แผงหน้าปัดรถยนต์แบบอิเล็กทรอนิกส์

Posted on : 20-05-2013 | By : Author | In : ระบบต่าง ๆ ในรถยนต์

ในปัจจุบันอิเล็กทรอนิกส์ได้มีส่วนเข้ามาเกี่ยวข้องกับระบบการทำงานต่างๆ ของรถยนต์มากขึ้น เช่นเดียวกันกับแผงหน้าปัดรถยนต์ที่เกจวัตต่างๆ เปลี่ยนแปลงตามไปด้วย โดยใช้การควบคุมการทำงานด้วยคอมพิวเตอร์ (computer) เพื่อแสดงผลความเร็วของรถยนต์ ความเร็วรอบของเครื่องยนต์อุณหภูมินํ้าหล่อเย็น และเครื่องมือวัดอื่นๆ ทั้งหมดเป็นตัวเลขดิจิตอล (digital) และแบบกราฟแท่ง (bar graph)
แผงหน้าปัดรถยนต์แบบอิเล็กทรอนิกส์มีคุณสมบัติและคุณลักษณะพิเศษต่างจากเกจและมิเตอร์แบบธรรมดาทั่วไปคือ
1. อ่านค่าตัวเลขที่แผงหน้าปัดได้ง่ายขึ้น
2. มีความแม่นยำในการวัดค่าได้สูงกว่า
3. อำนวยความสะดวกให้กันผู้ขับขี่รถยนต์ได้ดีกว่าเกจและมิเตอร์แบบธรรมดา
แผงหน้าปัดรถยนต์แบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้กันมีแบบหลอดตัวเลขเรืองแสง VFD (vacuum fluorescent display) แบบไดโอตเปล่งแสง LED (light emitting diode) และแบบผลึกคริสตัลเหลว LCD (liguid crystal display) แต่ที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางจะเป็นแบบหลอดตัวเลขเรืองแสง
โครงสร้างของแผงหน้าปัดรถยนส์แบบอิเล็กทรอนิกส์
แผงหน้าปัดรถยนต์แบบอิเล็กทรอนิกส์จะประกอบด้วยคอมพิวเตอร์และตัวเลขดิจิตอล ชุดเซนเซอร์ วัดความเร็ว สเกลวัดค่าปริมาณน้ำมันเชื้อเพลง มิเตอร์วัดระยะทางแบบกลไก และอื่นๆ ซึ่งจะแสดงผลแบบหลอดตัวเลขเรืองแสง ดังรูปที่ 10.19 และรูปที 10.20


รูปที่ 10.19 ส่วนประกอบของแผงหน้าปัดรถยนต์แบบอิเล็กทรอนิกส์


รูปที่ 10.20 วงจรไฟฟ้าของแผงหน้าปัดแบบอิเล็กทรอนิกส์
การทำงานของแผงหน้าปัดรถยนต์แบบอิเล็กทรอนิกส์
หน้าที่และจุดประสงค์ของแผงหน้าปัดรถยนต์แบบอิเล็กทรอนิกส์จะทำงานบนพื้นฐานเดียวกันกับ แผงหน้าปัดรถยนต์แบบธรรมดาทั่วไป ซึ่งจะต้องได้รับสัญญาณจากเซนเซอร์ต่างๆ ส่งค่าที่วัดได้ให้กับเกจ
และมิเตอร์เพื่อแสดงให้ผู้ขับขี่รถยนต์ได้รู้ถึงสภาพการทำงานต่างๆ ของเครื่องยนต์และรถยนต์ แต่สิ่งที่แผงหน้าปัดรถยนต์แบบอิเล็กทรอนิกส์แตกต่างจากแบบธรรมดาทั่วไปก็คือ ข้อมูลต่างๆ ที่แสดงออกมาจะต้อง ผ่านขั้นตอนการควบคุมด้วยไมโครคอมพิวเตอร์ (micro computer) และวงจร IC (integrated circuit) ดังรูปที่ 10.21


