全電子汽車儀表的製作方法

2023-05-11 09:50:31

專利名稱：全電子汽車儀表的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種在原有實用新型專利「全集成電路汽車儀表總成」基礎上改進的汽車儀表，特別是應用在汽車上能安全、可靠、直觀、準確地顯示汽車速度，大、小裡程，發動機轉速、水溫、燃油量、機油壓力、電瓶電壓、機油液位、車門燈等狀態及水溫、機油壓力、燃油量、機油液位、車速等報警。
目前，汽車儀表一般採用機械式、磁感應式或電熱式，並通過指針來顯示汽車上的車速、總裡程、燃油量、水溫、機油壓力和充電電流等。這種儀表使用在汽車行駛時產生的劇烈機械振動狀態下，工作不可靠、不穩定、壽命短、指示狹窄、技術落後、製造工藝複雜、工藝裝備多、顯示精度低，而且耗費大量銅材；特別是車速裡程表的軟軸，由於機械剪切力作用而常常損壞，更換又較麻煩，汽車倒車時還退裡程，很多駕駛員把它稱為「配相」。機油液位電子顯示，目前汽車上還沒有過，只能靠駕駛員手工拿標尺觀察，不但十分麻煩，而且很不準確。
本實用新型的目的是提供一種比目前所使用的汽車儀表更為簡單、功能更齊全、顯示精度更高、更直觀、工作更可靠，使用壽命更長的全電子汽車儀表。
本實用新型是以如下方式完成的車速傳感器安裝在汽車變速箱上，通過(IC38)轉變為脈衝信號，經接口(100)傳入車速裡程顯示電路，經脈衝整形，一路經定時電路，計數解碼，驅動電路，驅動發光數碼管以數字形式顯示車速的大小；另一路經比較電路驅動顯示器件發光，顯示出車速的模擬量，根據顯示器件的發光狀態和個數，便可知道車速為多少，當車速超過「80」公裡／小時時可發出報警聲響和紅色報警光；該脈衝信號經分頻後送入計數器，經累積計數，解碼鎖存，驅動數碼管發光，顯示出大小裡程。該總裡程為打開電門開關自動顯示30秒，然後停顯，但一直累計裡程，倒車計裡程，取下後半年不掉電。小裡程一直顯示，並設一置「零」按鈕，可以任意清零，並重新累計裡程。
同理，發動機轉速傳感將轉速變化信號轉變為脈衝信號，該脈衝信號傳入發動機轉速顯示電路，經整形後，一路經計數解碼，驅動數碼管發光，以數字形式顯示發動機轉速，另一路經比較電路驅動顯示器件發光，顯示出轉速的線性變化。
與油位變化相對應的傳感器將油位變化信號轉變為電阻變化信號，該電阻變化信號傳到燃油量電壓比較電路，該電壓比較電路的窗口就相應的打開，從而驅動顯示器件發光，根據顯示器件的發光狀態或發光的個數，便可知道油箱中油量還有多少；當油位較低時，紅色發光二極體發光，報警迴路啟動經延時發出報警聲響，起到了聲光報警作用。機油壓力、水溫、電瓶電壓顯示電路與燃油量顯示大同小異，這裡不一一列舉了。
與機油液位變化相對應的傳感將液位變化信號轉變為電信號，該電信號作用於機油液位比較電路，使該電壓比較電路的比較窗口相應的打開，顯示出機油液位的高低。該顯示電路在車門打開時接通，使駕駛員一眼就看清機油液位的高低，確保正常、安全行車。
光敏電阻構成自動調光器的傳感部分，其變化信號經反相器反相後送複合管放大，輸出至各顯示器件，當外界光線強時，各顯示器件光線也強，當外界光線弱時，各顯示器件光線弱，這樣就達到了使顯示器件光線柔和、清晰、不刺眼的目的。
顯示車門狀態的開關安裝在車門內，當車門關閉時，車門內的常閉觸點打開，相應的車門燈不亮；當車門打開時，相應的常閉觸點閉合，其車門燈發光，這樣就顯示出車門的狀態。
與此同時，該裝置還有左右轉彎、大小燈、充電指示、剎車指示、倒車指示及機油油溫報警指示燈系統，使整個儀表顯示更完整、全面，正確地反映出汽車的行駛狀態。特別是當小燈打開時，導光系統接入，在夜間行駛更直觀、豪華，能夠減輕駕駛員的疲勞感。
該裝置可以設計成與不同型號汽車相配套的儀表總成，因而通用性強，使用方便，採用全電子結構，無機械運動磨損，因此使用壽命大大增長。
以下結合附圖進一步詳細描述


圖1是本實用新型的汽車儀表示意圖，其中(1)為汽車速度模擬顯示器，(2)為汽車速度三位數字顯示器，(3)為自動調光傳感器，(4)為左右轉向顯示器，(5)為剎車燈、倒車指示、安全帶、大小燈、油溫等報警指示顯示器，(6)為發動機轉速模擬顯示器，(7)為發動機轉速四位數字顯示器，(8)為燃油量顯示器，(9)為電瓶電壓顯示器，(10)為水溫顯示器，(11)為機油壓力顯示器，(12)為時鐘顯示器，(13)為車門燈顯示器，(14)為小裡程復位按鈕，(15)為小裡程三位數字顯示器，(16)為機油液位顯示器，(17)為大裡程六位數字顯示器。
