images copy

شمع خودرو

خودرو از قطعات متعددی تشکیل شده که وجود هر یک برای عملکرد صحیح وسایل نقلیه کاملا ضروری است. در این میان بعضی از قطعات اهمیت بالاتری نسبت به دیگران، به‌ویژه در بحث روشن شدن و کارکرد صحیح موتور خودرو برخوردارند. شمع خودرو یکی از این اجزای مهم پیشرانه‌های احتراقی است. این قطعه انواع مختلفی دارد و اطلاع از نشانه‌ها و علائم خرابی آن برای هر راننده‌ای ضروری است تا بداند چه زمانی اقدام به تعویض شمع خودرو کند.

شمع موتور خودرو قطعه‌ای کوچک اما ضروری در سیستم احتراق و برق خودرو است که وظیفه‌‌ اصلی آن ایجاد جرقه‌ای دقیق برای انفجار مخلوط هوا و بنزین داخل سیلندرهاست. این انفجار نیروی لازم برای حرکت پیستون‌ها به پایین، گردش میل‌لنگ و درنهایت روشن شدن موتور را فراهم می‌کند.

پیدایش نخستین شمع خودرو به اوایل قرن ۱۹ میلادی برمی‌گردد. در آن دوران موتورهای احتراقی تازه اختراع شده و مهندسان به دنبال راهی برای ایجاد جرقه درون سیلندر بودند که مخلوط سوخت و هوا را به‌طور یکنواخت و مداوم منفجر و محترق کند تا موتور توانایی روشن ماندن و تولید نیرو برای به حرکت درآوردن خودرو را داشته باشد. در دهه 1860 میلادی، یک مهندس بلژیکی-فرانسوی بنام اتین لونوار از یک شمع برقی در اولین موتور احتراقی گازی خود استفاده کرد. اما در سال 1898 میلادی نیکولا تسلا حق اختراع شمع را به نام خودش ثبت کرد تا این افتخار نصیب او شود. دو سال بعد رابرت بوش مهندس آلمانی، سامانه احتراقی را توسعه داد که در آن استفاده از شمع‌های ولتاژ بالا در موتورهای تجاری امکان‌پذیر بود، در سال 1930 هلن بلر بارتلت آمریکایی که در رشته زمین‌شناسی فعالیت داشت، ماده عایق بر پایه یک نوع سرامیک آلومینا را برای شمع خودرو اختراع کرد. در دهه ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ شمع‌های پولونیوم توسط فایرستون و سپس شمع‌هایی با روکش نیکل و پلاتین راهی بازار شدند. شمع‌های با نوک ایریدیوم و روکش پلاتین نیز محصول سال 1980 هستند. طی دهه اول قرن بیستم نیز شمع‌های موسوم به چند پلاتین (دارای چند الکترود منفی) به بازار آمدند.

اجزای شمع ماشین

  • الکترود مرکزی (مثبت): این الکترود از جنس آلیاژ نیکل، پلاتین یا ایریدیوم است و وظیفه آن انتقال برق ولتاژ بالا جهت تولید جرقه بین خودش و الکترود منفی است.
  • الکترود منفی (موسوم به پلاتین) :این الکترود فرمی خمیده دارد وبه بدنه متصل می‌شود و با الکترود مثبت تشکیل قوس الکتریکی یا جرقه می‌دهد.
  • بدنه فلزی رزوه‌ای: به سرسیلندر پیچ می‌شود و شمع را در جای خود نگه می‌دارد.
  • ترمینال: این بخش به حالت یک استوانه فلزی در بالای شمع قرار دارد و محل اتصال وایر به شمع است تا برق را از کوئل به شمع برساند.
  • عایق چینی :عایق یا چینی شمع از جنس سرامیک است و از الکترودها در برابر ولتاژ بالا و گرمای شدید موتور مراقبت می‌کند.

