Phần tử lưỡng kim ở bộ phận áp suất nhớt cĩ gắn một tiếp điểm. Độ dịch chuyển của kim đồng hồ tỉ lệ với dịng điện chạy qua dây may so. Khi áp suất nhớt bằng khơng, tiếp điểm mở, khơng cĩ dịng điện chạy qua khi bật cơng tắc máy. Vì vậy, kim vẫn chỉ khơng.
Khi áp suất nhớt thấp, màng đẩy tiếp điểm làm nĩ tiếp xúc nhẹ, nên dịng điện chạy qua dây may so của cảm biến. Vì lực tiếp xúc của tiếp điểm yếu, tiếp điểm sẽ lại mở ra do phần tử lưỡng kim bị uốn cong do nhiệt sinh ra. Tiếp điểm mở ra khi dịng điện chạy qua sau một thời gian rất ngắn nên nhiệt độ của phần tử lưỡng kim trên đồng hồ khơng tăng và nĩ bị uốn ít. Vì vậy, kim sẽ lệch nhẹ.
Cơng tắc máy Accu Đồng hồ báo áp suất dầu Cảm biến áp suất dầu Khơng có áp suất dầu
Hình 6. Hoạt động của đồng hồ nhiệt điện
khi áp suất nhớt thấp/nhỏ. - Áp suất nhớt cao. Công tắc máy Accu Đồng hồ báo áp suất dầu Cảm biến áp suất dầu Áp suất dầu cao
Hình7. Hoạt động của đồng hồ nhiệt điện khi áp suất nhớt cao.
Khi áp suất nhớt tăng, màng đẩy tiếp điểm mạnh nâng phần tử lưỡng kim lên. Vì vậy, dịng điện sẽ chạy qua trong một thời gian dài. Tiếp điểm sẽ chỉ mở khi phần tử lưỡng kim uốn lên trên. Dịng điện chạy qua đồng hồ áp suất nhớt trong một thời gian dài cho đến khi tiếp điểm của cảm biến áp suất nhớt mở, nhiệt độ phần tử lưỡng kim phía đồng hồ tăng làm tăng độ cong của nĩ, khiến kim đồng hồ lệch
nhiều. Như vậy, độ cong của phần tử lưỡng kim trong đồng hồ tỉ lệ với độ cong của phần tử lưỡng kim trong cảm biến áp suất nhớt.
2.1.2 Đồng hồ áp suất nhớt loại từ điện.
Cấu tạo đồng hồ loại này được trình bày trên Hình 8.
Bộ cảm biến Đồng hồ chỉ thị
Cơng tắc máy
Hình 8. Đồng hồ áp suất nhớt loại từ điện.
Chú thích Hình 8:
Sơ đồ chung.
Véctơ từ thơng tổng và vị trí kim đồng hồ ứng với các vị trí khác nhau. Sơ đồ nguyên lý đấu dây.
1- Buồng áp suất 11- Lá đồng tiếp điện 2- Chốt tì 12- Dây dẫn đồng 3- và 7- Vít điều chỉnh 13- Lị xo.
4- Màng 14- Cần hạn chế kim đồng hồ. 5- Vỏ bộ cảm biến 15- Rãnh cong.
6- Tay địn bẩy 16 và 20- Nam châm vĩnh cửu 8- Con trượt 17- Khung chất dẻo
9- Nắp bộ cảm biến 18- Kim. 10- Cuộn điện trở của biến trở 19- Vỏ thép Rcb- Điện trở của cảm biến.
Khi ngắt cơng tắc máy, kim lệch về phía vạch 0 trên thang đồng hồ. Kim đồng hồ được giữ ở vị trí này do lực tác dụng tương hỗ giữa hai nam châm vĩnh cửu 16 và 20.
Khi bật cơng tắc máy, trong các cuộn dây của đồng hồ và cảm biến xuất hiện những dịng điện chạy theo chiều mũi tên như hình vẽ 8a và 8c. Cường độ dịng điện, cũng như từ thơng trong các cuộn dây phụ thuộc vào vị trí con trượt trên biến trở 10. Cường độ dịng điện cực đại trong mạch đồng hồ và cảm biến 0,2A.
Khi trong buồng áp suất 1 của bộ cảm biến cĩ trị số áp suất P = 0 thì con trượt 8 nằm ở vị trí tận cùng bên trái của biến trở 10 (theo vị trí của hình vẽ), tức là điện trở Rcb cĩ giá trị cực đại. Khi đĩ cường độ
dịng điện trong cuộn W1 sẽ cực đại, cịn trong các cuộn dây W2 và W3 cực tiểu. Từ thơng 1 và 2 của các cuộn W1 và W2 tác dụng ngược nhau, nên giá trị và chiều từ thơng của chúng xác định theo hiệu 1
- 2.
