Бортовые средства отображения информации

Основной задачей любого индикатора является представление информации с заданной точностью и в удобном для водителя виде. Большинство автомобильных индикаторов должны оперативно выдавать информацию, требования к точности при этом относительно невысокие. Аналоговые индикаторы представляют информацию в форме, более удобной для быстрого считывания водителем. Например, если стрелка указателя температуры охлаждающей жидкости находится в районе середины шкалы, водителю достаточно одного взгляда на указатель, чтобы понять, что температура двигателя находится в пределах нормы. Точность в данном случае не важна. Отсчет 98°C на цифровом указателе температуры не так просто интерпретировать, нужно еще успеть сообразить, много это или мало. Этот пример наглядно показывает, почему на автомобилях, несмотря на наличие контроллеров и цифровой обработки информации для управления различными системами, информация водителю чаше представляется в аналоговой форме.

На рис. 5.4 показаны аналоговый и цифровой индикаторы одной и той же информации (скорости движения автомобиля).





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 на 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.

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).

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.



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.



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.

[Основной материал на веб-сайте ladaman]

Электронно-лучевые трубки

Эти дисплеи так и не 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.