نحوه عملکرد شمع ماشین

در هر دور از گردش میل‌لنگ، مخلوط هوا و سوخت از طریق سوپاپ هوا وارد سیلندر می‌شود. این مخلوط هم‌زمان با بالا آمدن پیستون فشرده می‌شود. در این بین باتری خودرو ، برق مورد نیاز کوئل را تامین می‌کند. این برق توسط سیم‌پیچ‌های داخلی کویل خودرو به ولتاژ بسیار بالای بین ۱۰ هزار تا ۲۵ هزار ولت افزایش می‌یابد. سپس ولتاژ تولیدی به واسطه وایرها به الکترود مرکزی شمع در داخل محفظه احتراق منتقل می‌شود. گپ بین الکترود مثبت و الکترود منفی (بدنه شمع) به گونه‌ای تنظیم شده اس که با عبور ولتاژ بالا از آن جرقه یا قوس الکتریکی ایجاد می‌شود. دمای جرقه شمع حدود ۱۰ هزار درجه سانتیگراد برآورد شده و فوق‌العاده داغ است.

در این میان جرقه شمع، مخلوط هوا و بنزین فشرده‌شده را مشتعل می‌کند و انفجار داخل موتور رخ می‌دهد. در اثر این انفجار مخلوط انرژی زیادی آزاد می‌شود که پیستون را به سمت پایین هل می‌دهد. درنتیجه میل‌لنگ به گردش درآید و موتور به کار می‌افتد. این سیکل در تمام سیلندرها تکرار می‌شود و موتور روشن می‌ماند. بعد از روشن شدن برق مورد نیاز کوئل از دینام تامین خواهد شد.

انواع شمع ماشین

از نظر کد حرارتی

انواع شمع خودرو از نظر کد حرارتی به سه دسته تقسیم می‌شود:

شمع سرد

شمع‌های سرد یا پایه کوتاه حرارت را به سرعت از الکترود به بدنه شمع و سپس به سرسیلندر منتقل می‌کنند و کد حرارتی آنها با عددی مانند ۱۰ یا ۹ مشخص می‌شود.  از این شمع‌ها در موتورهای پرقدرت، مانند موتورهای توربوشارژ یا تقویت‌شده استفاده می‌شود.

شمع گرم

شمع‌های گرم یا پایه بلند دارای پایه یا همان رزوه‌های بلندتری هستند و حرارت را با سرعت کمتر دفع می‌کنند. کد حرارتی آنها با عددهایی مانند ۴ یا ۵ تعیین می‌شود. از شمع‌های گرم در موتورهایی که کارکرد معمولی دارند، مانند خودروهای شهری یا موتورهای دور پایین استفاده می‌شود.

شمع نیمه گرم

در شمع نیمه گرم یا پایه استاندارد، طول پایه و ضریب انتقال حرارت بین دو مدل دیگر قرار می‌گیرد و کد حرارتی آنها با اعداد بین ۱۰ تا ۵ مشخص می‌شود. از این شمع‌ها در موتورهایی با قدرت متوسط که ترکیبی از کارکرد سرد و گرم دارند،  استفاده می‌شود تا کارایی پیشرانه در حد بهینه قرار گیرد.

از نظر الکترود منفی

شمع ماشین از نظر تعدد الکترود منفی قابل دسته‌بندی است:

شمع تک الکترودی

این شمع به تک پلاتین معروف است و تنها یک الکترود منفی دارد و عمر آن کمتر از مدل چند پلاتین است.

شمع چند الکترودی

این شمع به چند پلاتین معروف است و دو الی چهار الکترود منفی دارد تا اگر یکی خراب شد، دیگری جای آن را بگیرد. این شمع عمر بالاتری دارد و برای خودروهای دوگانه‌سوز مناسب است.

از نظر جنس الکترود مثبت

شمع خودرو را می‌توان از نظر جنس و مایل الکترود مثبت به دسته‌های زیر تقسیم‌بندی کرد.

شمع معمولی

شمع‌های معمولی که همه ما با آنها سروکار داشته‌ایم، دارای الکترود مثبت استوانه‌ای شکل با سر تخت و گرد هستند. جنس این الکترود معمولا از آلیاژ نیکل است و قدرت جرقه‌زنی و طول عمر آن نسبت به شمع‌های سوزنی پایین‌تر است.