圖2是本實用新型的顯示大小裡程的電原理圖，其中IC1為40106，IC2為4027，IC3為4518，IC4為4017，IC5、IC6、IC7為4553，IC8、IC9、IC10為4513，(15)為小裡程三位數碼顯示器，(17)為大裡程六位數碼顯示器，(19)為4節5充電電池。
圖3是本實用新型的顯示車速的電原理圖，其中IC11為NE555，IC13為4553，IC14為4513，(2)為汽車速度三位數碼顯示器。IC15、IC16、IC17為IM324，(1)為車速模擬顯示器。
圖4是本實用新型的顯示發動機轉速的電原理圖，其中(7)為四位數字轉速顯示器，IC18、IC19、IC20為NE555，IC21為40106，IC22、IC23為4553，IC24、IC25為4513。圖5是燃油量、機油壓力顯示電路的電原理圖，其中(8)為燃油量(機油壓力)顯示器，IC26、IC27為IM324。
圖6是電瓶電壓顯示電路的電原理圖，其中(9)為電瓶電壓顯示器，IC28、IC29為IM324。
圖7是水溫顯示電路電原理圖，其中(10)為水溫顯示器，IC30、IC31為IM324，R36為熱敏電阻。
圖8是機油液位顯示電路的電原理圖，其中(16)為機油液位顯示器，IC32為IM324，(82)為敷銅板，上串電阻R41，(83)為滑塊。
圖9是自動調整亮度電原理圖，其中IC33為40106，R44為光敏電阻，BG14、BG15為9014。
圖10是本實用新型的報警電路的電原理圖，其中IC34、IC35、IC36為NE555，(98)為揚聲器。
圖11是本實用新型的穩壓電路電原理圖，其中IC37為AN7806。
圖12是本實用新型的車門燈控制電路電原理圖，其中K1～K5為門開關。
圖13是本實用新型的油溫、剎車、倒車、左右轉彎、大小燈等報警顯示系統電原理圖。
圖14是本實用新型的機油壓力傳感電原理圖，其中(97)為敷銅板，(98)為滑動指針，(99)為簧管。
圖15是本實用新型的速度(轉速)傳感原理圖，其中IC38為霍耳元件，(103)為磁鋼，(104)為託盤。
本實用新型的電路部分工作原理可進一步結合附圖加以說明。
參照圖2、3、15可知，霍耳元件IC38作為磁傳感元件，接收變速箱輸出軸上安裝的磁鋼託盤(104)端面上的磁鋼(103)發出的磁信號，並輸出隨車速變化的脈衝信號，該信號通過電纜輸到六反相器(IC12)的(31)上，(IC12)將其脈衝信號加以整形後，一路經比較集成電路比較後驅動車速摸擬顯示器(1)發光，根據發光器件發光的個數，便可知道車速為多少，當車速超過「80」公裡／小時時，啟動報警迴路，發出報警聲響，提醒駕駛員注意控制車速；另一路信號送至三位BCD計數器(IC13)，再經BCD七段顯示鎖存／解碼／驅動器(IC14)驅動數碼管(2)發光，顯示出車速的準確數值；與此同時，該脈衝信號還送入由雙JK主從觸發器(IC2)組成的四分頻電路，經分頻後送入雙BCD同步計數器(IC3)，其輸出一路送至三位BCD計數器(IC6，IC7)計數後，輸入BCD七段顯示鎖存／解碼／驅動器(IC8，IC9)驅動數碼管發光，顯示出總裡程的數值，另一路經十進位計數器(IC4)計數後，送入三位BCD計數器(IC5)計數，經七段顯示鎖存／解碼／驅動器(IC10)驅動數碼管(15)發光，顯示出小裡程的數值。
參照圖4可知，轉速傳感將轉速變化信號轉變為脈衝變化信號，該脈衝信號經接點(54)傳送至六反相器(IC21)，該脈衝信號整形後一路送至三位BCD計數器(IC22、IC23)，經(IC24、IC25)驅動發光數碼管(7)發光，顯示出轉速的數值；IC20構成門控電路，IC19為單穩電路，IC15為多諧振蕩器。另一路信號經接點(46)輸送至模擬顯示電路，顯示出轉速的模擬量。
參照圖5可知，燃油量傳感將燃油量變化信號轉變為R29的阻值變化信號，(69)點電位也就發生相應的變化，從而控制了運算放大器(IC26、IC27)的比較窗口的打開和關閉，也就控制了燃油量顯示器(8)的發光狀態，從而顯示出燃油量的多少。當燃油量較少時啟動報警電路，同時紅色發光二極體發光，起到聲光報警的作用。
本實用新型提到的機油壓力顯示電路，由於其原理同燃油量顯示電路相比大同小異，這裡就不列舉了。
參照圖6可知，電壓傳感直接連接電瓶，其V＋為正6伏電源，隨著電瓶電壓的不斷升高或降低，運算放大器(IC28、IC29)的比較窗口不斷的打開或關閉，從而顯示出電瓶電壓的高低。
