy tính. Mạch này điều chỉnh cờng độ sáng khác nhau phát đến các đoạn huỳnh
quang VFD của đồng hồ. Đoạn đầu tiên N để chỉ tốc độ hiện tại của động cơ có độ
sáng lớn nhất, tiếp theo sau năm đoạn huỳnh quang có độ sáng giảm dần để đạt đợc
hiệu ứng ánh sao.
5.7.5 Đồng hồ nhiệt độ nớc làm mát
Mạch cảm nhận nhiệt độ nớc làm mát cấp điện áp 5V cho điện trở R ở bên trong
máy tính và đến bộ báo nhiệt độ nớc, nó đợc mắc nối tiếp với điện trở R. Khi nhiệt độ
nớc làm mát động cơ thay đổi, thì điện trở của bộ cảm nhận nhiệt độ nớc làm mát
(nhiệt điện trở) cũng thay đổi, làm thay đổi điện áp tại chân A6. Khối vi điều khiển
nhận tín hiệu này và so sánh với điện áp chuẩn rồi hiển thị kết quả bằng cách bật sáng
các thanh đồ thị của VFD.
132


VFD hiển thị nhiệt độ nớc làm mát bằng 10 thanh đồ thị tạo thành 2 cột. Khi 10 thanh
nháy (nhiệt độ cực đại) tức là máy quá nóng (hình 5.16).
Hình 5.16 Đồng hồ nhiệt độ nớc làm mát
5.7.6 Đồng hồ nhiên liệu
Đồng hồ nhiên liệu gồm cảm biến dạng phao - biến trở, khối vi điều khiển và
hiển thị (hình 5.17). Điện áp 5V đợc cấp vào cực A10 của bộ cảm nhận mức nhiên
liệu. Điện áp cực A4 đợc nối và thay đổi theo sự di chuyển của phao bộ cảm nhận

nhiên liệu.
Hình 5.17 Đồng hồ báo mức nhiên liệu
Khối vi điều khiển nhận biết điện áp cực A4, so sánh với điện áp chuẩn và bật
VFD để hiển thị mức nhiên liệu. Mức nhiên liệu đợc hiển thị bằng một thanh có 10
đoạn, mỗi đoạn gồm 2 cột VFD.
Do mức nhiên liệu dao động nên máy tính sẽ đo điện áp một vài trăm lần trong một
thời gian ngắn, sau đó tính giá trị trung bình để hiển thị. Khi khóa điện bật ON, máy
tính sẽ đo điện áp vài lần và lấy giá trị trung bình để hiển thị mức nhiên liệu một cách
nhanh chóng.
a. Chức năng hiển thị khuếch đại mức nhiên liệu
ấn công tắc thay đổi thang đo mức nhiên liệu, sẽ nối đất cực E1, làm khuếch đại
màn hình hiển thị mức nhiên liệu (mức hiển thị cực đại 15 lít). Sự hiển thị khuếch đại
này sẽ tiếp tục trong 6s sau khi nhả công tắc.
b. Cảnh báo mức nhiên liệu
Khi mức nhiên liệu thấp, dấu hiệu Bơm xăng màu xanh sẽ tắt và thay vào đó
là màu hổ phách để báo hiệu cho ngời lái. ở chức năng hiển thị bình thờng, hiện tợng
này xảy ra khi đoạn số 2 của màn hình hiển thị mức nhiên liệu tắt, tức là khi chỉ có
đoạn số 1 còn sáng. ở chức năng hiển thị khuếch đại, nó xảy ra khi đoạn số 6 tắt.
c. Bộ cảm nhận mức nhiên liệu không bình thờng
Hiện tợng này xảy ra khi có sự gián đoạn giữa cực A4 và bộ cảm nhận mức
nhiên liệu hay giữa cực A2 và cảm nhận mức nhiên liệu. Nếu có xảy ra, tất cả 10 đoạn
(hiển thị mức nhiên liệu đầy) sẽ nháy trong khoảng 2 phút khi khóa điện bật ON. Cùng

133


lúc đó màn hình đồng hồ nhiên liệu sẽ chuyển sang vị trí cảm nhận hết xăng (cảnh báo
cảm nhận mức nhiên liệu).
Nếu sự nối giữa cực A2 và bộ cảm nhận mức nhiên liệu bị gián đoạn trong khi khóa
điện đang ON, đồng hồ nhiên liệu sẽ chỉ mức hết xăng.

5.7.7 Đèn báo số tự động
Đèn báo số tự động báo hiệu về trạng thái làm việc của hệ thống chuyển số tự
động trong hệ thống hộp số của xe. Nó gồm các loại sau:
a. Đèn báo vị trí số tự động (A/T)
Tín hiệu vị trí cần số từ công tắc chuyển số trung gian đợc nhập vào máy vi tính làm
sáng VFD ở vị trí tơng ứng. Khi tín hiệu 12V đợc nhập vào từ cực A14 đến cực A19,
VFD tại vị trí thích hợp sẽ sáng với cờng độ 100%. Khi có tín hiệu mở đợc nạp vào, cờng độ sáng của VFD tại vị trí tơng ứng còn 12,5%.
Khi khóa điện ở vị trí ON, một tín hiệu 12V đợc nhập vào từ cực A14 đến cực A19.
Nếu tín hiệu 12V không đợc nhập vào một trong các chân trên nh khi có sự hở mạch,
đèn báo vị trí số A/T sẽ tắt.

134