รูปที่ 10.21 แผนภูมิของเซนเซอร์และมิเตอร์ของแผงหน้าปัดแบบอิเล็กทรอนิกส์
มิเตอร์วัดความเร็ว
ตัวเลขที่แสดงผลความเร็วของรถยนต์ที่แผงหน้าปัดนั้นเป็นผลจากการแสดงผลข้อมูลของคอมพิวเตอร์ ซึ่งตรวจจับสัญญาณจากเซนเซอร์วัดความเร็วและแสดงผลเป็นตัวเลขดิจิตอลดังรูปที่ 10.22


รูปที่ 10.22 วงจรการทำงานของเซนเซอร์และมิเตอร์วัดความเร็ว
เซนเซอร์วัดความเร็ว (speed sensor) ในชุดเซนเซอร์วัดความเร็วจะประกอบด้วยไดโอดเปล่งแสง (LED) โฟโตทรานซิสเตอร์ (photo transistor) และวงล้อที่เจาะรูไว้จำนวน 20 รู วงล้อรับแสงจะต่อ กับสายวัดความเร็วที่ต่อมาจากเฟืองวัดความเร็วที่เกียร์ ซึ่งจะทำให้มันหมุนด้วยความเร็ว ซึ่งเร็วหร็อช้าขึ้นอยู่กับความเร็วของรถยนต์ดังรูปที่ 10.23 และรูปที่ 10.24


รูปที่ 10.23 ชุดเซนเซอร์วัดความเร็วแบบอิเล็กทรอนิกส์


รูปที่ 10.24 ส่วนประกอบของโฟโตคัปเปอร์
เมื่อวงล้อหมุน กระแสไฟฟ้าจะไหลจากขั้ว C1 ผ่านตัว LED ไปขั้ว C3 สงกราวด์ครบวงจร ตัว LED จึงเกิดแสงขึ้นผ่านไปยังตัวโฟโตทรานซิสเตอร์โดยมีวงล้อเป็นตัวปิด – เปิดลำแสงที่ไปตกกระทบ โฟโตทรานซิสเตอร์ ทำให้โฟโตทรานซิสเตอร์และทรานซิสเตอร์ทำงานและหยุดเป็นจังหวะๆ ด้วยเหตุนี้ ทรานซิสเตอร์จึงทำงานจ่ายสัญญาณออกไปยังขั้ว C2 ของคอมพิวเตอร์จำนวน 20 ครั้งต่อรอบ ชุดคอมพิวเตอร์ก็จะส่งสัญญาณความเร็วไปยังตัวเลขบนแผงหน้าปัดเพื่อให้ทราบถึงความเร็วของรถยนต์ดังรูปที่ 10.22
ในรถยนต์บางรุ่นเมื่อความเร็วของรถยนต์สูงถึง 125 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (78 ไมล์ต่อชั่วโมง) หรือสูงกว่านี้ ทรานซิสเตอร์ภายในชุดคอมพิวเตอร์จะทำงานและหยุด ซึ่งจะทำให้เกิดเสียงเตือนขึ้นภายในรถยนต์เป็นจังหวะๆ
มิเตอร์วัดความเร็วรอบเครื่องยนต์
มิเตอร์วัดความเร็วรอบเครื่องยนต์จะแตกต่างกับแบบที่ใช้ไฟฟ้าธรรมดาทั่วๆ ไปก็คือ จะทำงานโดยการรับคลื่นสัญญาณพัลส์จากคอยล์จุดระเบิดซึ่งส่งผ่านชุดไมโครคอมพิวเตอร์ และชุดไมโครคอมพิวเตอร์ จะทำการวัดสัญญาณพัลส์ภายในคอยล์จุดระเบิดเป็นอัตราส่วนการทำงานดังนี้คือ คอยล์จุดระเบิดส่งสัญญาณคลื่นพัลส์จำนวน 6 พัลส์ต่อการรับข้อมูลเพื่อทำการคำนวณความเร็วรอบของเครื่องยนต์ และส่งผลที่ได้เป็นตัวเลขต่อเนื่องที่หน้าปัดวัดความเร็วรอบเครื่องยนต์แบบ VFD 1 ครั้ง เป็นแสงสว่างตรงกับความเร็วรอบของเครื่องยนต์ตรงตัวเลขแต่เป็นแบบแท่งกราฟดังรูปที่ 10.25