شمع سوزنی

شمع‌های سوزنی دارای سر الکترود مثبت با قطر بسیار کمتر از شمع‌های معمولی هستند، به همین دلیل هم به آنها سوزنی گفته می‌شود. جنس الکترود مرکزی این شمع‌ها از آلیاژهای گران‌قیمت‌تر نظیر پلاتینیوم و ایریدیوم است که کیفیت جرقه بالاتر و عمر بیشتری ارائه می‌دهند.

از نظر جنس الکترود مرکزی

شمع خودرو را می‌توان از نظر جنس و الکترود مرکزی آن ها به دسته‌های زیر تقسیم‌بندی کرد.

شمع پلاتینیوم

شمع پلاتینیوم یک نوع شمع سوزنی است که آلیاژ الکترود مرکزی آن از جنس پلاتینیوم ساخته می‌شود. این آلیاژ در افزایش طول عمر شمع و کیفیت جرقه تاثیر بالایی دارد، اما سطح کیفی آن به انواع ایریدیوم نمی‌رسد.

شمع ایریدیوم

بهترین و گران‌قیمت‌ترین نوع شمع خودرو، شمع‌های سوزنی ایریدیوم هستند. این نوع شمع‌های سوزنی بهترین کیفیت جرقه و بیشترین طول عمر را ارائه می‌دهند و برای خودروهای گران‌قیمت و پرقدرت مناسب هستند.

نشانه های خرابی شمع خودرو

اگر شمع‌های خودرو خراب شوند، می‌توان آثار و نشانه‌های آن را در عملکرد موتور مشاهده کرد. در ادامه به بعضی از مهم‌ترین نشانه‌های خرابی شمع ماشین اشاره کرده‌ایم:

بد روشنی موتور

اگر در روشن شدن موتور به‌خصوص هنگام استارت خودرو در هوای سرد، مشکلی وجود داشته باشد، شاید شمع‌های ماشین خراب باشند. شمع‌های معیوب یا فرسوده جرقه دقیق و پرقدرت برای احتراق مناسب مخلوط هوا و سوخت تولید نمی‌کنند؛ درنتیجه موتور مثل همیشه و به‌طور یکنواخت روشن نمی‌شود و در صورت روشن شدن حداقل در چند ثانیه ابتدایی به بعد کار می‌کند.

لرزش و ریپ زدن موتور

لرزش یا ریپ زدن موتور، به‌ویژه در دورهای پایین می‌تواند نشان‌دهنده وجود ایراد در یک یا چند شمع خودرو باشد. شمع خراب باعث جرقه ناقص و درنتیجه احتراق ناقص درون سیلندر خواهد شد نتیجه احتراق ناقص نیز چیزی جز لرزش و ریپ زدن موتور نخواهد بود.

کاهش شتاب خودرو و توان موتور

اگر متوجه شدید که خودروتان شتاب و قدرت همیشگی را ندارد، این مورد می‌تواند یکی دیگر از نشانه‌های خرابی شمع باشد. شمع‌های خراب می‌توانند منجر به احتراق ناقص شوند که به نوبه خود باعث کاهش قدرت و شتاب خودرو می‌شود. البته اکتان بنزین نامناسب یا خرابی انژکتور ، استپر موتور و کاربراتور نیز می‌تواند در این مورد موثر باشد.

روشن شدن چراغ چک

روشن شدن چراغ چک موتور می‌تواند نشان‌دهنده مشکلات مختلف برقی، از جمله خرابی شمع، وایرها و کوئل باشد. اگر چراغ چک موتور روشن شد حتما به متخصص برق خودرو مراجعه و به کمک دستگاه دیاگ منبع مشکل را شناسایی و برطرف کنید.

افزایش مصرف بنزین

اگر بدون هیچ تحولی دیگری در رانندگی یا شرایط جاده و خودرو نظیر افزایش بار و تعداد سرنشینان، ناگهان با افزایش مصرف بنزین روبرو شدید، ممکن است شمع‌ها خراب شده باشند. زیرا در اثر خرابی شمع احتراق ناقص درون سیلندر رخ می‌دهد که می‌تواند منجر به هدررفت سوخت و افزایش مصرف بنزین شود.

