На рис. 5.4 показаны аналоговый и цифровой индикаторы одной и той же информации (скорости движения автомобиля).
Рис. 5.4. Аналоговый и цифровой индикаторы
Цифровые и графические индикаторы (дисплеи) используются на автомобиле для решения, например, таких задач:
- выдача картографической информации в навигационных системах;
- дисплей бортового компьютера;
- часы;
- дисплей магнитолы и т. д.
Эти дисплеи могут иметь различную конструкцию. Для управления отдельными сегментами и частями дисплеев применяется мультиплексная система передачи информации.
Стрелочные индикаторы
Неэлектрический параметр на борту автомобиля (скорость, температура, давление и т. д.) преобразуется соответствующим датчиком в электрический сигнал. Этот сигнал фильтруется, подвергается необходимым преобразованиям и подается в виде электрического тока или напряжения на аналоговый (стрелочный) индикатор.
Амперметр электромагнитной системы (рис. 5.5) состоит из основания 4, постоянного магнита 3, латунной шины 1, якоря 5 и стрелки 2. При разомкнутой цени якорь со стрелкой под действием магнитного поля постоянного магнита удерживается в среднем положении па нулевом делении. При прохождении тока через латунную шину создастся магнитное поле, пол действием которого намагниченный якорь со стрелкой поворачивается в ту или другую сторону в зависимости от направления тока и на угол в соответствии с измеряемым значением параметра.
Рис. 5.5. Стрелочный индикатор электромагнитной системы
Цифровые индикаторы (дисплеи)
Цифровая система индикации работает во многом так же, как описанная выше аналоговая. Сигналы с датчиков поступают на ЭБУ панели приборов в аналоговой или цифровой форме. В ЭБУ производится необходимая обработка полученной информации, затем она передается на индикаторы, в качестве которых могут быть использованы: светодиоды, жидкокристаллические дисплеи, электронно-лучевые трубки.
Индикаторы на светодиодах
Диод, выполненный из фосфида арсенида галлия (GaAsP), при протекании электрического тока в прямом направлении создает электромагнитное излучение в световом диапазоне. Это так называемые светодиоды, излучающие зеленый, желтый или красный свет в зависимости от технологического процесса при производстве. Светодиоды широко используются как индикаторы в электронном оборудовании и в цифровых дисплеях. Они безотказно работают длительное время (более 50000 часов) и потребляют маленький ток.
В настоящее время имеется тенденция замены автомобильных светодиодных индикаторов на жидкокристаллические, которые подсвечиваются для облегчения чтения.
Индикатор (дисплей) автомобиля обычно состоит из группы светодиодов (матрицы), которая организована для выдачи информации в определенной форме. Могут использоваться отдельные светодиоды, семисегментные индикаторы или сложные шкалы спидометров (рис. 5.6).
Рис. 5.6. Светодиодные индикаторы
Жидкокристаллические дисплеи
Молекулярная структура жидких кристаллов и их оптические свойства могут быть изменены приложением механического усилия, электрического или магнитного поля, давления, температуры. Жидкие кристаллы рассеивают свет, падающий на них. Жидкие кристаллы применяются в индикаторах калькуляторов, часов, автомобильных дисплеях, дисплеях портативных компьютеров, телеэкранах, мультимедиа проекторах и т. д.
Рассмотрим принцип действия индикатора на жидких кристаллах (рис. 5.7). Пусть кристалл не возбужден, дисплей пропускает только поляризованный свет, который, проходя через первый поляризатор, попадает в кристалл и поворачивается им на угол 90°. На выходе кристалла установлен второй поляризатор под углом 90° к первому. Свет проходит через второй поляризатор, отражается зеркалом и возвращается через второй поляризатор, кристалл, первый поляризатор. В невозбужденном жидком кристалле свет просто отражается.
Рис. 5.7. Принцип работы жидкого кристалла
Если на жидкий кристалл подано напряжение порядка 10 В с частотой 50 Гц, его молекулы становятся неупорядоченными и свет, проходя через жидкий кристалл, не будет поворачиваться на 90°. Это значит, что свет, пройдя первый поляризатор, не пройдет второй и не отразится. На дисплее при этом будет виден темный сегмент. Размеры сегментов определяются назначением дисплея, например, для дисплея компьютера или телеэкрана сегмент принимает форму и размеры пикселя.
Жидкокристаллические дисплеи потребляют небольшую мощность, но нуждаются во внешних источниках освещения. Иногда вместо зеркала в жидкокристаллических дисплеях используется фоновый источник света.
Вакуумные флуоресцентные индикаторы
Схематически устройство таких индикаторов показано на рис. 5.8. Катод нагревается до температуры нескольких сотен градусов и излучает электроны, поток которых к аноду управляется сеткой. Анод образован сегментами, которые покрыты флуоресцентным материалом и на которые подаются управляющие электрические сигналы. При подаче сигнала на сегмент он начинает свериться.
Рис. 5.8. Вакуумный флуоресцентный индикатор
Вся конструкция собрана в стеклянной колбе, из которой откачан воздух для создания вакуума. Потенциометром в цени сетки меняют яркость свечения индикатора. Индикатор в зависимости от применяемого флуоресцентного вещества светится желто-зеленым или сине-зеленым светом
Достоинством вакуумных флуоресцентных индикаторов является высокая яркость свечения, недостаток — хрупкость стеклянной колбы.
Электронно-лучевые трубки
Эти дисплеи так и нс нашли широкого применения на автомобилях. Их основные недостатки:
- неудобство монтажа на приборной панели из-за длинной катодной трубки;
- требуется время для разогрева;
- изображение теряет яркость при освещении солнечным светом и т. д.
На некоторых моделях автомобилей (например, Buick Riviera, 1986 г.) электронно-лучевые трубки все-таки устанавливали. Сегодня там, где требуется выдача графической информации, например в навигационных системах, применяются цветные жидкокристаллические дисплеи.
04.12.2022 10:38