มิเตอร์วัดความเร็วรอบเครื่องยนต์จะต่อกับวงจรปรับแสงสว่างซึ่งอยู่ภายในชุดไมโครคอมพิวเตอร์ วงจรนี้จะทำหน้าที่ปรับความแตกต่างของแสงที่แสดงผลความเร็วรอบเป็นซี่ๆ บนหน้าปัดของมิเตอร์วัดความ เร็วรอบเครื่องยนต์ให้มีความสว่างแตกต่างกัน ในรูปที่ 10.25 ตัวอักษรแสดงความเร็วรอบเครื่องยนต์ โดยมีความสว่างมากที่สุด ส่วนซี่ต่อๆ มาอีก 5 ซี่ที่ตามมาจะมีความเข้มของแสงลดน้อยลงลดหลั่นกันไป ดังรูปที่ 10.25


รูปที่ 10.25 วงจรการทำงานของมิเตอร์วัดความเร็วรอบเครื่องยนต์
เกจวัดอุณหภูมิน้ำหล่อเย็น
ในรถยนต์ที่ใช้แผงหน้าปัดเป็นแบบ VFD จะมีเซนเซอร์วัดอุณหภูมินํ้าหล่อเย็นเช่นเดียวกันกับเกจวัดอุณหภูมินํ้าหล่อเย็นของรถยนต์ทั่วๆ ไป แต่แตกต่างกันที่เกจวัดอุณหภูมินํ้าหล่อเย็นแบบนี้จะควบคุมการทำงานด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อแสดงผลข้อมูลของอุณหภูมิไปยังแผงหน้าปัด VFD แบบแท่งกราฟ โดยจะรับกระแสไฟฟ้าจากชุดคอมพิวเตอร์ประมาณ 5 โวลต์ และจะไหลผ่านตัวความต้านทานภายในชุดคอมพิวเตอร์ไปยังชุดเซนเซอร์วัดอุณหภูมิที่ติดตั้งบนฝาสูบเพื่อวัดอุณหภูมิของนํ้าหล่อเย็นที่เครื่องยนต์ การต่อวงจรการทำงานจะต่อกันเป็นแบบอนุกรม เมื่ออุณหภูมิของนํ้าหล่อเย็นเปลี่ยนแปลงความต้านทานและกระแสไฟฟ้าในชุดเซนเซอร์ (เทอร์มิสเตอร์) จะเปลี่ยนแปลงตามไปด้วยเช่นเดียวกัน


รูปที่ 10.26 วงจรการทำงานของเกจวัดอุณหภูมินํ้าหล่อเย็น
ชุดไมโครคอมพิวเตอร์จะส่งค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเพื่อแสดงผลข้อมูลเป็นแสงสว่างเรืองขึ้นที่เกจวัดอุณหภูมินํ้าหล่อเย็นบนหน้าปัด จะแสดงค่าของอุณหภูมินํ้าหล่อเย็น ในรูปของแท่งกราฟ โดย VFD จะแสดงเป็นกราฟแท่ง 2 แท่งคู่กันไปตามอุณหภูมินํ้าหล่อเย็นที่วัดค่าได้ เมื่ออุณหภูมินํ้าหล่อเย็นร้อนจัด (overheat) แท่งกราฟคู่ของเกจวัดอุณหภูมินํ้าหล่อเย็นจะขึ้นสูงสุดและจะติดกะพริบเป็นการเตือนให้ทราบถึงข้อบกพร่องของระบบระบายความร้อนเครื่องยนต์ (อุณหภูมิเกิน 120 องศาเซลเซียส) ดังรูปที่ 10.26
เกจวัดน้ำมันเชื้อเพลิง
เกจวัดนํ้ามันเชื้อเพลิงแบบนี้ใช้กระแสไฟฟ้าประมาณ 5 โวลต์ ภายในชุดไมโครคอมพิวเตอร์จ่ายให้กับเซนเซอร์วัดปริมาณนํ้ามันเชื้อเพลิงที่อยู่ภายในถังน้ำมันเชื้อเพลิง ไมโครคอมพิวเตอร์จะรับสัญญาณค่าระดับนํ้ามันเชื้อเพลิงภายในถังจากเซนเซอร์และจะแสดงระดับนํ้ามันเชื้อเพลิงที่เกจวัดนํ้ามันเชื้อเพลิงบนแผงหน้าปัดแบบกราฟแท่งเรืองแสง
การขึ้นลงของนํ้ามันเชื้อเพลิงในถังนํ้ามันเชื้อเพลิงอาจจะรวดเร็วและมีหลายระดับ ชุดไมโครคอมพิวเตอร์จะตรวจจับค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าจำนวนหลายร้อยครั้งในช่วงเวลาอันสั้น และจะประเมินค่าโดยเฉลี่ยแล้วแสดงค่าระดับน้ำมันเชื้อเพลิงที่มีอยู่ในถังนํ้ามันเชื้อเพลิงที่เกจวัดนํ้ามันเชื้อเพลิงบนแผงหน้าปัด ดังรูปที่ 10.27