دود سیاه اگزوز

انتشار دود سیاه‌رنگ از اگزوز می‌تواند نشانه‌ای از احتراق ناقص و خرابی شمع‌های خودرو باشد. در این شرایط شمع‌ها را باز کنید. اگر سر آنها دوده‌زده است، بعد از اطمینان از سایر بخش‌های فنی، حتما شمع‌ها را تعویض کنید.

دلایل خرابی شمع ماشین

از جمله دلایل خرابی شمع ماشین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

خرابی ناشی از کارکرد بالا

با گذشت زمان و طی مسافت زیاد، الکترودهای شمع فرسوده و قدرت جرقه‌زنی ضعیف‌تر می‌شود. این امر به ‌مرور در عملکرد موتور تاثیر منفی می‌گذارد و توان و کیفیت عملکرد پیشرانه را کاهش دهد. همچنین استفاده از شمع‌های بی‌کیفیت یا غیراستاندارد، تنظیم نبودن موتور، رانندگی تحت فشار و…، همگی می‌توانند عمر مفید شمع را به شدت کاهش دهند.

کثیفی سر شمع

تجمع ذرات کربنی حاصل از احتراق ناقص روی سر شمع‌ها می‌تواند در فرآیند جرقه‌زنی و درنتیجه عملکرد کل موتور مشکل ایجاد کند. همچنین نشت روغن به داخل محفظه احتراق هم می‌تواند رسوبات روغنی روی شمع‌ها به وجود آورد و بعد از مدتی عملکرد شمع را با مشکل مواجه سازد.

جوش آوردن موتور

سوختن واشر سر سیلندر ناشی از نقص در عملکرد سیستم خنک‌کننده موتور، کمبود آب رادیاتور، خرابی فن و مواردی از این دست موجب افزایش غیرعادی دمای موتور و سرسیلندر می‌شود که درنهایت می‌تواند روی عملکرد شمع‌ها نیز تاثیر منفی داشته باشد. البته خرابی شمع ناشی از این مورد بسیار نادر است، مگر آنکه موتور به صورت خیلی غیرعادی و شدید داغ شود.

ضربه یا ترک خوردگی

هرگونه آسیب فیزیکی ناشی از تصادف یا اره شدن تسمه تایم و برخورد پیستون و سوپاپ‌ها با یکدیگر می‌تواند باعث ضربه به شمع‌ها شود و آنها را دچار خرابی کند. هرگونه شکستگی خم شدن پلاتین و مواردی از این دست موجب خواهد شد که شمع دیگر قابل استفاده نباشد.

تنظیم نبودن فیلر شمع

منظور از فیلر شمع فاصله بین الکترود مثبت و منفی شمع ماشین است. این فاصله معمولا باید چیزی بین ۸ تا ۹ دهم میلی‌متر باشد و اگر در اثر ضربه یا کارکرد زیاد تغییر پیدا کند، می‌تواند عملکرد ماشین را با مشکل روبرو سازد. می‌توان با باز کردن دوره‌ای شمع‌ها و تنظیم فیلر آنها مطابق دستورات شرکت خودروساز از این مشکل تا حد امکان پیشگیری کرد.

زمان تعویض شمع خودرو

زمان تعویض شمع ماشین به عواملی مانند نوع شمع، شیوه رانندگی (تحت فشار و دور بالا یا کاملا عادی)، شرایط آب و هوایی محل رانندگی و…. بستگی دارد.

با این حال به‌طور کلی توصیه می‌شود شمع‌های معمولی را بین کارکرد ۲۰ تا ۳۰ هزار کیلومتر تعویض کنید. معمولا شمع‌های معمولی با چند پلاتین عمر بالاتری نسبت به مدل تک پلاتین دارند. شمع‌های نیکل سوزنی نیز بین ۴۰ تا ۶۰ هزار کیلومتر باید تعویض شوند. شمع‌های پلاتینیومی سوزنی عمر بالا و در حد ۸۰ تا ۱۰۰ هزار کیلومتر دارند. درنهایت شمع‌های ایریدیوم اورجینال و اصلی تا ۱۲۰ هزار الی ۱۵۰ هزار کیلومتر قابل استفاده هستند.