Từ thơng 3 do cuộn dây W3 tạo ra sẽ tương tác với hiệu từ thơng 1 - 2 dưới một gĩc lệch 90o
. Từ thơng tổng của cả 3 cuộn dây sẽ xác định theo qui luật cộng vectơ. sẽ định hướng quay và vị trí của đĩa nam châm 16, cũng cĩ nghĩa là xác định vị trí của kim đồng hồ trên thang số.
Khi bật cơng tắc mà áp suất trong buồng 1 bằng 0 thì từ thơng tổng sẽ hướng dĩa nam châm trục quay đến vị trí sao cho kim đồng hồ chỉ vạch 0 của thang số. Khi áp suất trong buồng 1 tăng, màng 4 càng cong lên, đẩy địn bẩy 6 quay quanh trục của nĩ. Địn bẩy thơng qua vít 7 tác dụng lên con trượt 8 làm cho nĩ dịch chuyển sang phải. Trị số điện trở của biến trở (hay Rcb) giảm dần, do đĩ cường độ dịng điện trong các cuộn dây W1 và W2 cũng như từ thơng do chúng sinh ra 1 và 2 tăng lên. Trong khi đĩ, dịng điện trong cuộn dây W3 và từ thơng 3 của nĩ giảm đi. Trong trường hợp này, giá trị và hướng của từ thơng tổng thay đổi, làm cho vị trí của đĩa nam châm 16 cũng thay đổi và kim đồng hồ sẽ lệch về phía chỉ số áp suất cao.
Trong trường hợp áp suất P = 10 kg/cm2, con trượt sẽ ở vị trí tận cùng bên phải của biến trở 10, tức là điện trở của cảm biến Rcb = 0 (biến trở bị nối tắt) thì cuộn dây W1 cũng bị nối tắt và dịng điện trong cuộn dây sẽ bằng 0, kim đồng hồ sẽ lệch về phía phải của thang số.
2.2 Đồng hồ nhiên liệu:
Đồng hồ nhiên liệu cĩ tác dụng báo cho người tài xế biết lượng xăng (dầu) cĩ trong bình chứa. Cĩ hai kiểu đồng hồ nhiên liệu, kiểu điện trở lưỡng kim và kiểu cuộn dây chữ thập.
2.2.1 Kiểu điện trở lưỡng kim
Một phần tử lưỡng kim được gắn ở đồng hồ chỉ thị và một biến trở trượt kiểu phao được dùng ở cảm biến mức nhiên liệu.
Biến trở trượt kiểu phao bao gồm một phao dịch chuyển lên xuống cùng với mức nhiên liệu. Thân bộ cảm nhận mức nhiên liệu cĩ gắn với điện trở trượt, và địn phao nối với điện trở này. Khi phao dịch chuyển, vị trí của tiếp điểm trượt trên biến trở thay đổi làm thay đổi điện trở. Vị trí chuẩn của phao để đo được đặt hoặc là vị trí cao hơn hoặc là vị trí thấp hơn của bình chứa. Do kiểu đặt ở vị trí thấp chính xác hơn khi mức nhiên liệu thấp, nên nĩ được sử dụng ở những đồng hồ cĩ dãi đo rộng như đồng hồ hiển thị số.
Khi bật cơng tắc máy ở vị trí ON, dịng điện chạy qua bộ ổn áp và dây may so trên đồng hồ nhiên liệu và được tiếp mass qua điện trở trượt ở bộ cảm nhận mức nhiên liệu. Dây may so trong đồng hồ sinh nhiệt khi dịng điện chạy qua làm cong phần tử lưỡng kim tỉ lệ với cường độ dịng điện. Kết quả là kim được nối với phần tử lưỡng kim lệch đi một gĩc.
Khi mức nhiên liệu cao, điện trở của biến trở nhỏ nên cường độ dịng điện chạy qua lớn. Do đĩ, nhiệt được sinh ra trên dây may so lớn và phần tử lưỡng kim bị cong nhiều làm kim dịch chuyển về phía chữ F (Full). Khi mực xăng thấp, điện trở của biến trở trượt lớn nên chỉ cĩ một dịng điện nhỏ chạy qua. Do đĩ phần tử lưỡng kim bị uốn ít và kim dịch chuyển ít, kim ở vị trí E (empty).
Hình 10. Đồng hồ nhiên liệu kiểu điện trở lưỡng kim.
Độ chính xác của đồng hồ kiểu điện trở lưỡng kim bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điện áp cung cấp. Sự tăng hay giảm điện áp trên xe sẽ gây ra sai số chỉ thị trong đồng hồ nhiên liệu. Để tránh sai số này, một ổn áp lưỡng kim được gắn trong đồng hồ nhiên liệu để giữ áp ở một giá trị khơng đổi (khoảng 7V).