รูปที่ 10.27 วงจรการทำงานของเกจวัดน้ำมันเชื้อเพลิง
เมื่อบิดสวิตช์จุดระเบิดไปในตำแหน่ง ON ชุดไมโครคอมพิวเตอร์จะตรวจจับค่าเฉลี่ยของแรงเคลื่อนไฟฟ้าหลายๆ ครั้งอย่างรวดเร็วเพื่อแสดงค่าระดับนํ้ามันเชื้อเพลิงที่มีอยู่ในถังนํ้ามันเชื้อเพลิง
สิ่งที่เกจวัดน้ำมันเชื้อเพลิงแบบอิเล็กทรอนิกส์ทำงานได้นอกเหนือกว่าเกจวัดนํ้ามันเชื้อเพลิงแบบธรรมดาทั่วไปก็คือ
1. สวิตช์ตรวจสอบระดับนํ้ามันเชื้อเพลิงภายในถังน้ำมันเชื้อเพลิง สวิตช์นี้จะทำงานเมื่อเราทำการกดสวิตช์ที่บริเวณแผงหน้าปัดจะทำให้ขั้ว E1 ลงกราวด์ (ดูรูปที่ 10.27) ชุดไมโครคอมพิวเตอร์
จะทำการเปลี่ยนแปลงการแสดงค่าระดับนํ้ามันเชื้อเพลิงที่แผงหน้าปัดมาเป็นระดับน้ำมันเชื้อเพลิงทื่ต้องการทราบ
2. สัญญาณเตือนระดับนํ้ามันเชื้อเพลิงภายในถังน้ำมันเชื้อเพลิงต่ำ เมื่อระดับนํ้ามันเชื้อเพลิงในถังตํ่าลง สัญลักษณ์รูปถังนํ้ามันเชื้อเพลิงสีเหลืองจะติดสว่างและสีฟ้าจะดับเพื่อให้ผู้ขับขี่สามารถทราบถึงระดับนํ้ามันเชื้อเพลิงที่ต่ำลง
3. สัญญาณเตือนเมื่อชุดเซนเซอร์ที่ถังนํ้ามันเชื้อเพลิงทำงานผิดปกติ เมื่อชุดเซนเซอร์นํ้ามันเชื้อเพลิงทำงานผิดปกติ เราจะสามารถทราบสาเหตุที่ผิดปกติอันอาจจะเนื่องมาจากขั้วต่อสายไฟหลวม หรือวงจรขาดและการต่อขั้วสายผิดเส้นของชุดเซนเซอร์กับไมโครคอมพิวเตอร์ ถ้าสิ่งต่างๆ เหล่านี้เกิดขึ้น เมื่อเปิดสวิตช์จุดระเบิดไปตำแหน่ง ON เกจวัดนํ้ามันเชื้อเพลิงที่แผงหน้าปัดจะสว่างขึ้นทั้งหมดเต็มเกจวัดนํ้ามันเชื้อเพลิง ซึ่งสภาพจะเหมือนกับนํ้ามันเชื้อเพลิงเต็มถัง และจะกะพริบเตือนอยู่ประมาณ 2 นาที่แล้ว เกจวัดนํ้ามันเชื้อเพลิงจะเปลี่ยนไปแสดงค่าว่าถังนํ้ามันเชื้อเพลิงมีสภาพว่างเปล่า
อุปกรณ์ควบคุมความสว่างของไฟในแผงหน้าปัด
อุปกรณควบคุมความสว่างของไฟในแผงหน้าปัดเป็นอุปกรณ์ที่ปรับแสงสว่างภายในแผงหน้าปัด VFD ซึ่งจะทำงานโดยการปรับความสว่างของแผงหน้าปัดรถยนต์ให้มีแสงสว่างมากหรือน้อยตามความ ต้องการของผู้ขับขี่รถยนต์เช่นเดียวกับแผงหน้าปัดรถยนต์แบบธรรมดาที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน เพียงทำการหมุนปุ่มรีโอสตัด (rheostat) ที่แผงหน้าปัดรถยนต์ (ดูรูปที่ 10.28) แต่การควบคุมการทำงานของแผง หน้าปัดแบบอิเล็กทรอนิกส์จะแตกต่างจากแบบธรรมดานั้นก็คือ วงจรการทำงานจะควบคุมความสว่างด้วยไมโครคอมพิวเตอร์