عوامل موثر بر قیمت شمع ماشین

عوامل متعددی روی قیمت شمع تاثیر می‌گذارند. جنس الکترود مثبت، برند سازنده، ساختار شمع و… از جمله مهم‌ترین فاکتورهای تاثیرگذار روی قیمت شمع خودرو هستند که در زیر به توضیح جزئی آنها می‌پردازیم.

جنس شمع

منظور از جنس شمع، جنس الکترود مرکزی آن است که در شمع‌های نیکل ارزان‌تر و در مدل‌های پلاتینیوم یا ایریدیوم بسیار گران‌تر است.

ساختار شمع

شمع‌های سوزنی دارای الکترود نازک‌تر نسبت به شمع‌های معمولی که دارای الکترود مرکزی قطورتر هستند، قیمت بالاتری دارند.

برند شمع

محصولات اورجینال برندهای معتبر نسبت به برندهای متفرقه قیمت بیشتری دارند و البته کیفیت بالاتری هم ارائه می‌دهند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

استپر-1-1024x576 copy

استپر موتور

استپر موتور چیست؟

استپر قطعه‌ای مهم در موتور خودرو است که روی دریچه گاز خودروها نصب می‌شود. زمانی که پدال گاز فشرده نباشد، استپر که قطعه‌ای الکترونیکی مکانیکی است، وظیفه تنظیم میزان هوای ورودی به دریچه گاز و همچنین روشن‌نگه‌داشتن ماشین را بر عهده دارد. استپر به‌همراه سنسور دریچه گاز، با دریافت و ارسال اطلاعات به ECU، مانع از خاموش‌شدن خودرو در دورهای پایین موتور می‌شود.

به ‌علت وجود این قطعه در قسمت ورودی دریچه گاز، امکان آلودگی و کثیف‌شدن آن با ذرات معلق و دوده روغن وجود دارد. آلودگی استپر، موجب اختلال در عملکرد آن می‌شود و باید برای تمیزکردن این قطعه اقدام کرد تا آسیب جدی به موتور وارد نشود.

اجزای استپر موتور

این قطعه نیز همانند هر قطعه الکترونیکی دیگر، از اجزای مختلفی تشکیل می‌شود که هماهنگی تک‌تک این اعضا در کنار هم، باعث عملکرد بی‌نقص این قطعه می‌شود. ازجمله مهم‌ترین اجزای تشکیل دهنده استپر موتور، می‌توان به موتور الکتریکی، فنر نگه‌دارنده، بوش جداکننده، شفت استپر و کلاهک اشاره کرد.

نحوه عملکرد استپر موتور

همان‌طور که گفته شد، این قطعه روی دریچه گاز نصب و توسط کامپیوتر خودرو یا همان ECU کنترل می‌شود. استپر با حرکت رو به جلو و عقب، مقدار ورودی هوا را کنترل می‌کند که این حرکت، به‌واسطه 4 ترانزیستور کنترل می‌شود.

ECU با دریافت دمای موتور و سایر شرایط خودرو، فرمان لازم را به ترانزیستورها ارسال می‌کند و در نتیجه، دریچه استپر باز و بسته می‌شود. درواقع، با افزایش دمای موتور، دریچه آن باز می‌شود و پس از آن‌که دمای موتور کاهش یافت و به‌حد نرمال رسید، مجددا دریچه بسته می‌‌شود. هم‌چنین اگر پدال گاز فشرده نباشد، به‌علت نیاز موتور به هوا، دریچه باز می‌شود تا هوای موردنیاز موتور تامین شود.