Ổn áp bao gồm một phần tử lưỡng kim cĩ gắn tiếp điểm và dây may so để nung nĩng phần tử lưỡng kim. Khi cơng tắc ở vị trí ON, dịng điện đi qua đồng hồ nhiên liệu và đồng hồ nhiệt độ nước làm mát qua tiếp điểm của ổn áp và phần tử lưỡng kim. Cùng lúc đĩ, dịng điện cũng đi qua may so của ổn áp và nung nĩng phần tử lưỡng kim làm nĩ bị cong. Khi phần tử lưỡng kim bị cong, tiếp điểm mở và dịng điện ngừng chạy qua đồng hồ nhiên liệu và đồng hồ nhiệt độ nước làm mát. Khi đĩ, dịng điện cũng ngừng chạy qua dây may so của ổn áp. Khi dịng điện ngừng chạy qua dây may so, phần tử lưỡng kim sẽ nguội đi và tiếp điểm lại đĩng.
Nếu điện áp accu thấp, chỉ cĩ một dịng điện nhỏ chạy qua dây may so và dây may so sẽ nung nĩng phần tử lưỡng kim chậm hơn, vì vậy tiếp điểm mở chậm. Điều đĩ cĩ nghĩa là tiếp điểm sẽ đĩng trong một thời gian dài. Ngược lại, khi điện áp accu cao, dịng điện lớn chạy qua tiếp điểm làm tiếp điểm đĩng trong khoảng một thời gian ngắn.
Trong thực tế, ta cĩ thể sử dụng IC 7807 cho mục đích ổn áp. Cơng tắc máy Tiếp điểm ổn áp Bộ cảm nhận mức nhiên liệu Bộ cảm nhận nhiệt độ nước Đồng hồ báo mức nhiên liệu Đồng hồ báo nhiệt độ nước Tiếp điểm ổn áp đóng Accu E C F H Cơng tắc máy Tiếp điểm ổn áp Bộ cảm nhận mức nhiên liệu Bộ cảm nhận nhiệt độ nước Đồng hồ báo mức nhiên liệu
Đồng hồ báo nhiệt độ nước Accu
E
C
F
Công tắc máy Tiếp điểm ổn áp Bộ cảm nhận mức nhiên liệu Bộ cảm nhận nhiệt độ nước Đồng hồ báo mức nhiên liệu Đồng hồ báo nhiệt độ nước Tiếp điểm ổn áp mở Accu E C F H
Hình 11. Hoạt động của đồng hồ kiểu điện trở lưỡng kim
khi tiếp điểm ổn áp đĩng/mở.
2.2.2 Kiểu cuộn dây chữ thập.
Đồng hồ báo nhiên liệu Khoá điện Bộ cảm nhận mức nhiên liệu Accu L4 L3 Vs L2 L1
Hình12. Đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập.
Đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập là một thiết bị điện từ trong đĩ các cuộn dây được quấn bên ngồi một rotor từ theo bốn hướng, mỗi hướng lệch nhau 90o
. Khi dịng điện qua cuộn dây bị thay đổi bởi điện trở của cảm biến mức nhiên liệu, từ thơng được tạo ra trong cuộn dây theo bốn hướng thay đổi làm rotor từ quay và kim dịch chuyển.
Khoảng trống phía dưới rotor được điền đầy silicon để ngăn khơng cho kim dao động khi xe bị rung và kim khơng quay về vị trí E khi tắt cơng tắc máy.
Đặc điểm của đồng hồ kiểu cuộn dây chữ thập (so sánh với kiểu lưỡng kim):
Độ chính xác cao.
Gĩc quay của kim rộng hơn.
Đặc tính bám tốt.
Khơng cần mạch ổn áp.
Chỉ thị được lượng nhiên liệu khi khố điện đã tắt.
Các cực bắc (N) và cực nam (S) được tạo ra trên rotor từ. Khi dịng điện chạy qua mỗi cuộn dây, từ trường sinh ra trên mỗi cuộn dây làm rotor từ quay và kim dịch chuyển.
Hình 13. Cấu tạo đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập.
Cuộn L1 và L3 được quấn trên cùng một trục nhưng ngược hướng nhau, cuộn L2 và L4 được quấn ở trục kia lệch 90o so với trục L1, L3 (L2 và L4 cũng được quấn ngược chiều nhau).
Khi cơng tắc ở vị trí ON, dịng điện chạy theo hai đường:
- Accu L1 L2 cảm biến mức nhiên liệu mass. - Accu L1 L2 L3 L4 mass.
Điện áp Vs thay đổi theo sự thay đổi điện trở của cảm biến mức nhiên liệu làm cường độ dịng điện I1, I2 thay đổi theo.