รูปที่ 10.28 ปุ่มปรับความสว่างภายในแผงหน้าปัด
การทำงานของอุปกรณ์ควบคุมความสว่างของไฟในแผงหน้าปัด VFD มีดังนี้
เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรออสซิลเลเตอร์ (oscillator circuit) ของชุดรีโอสดัตซึ่งจะทำให้ทรานซิสเตอร์ทำงานตัด-ต่อวงจรอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงเกิดการออสซิลเลดขึ้น เมื่อหมุนปุ่มรีโอสตัดไป ในตำแหน่งที่เปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นหรือลดลงของการออสซิลเลตโดยทรานซิสเตอร์ซึ่งถูกควบคุมโดยตัวความต้านทานที่ปรับค่าได้ ทรานซิสเตอร์จะทำงานตัด – ต่อและส่งสัญญาณออสซิลเลตไปยังวงจรหรี่ไฟในไมโครคอมพิวเตอร์ซึ่งจะควบคุมความสว่างของไฟภายในแผงหน้าปัด VFD บนพื้นฐานของการเปลี่ยนแปลงสัญญาณออสซิลเลตที่ถูกปรับโดยปุ่มรีโอสตัด เมื่อปุ่มรีโอสตัดถูกหมุนไปตามเข็มนาฬิกาจนสุดสวิตช์จะตัดการทำงานและสัญญาณออสซิลเลตจะเกิดขึ้นถึง 100 เปอร์เซ็นต์ ด้วยสาเหตุนี้การหรี่ไฟของแผงหน้าปัดจะสิ้นสุดลง ไฟแสงสว่างที่แผงหน้าปัดจะสว่างเต็มที่ดังรูปที่ 10.29 และรูปที่ 10.30
วงจรการทำงานของรีโอสตัดจะมี 2 แบบคือ แบบที่สว่างจะหรี่ลงแม้ว่าไฟท้ายจะไม่ทำงาน และแบบความสว่างจะหรี่ลงเมื่อไฟท้ายทำงานดังรูปที่ 10.29 และรูปที่ 10.30


รูปที่ 10.29 วงจรหรี่ไฟที่แผงหน้าปัดทำงานโดยไม่เกี่ยวข้องกับไฟท้าย


รูปที่ 10.30 วงจรหรี่ไฟที่แผงหน้าปัดทำงานเมื่อไฟท้ายติด

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ:

Share this :

  • Stumble upon
  • twitter

Comments are closed.