وظایف استپر موتور

مهم‌ترین وظیفه این قطعه، روشن‌نگه‌داشتن خودرو در دورهای آرام است؛ اما استپر، وظایف دیگری نیز بر عهده دارد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت

ازجمله وظایف استپر موتور خودرو می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  •  استپر در زمان سردبودن موتور، نقش ساسات را ایفا می‌کند؛ یعنی هنگامی ‌که موتور سرد است، با تنظیم سوزن، خودرو با اولین استارت روشن می‌شود.
  • این قطعه، دور موتور را در زمان گرفتن بار اضافی تنظیم می‌کند؛ به‌عنوان مثال، هنگامی‌ که در هوای گرم کولر خودرو را روشن می‌کنید، عملا در حال تحمیل بار اضافی به موتور هستید؛ در این زمان، باید دور موتور افزایش یابد تا پاسخ‌گوی این بار اضافی باشد که این امر، بر عهده استپر است.
  • یکی دیگر از وظایف استوپر، تنظیم سوخت و هوا در دور پایین است. منظور از دورهای پایین در خودرو، معمولا بین 900 تا 1100 دور در دقیقه است. زمانی‌که خودرو در حال پارک است و موتور خودرو به‌ صورت درجا و نرمال کار می‌کند، تنظیم سوخت و هوای ورودی توسط استپر انجام می‌شود.
  • در زمان تعویض دنده‌ها، این قطعه سرعت خودرو را تنظیم می‌کند. وقتی که راننده هنگام تعویض دنده پای خود را از روی پدال گاز برمی‌دارد، استپر با جلوگیری از بسته‌شدن سریع مسیر هوا، سرعت را تنظیم می‌کند. شایان ذکر است که این موضوع در مواقعی نیز که راننده پای خود را به‌صورت ناگهانی از روی پدال ترمز بردارد، رخ می‌دهد.

علائم خرابی استپر موتور

حال وقت آن رسیده است که به علائم خرابی استپر بپردازیم. مهم‌ترین وظیفه استپر، جلوگیری از خاموش شدن خودرو در دورهای پایین است؛ به‌عبارتی، سرعت موتور در دورهای پایین توسط این قطعه تنظیم می‌شود؛ لذا خرابی آن در دورهای پایین، قابل تشخیص است و اغلب هنگام درجا کارکردن موتور، دور موتور پایدار نیست و مدام تغییر می‌کند. تشخیص خرابی استپر موتور با علائم دیگری نیز همراه است که در ادامه به آن اشاره خواهیم کرد:

  • افزایش دور موتور بلافاصله پس از روشن‌کردن خودرو
  • خاموش‌شدن خودرو با رهاکردن پدال گاز
  • کاهش دور موتور در بارهای اضافی نظیر روشن‌بودن کولر
  • عدم پایداری دور موتور هنگام درجاکارکردن
  • گازخوردن بی‌دلیل خودرو پس از روشن‌شدن خودرو
  • افزایش دور موتور با افزایش دمای موتور

تمامی نشانه های خرابی استپر موتور، مرتبط با نحوه عملکرد خود استپر هستند؛ چراکه دریچه آن به‌درستی باز و بسته نمی‌شود و در نتیجه، میزان هوای ورودی به موتور مختل شده و موارد فوق ظاهر خواهند شد.

شستن استپر موتور

برخی از علائمی که در بالا عنوان شد، به دلیل کثیفی قطعه استپر رخ می‌دهد که  بدون مراجعه به مکانیکی می‌توانید آن را تمیز کنید. در ادامه، نحوه شستن استپر موتور را ذکر خواهیم کرد.