參照圖7可知，水溫傳感為一熱敏電阻(R36)，當水溫發生變化時，熱敏電阻(R36)的阻值相應的發生變化，使得(82)點電位發生變化，從而控制了運算放大器(IC30)，(IC31)比較窗口的開閉狀態，顯示出水溫的高低。當水溫達「95℃」時，啟動報警迴路，實現聲光報警。
參照圖8可知，機油液位傳感將機油液位變化信號轉變為R41的阻值變化信號，(81)點電位也就發生相應的變化，從而控制了運算放大器(IC32)的比較窗口的開閉狀態，顯示出機油液位的高低，三極體(BG13、BG14)實現單燈顯示。當機油液位較低時，啟動報警迴路發出報警聲響。
參照圖9可知，光線強時，(R44)變大，(IC33)的佔空比增大，其輸出經三極體(BG14、BG15)放大後由(42)點輸出至其他顯示器，使各顯示器光線減弱。這樣就可以自動調光，以減少光線對駕駛員眼睛的刺激，使光線適中。
參照
圖10可知，(86)為電源正極。當車速超速時報警信號經(41)點送入(IC35)，再經振蕩器(IC34)產生一振蕩信號後驅動揚聲器發出間歇聲響；同理，當水溫過高，燃油量較少，機油壓力過低，機油液位較低時，報警信號經(77)點傳入(IC35)，經振蕩器(IC34)後驅動揚聲器發出報警聲響，配合其他電路的紅色報警光，也就起到了聲光報警作用。
參照
圖11可知，(IC37)為三端穩壓集成電路，電源正極接(89)點，電源負極接(92)點，通過(91)點輸入負載。正負極間接有濾波電容。
參照
圖12可知，接點(93)接電源正極，(K1、K2、K3、K4、K5)為安裝在車門內的常閉開關，當車門打開時，常閉開關閉合，車門燈亮，表示車門已打開，同理，當車門關上後，常閉開關打開，車門燈不亮，表示車門已關好。
參照
圖13可知，(95)點接電源正極，剎車時，剎車開關閉合，相應的迴路接通，相應的報警燈發光，其他報警顯示系統電原理與此相同，這裡不一一列舉了。
參照
圖14可知，(69)點為接入表頭接口，(97)為敷銅板，上串電阻(R70)，(98)為動觸頭，(99)為簧管。當簧管內壓力增大時，其尾端就向外張開，帶動指針順時針方向轉動，使得(R73)的阻值不斷增大；同理，當簧管內壓力減小時，指針反時針轉動，使R73的阻值不斷減少，這樣就起到了把壓力變化信號轉變為電信號的目的。
參照
圖15可知，速度傳感直接安裝在汽車變速箱上，由轉軸(105)、磁鋼託盤(104)、磁鋼(103)和霍耳元件(IC38)組成。汽車啟動時，速度傳感在變速箱帶動下轉動，磁鋼託盤端面上的磁鋼(103)隨之轉動，當磁鋼(103)通過(IC33)表面一次，(IC38)就產生一脈衝信號。
本實用新型具有如下優點耐振動，壽命長，顯示精度高，功能齊，外觀豪華，結構簡單，安裝使用維護方便。因此，該儀表具有廣闊的發展前途。
權利要求1.一種顯示汽車速度、發動機轉速、大小裡程、燃油量、水溫、機油壓力、電瓶電壓等報警系統的全電子汽車儀表，其特徵在於該儀表由安裝有汽車速度模擬顯示器(1)、汽車速度三位數字顯示器(2)、發動機轉速模擬顯示器(6)、發動機轉速四位數字顯示器(7)、燃油量顯示器(8)、電瓶電壓顯示器(9)、水溫顯示器(10)、機油壓力顯示器(11)、時鐘顯示器(12)、車門顯示器(13)、小裡程三位數字顯示器(15)、總裡程六位數字顯示器(17)、機油液位顯示器(16)、自動調光器(3)、左右轉向顯示器(4)及剎車、機油油溫等報警顯示器(5)的儀錶盤和與之相連接的電路組成。與之相連接的還有各種車用傳感器。
2.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於霍耳元件(IC38)、磁鋼(103)構成車速、裡程的傳感器，其輸出端(100)連接(IC12)，(101)端連接電源正極，(102)端連接電源負極。六反相器集成電路(IC12)連接計數器(IC13)及主、從觸發器(IC2)，計數器(IC13)與鎖存／解碼／驅動集成電路(IC14)電連接，(IC14)連接車速數字顯示器(2)，(IC12)的(35)腳與車速模擬顯示器(1)電連接；同步BCD計數器(IC3)與十進位計數器(IC4)電連接，其輸出連接計數器(IC5)、(IC6)、(IC7)、(IC8)、(IC9)、(IC10)為驅動集成電路，與數碼管(15)、(17)電連接。