  • خودرو را خاموش کنید و اجازه دهید که موتور به اندازه کافی خنک شود.
  • محل استپر را شناسایی کنید. برای این کار، از راهنمای خودرو کمک بگیرید.
  • پیچ‌های مربوطه را باز کنید و سیم‌ها و سایر اتصالات را از موتور جدا سازید.
  • قطعه استپر را به‌دقت بشویید. برای این کار، می‌توانید از گازوئیل یا اسپری انژکتور استفاده کنید.
  • آن را با استفاده از هوای فشرده خشک کنید.
  • دریچه استپر را چک و از بازوبسته‌شدن آن اطمینان حاصل کنید.
  • آن را به محل خود بازگردانید، اتصالات سیم‌ها را برقرار کنید و پیچ‌ها را ببندید.
Untitled-3

سنسور ها

سنسورها

سنسور (sensor)یعنی حس کننده,و از کلمه  sens به معنی حس کردن گرفته شده و می تواند کمیت هایی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و … را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل کند.سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشد. سنسور ها بر اساس نوع و وظیفه ای که برای آن ها تعریف شده اطلاعات را به سیستم کنترل  کننده می فرستند و سیستم طبق برنامه تعریف شده عمل می کند .

سنسورها وسیله هایی هستند که ورودی های فیزیکی محیط را اندازه گیری می کنند و آن ها را به داده هایی تبدیل می کنند تا توسط انسان یا ماشین تفسیر شده و در زندگی روزمره و دستگاه های مختلفی که سر رو کار داریم استفاده شود. در این مطلب به بررسی انواع سنسورهای خودرو و وظایف هر کدام پرداخته ایم.

تنها در یک خودرو به صورت متوسط، ده ها نوع سنسور در انواع مختلفی از آن ها وجود دارد. مثلا سنسورهای فشار تایر برای این  است که آیا تایر نیاز به هوای بیشتری دارد یا نه.

خودروهای خودرانی نیز مانند تولیدات شرکت تسلا وجود دارند که مجهز به حسگرهای اولتراسونیک بوده و با استفاده از امواج صوتی فاصله بین وسیله نقلیه تا خودروی دیگر یا سایر اشیاء موجود در محیط را اندازه گیری می کنند و به اطلاع راننده می رسانند.

سنسور یا حسگر چیست؟

سنسورها وسیله هایی هستند که ورودی های فیزیکی محیط را اندازه گیری می کنند و آن ها را به داده هایی تبدیل می کنند تا توسط انسان یا ماشین تفسیر شده و در زندگی روزمره و دستگاه های مختلفی که سر روکار داریم استفاده شود.

با توجه به الکترونیکی شدن انواع تجهیزات و وسایلی که استفاده می کنیم، بیشتر حسگرها الکترونیکی هستند، اما برخی نیز مثل دماسنج ها ساده تر می باشند. از حسگرها برای اندازه گیری دما، فاصله، تشخیص دود، تنظیم فشار و … استفاده می شود.

 

سنسورهای الکتریکی دو نوع هستند:

  • آنالوگ
  • دیجیتال

حسگرهای آنالوگ داده های فیزیکی را به سیگنال آنالوگ تبدیل کرده و هیچ وقت به صورت ناگهانی تغییر نمی کنند و تغییرات پیوسته می باشد.

کلا سیگنال های موجود به صورت ذاتی و طبیعی آنالوگ می باشند و نوع دیجیتال آن ساخته بشر است. ضمنا با توجه به پیوسته بودن، سنسورهای آنالوگ، بسیار دقیق تر از سنسورهای دیجیتال هستند که به مجموعه محدودی از مقادیر ممکن محدود می شوند.

پس با توجه به این که سیگنال های آنالوگ پیوسته هستند، می توانند کوچکترین تغییر فیزیکی در مورد دما، فشار و… را به حساب بیاورند و ثبت کنند. امادر سیگنال های دیجیتال با توجه به این که از روند کلی تغییرات پیروی می کنند، به داده های ثابت (یک و صفر) محدود می شوند.

 

سنسور خودرو چیست؟

سنسور خودرو یا به نوعی سنسورها در خودرو به عنوان یک وسیله الکترونیکی هستند که یک خودرو را از جنبه های مختلف کنترل کرده و اطلاعات را برای راننده یا ECU به عنوان واحد کنترل الکترونیکی ارسال می کنند. ای سی یو-ECU نیز با توجه به نوع سنسور و نوع داده ای که می فرستد، به طور خودکار تنظیمات مربوط به قطعه ای خاص را بر اساس اطلاعات دریافتی از سنسور مربوطه دریافت و فرمان را ارسال می کند.