3.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於霍耳元件(IC38)和磁鋼(103)構成發動機轉速的傳感器，其輸出(100)經(54)連入(IC21)，(IC18)、(IC19)和(IC20)構成單穩定時、高門控及多諧振蕩迴路，(IC22)、(IC23)與(IC21)電連接並構成計數器，(IC24)、(IC25)與(IC22)、(IC23)電連接並構成解碼、驅動迴路，顯示器(7)與(IC24)、(IC25)電連接。
4.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於燃油量、機油壓力顯示電路由(IC26)、(IC27)、電阻R29及顯示器(8)組成。
5.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於電壓顯示電路由(IC28)、(IC29)及顯示器(9)組成，其(75)端連接電瓶正極。
6.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於水溫顯示電路由(IC30)、(IC31)、熱敏電阻R36及顯示器(10)組成。
7.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於敷銅板(82)、動觸頭(83)及R41構成機油液位傳感，經(81)連接(IC32)其輸出連接機油液位顯示器(16)。
8.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於自動調光電路由(IC33)、光敏電阻(R44)及三極體(BG14、BG15)組成。
9.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於穩壓電路由(IC37)組成，其(92)點接地，(91)點連接輸出端，(89)連接電源正極，(89)與(90)間連接有二極體D15。
10.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於報警電路由(IC34)、(IC35)、(IC36)組成，(IC34)輸出連接揚聲器(88)；油量報警信號經(66)點至D11、BG16接入(IC36)，電壓、水溫、機油壓力、機油液位、車速等報警信號經(77)點至D14、BG17、接入(IC35)，車速報警經(41)點接入(IC35)。
11.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於在磁鋼託盤(104)的端面上安裝有磁鋼(103)，其數量為1～16個。
12.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於壓力傳感由簧管(99)、動觸頭(98)、靜觸頭(97)和電阻R70組成，靜觸頭(97)為敷銅板，電阻R70可以為3～21個。
13.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於門開關K1～K5安裝在車門轉軸處、(93)點連接電源正極，(94)點連接電源負極，兩點間連接電阻R55～R60，顯示器(13)及門開關K1～K5。
14.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於油量傳感由靜觸頭(71)、動觸頭(67)、浮球(68)及電阻R29組成，靜觸頭(71)為敷銅板，電阻R29可以為1～16個。
15.根據權利要求1所述的全電子汽車儀表，其特徵在於當小燈打開時，導光系統接入，使儀表顯得更豪華、直觀。
專利摘要一種多功能、全電子汽車儀表，由安裝有顯示器的儀錶盤和與之相連接的電路組成。該儀表不但能以數字形式顯示汽車的速度、大小裡程、發動機轉速、燃油量、水溫、機油壓力、機油液位等數值，還設有自動調光、導光系統及車門顯示，同時還具有車速過高，水溫較高、燃油量、機油壓力、機油液位、電瓶電壓等較低時的聲光報警信號。該實用新型具有結構簡單、成本低、顯示直觀、功能齊全、性能可靠、使用壽命長等優點，可為汽車整車參數自動控制提供條件，適合於各種類型的內燃機、車輛使用。
文檔編號B60K35/00GK2202064SQ93239300
公開日1995年6月28日 申請日期1993年9月21日 優先權日1993年9月21日
發明者劉賢仁, 劉強 申請人:劉賢仁, 劉強