در یک خودروی مدرن، سنسورها در همه جای آن وجود دارند و به کار گرفته می شوند، از موتور گرفته تا اجزای الکتریکی کوچک. سنسورها از لحظه روشن شدن موتور به طور مداوم جنبه های مختلف خودرو را زیر نظر دارند و در واقع سنسورها سیگنال هایی را به ECU ارسال می کنند تا بهترین تنظیمات مناسب را انجام دهند یا به راننده هشدار دهند که چه قطعه ای یا چه مشکلی در خودرو وجود دارد.

اندام‌ های حسی انسان مثل چشم، بینی، دهان، زبان و دست‌ ها بهترین نمونه ‌ها برای درک کارکرد حسگرها هستند که موارد را حس کرده و به ما هشدار لازم را می دهند. مثلا موقعی که به جسم داغ دست میزنیم، آنها سیگنال هایی را به مغز می فرستند و سپس مغز تصمیم می گیرد که دست را به هر طریقی که شده از آن جسم داغ جدا کند.

سنسورها می ‌توانند جنبه‌ های مختلف خودرو را پوشش داده و کنترل کنند، این موارد عبارتند از:

سنسور دما

سنسور سیستم خنک‌کننده

حسگر موتور

حسگرهای فشار روغن

سنسوری های سرعت خودرو

و …

 

عملکرد سنسور ماشین چگونه است؟

با توجه به این که حسگرهای زیادی در یک خودرو وجود دارد که بر سیستم‌ های مختلف و عملکرد اجزای آن ها نظارت می ‌کند، دانستن کار یک سنسور خالی از لطف نبوده و به شما ایده وسیعی از عملکرد سنسورهای خودرو را می دهد.

درست است که عملکرد سنسورهای خودرو از آنچه تصور می شود، خیلی گسترده‌تر است، با این حال، عملکرد اصلی سنسورها یکسان می باشند. یعنی اطلاعات مربوط به سیستمی را که هر حسگری ردیابی می کند به ECU ارسال کرده، سپس داده ها از طریق الگوریتم های از پیش تعریف شده و بر اساس ECU تنظیمات را انجام می دهند. در این حال است که اگر یک ECU نتواند تغییرات لازم را انجام دهد و به قول معروف به وظیفه خود عمل کند، یک هشدار برای راننده ارسال می کند.

 

انواع سنسورهای خودرو

در مقایسه با ماشین های چند دهه پیش، خودروهای مدرن امروزی، به یک ماشین پیچیده تبدیل شده اند، به طوری که یک خودروی مدرن امروزی از اجزای الکتریکی زیاد و متعددی تشکیل شده است، چرا که قطعات مکانیکی در حال جایگزینی با تجهیزات الکترونیکی بوده یا این که برای کمک به وسیله ‌های الکترونیکی طراحی و ساخته شده اند.

به نوعی در عصر حاضر سنسورها یکی از اجزای الکتریکی حیاتی خودرو، حساب می شوند. در ادامه به بررسی انواع سنسورهای موجود در خودرو و عملکردهای متفاوت آنها می پردازیم که عبارتند از:

  • سنسور جریان هوا و اکسیژن
  • سنسور ضربه موتور یا Engine knock sensor
  • سنسور دور موتور
  • سنسور فشار داخل منیفولد (MAP) یا Manifold Absolute Pressure
  • سنسور موقعیت دریچه گاز یا سنسور پدال گاز
  • سنسور ولتاژ خودرو و وظیفه آن
  • سنسور NOx
  • حسگر دمای سوخت و آب
  • سنسور سرعت یا Speed sensor در خودرو و وظیفه آن
  • سنسور پارک یا سنسور هشدار پارک خودرو
  • سنسور باران

سنسور جریان هوا و اکسیژن

برای کنترل و اندازه گیری چگالی و حجم هوای ورودی به محفظه احتراق از سنسور جریان هوا و سنسور اکسیژن نیز برای گازهای خروجی و اگزوز استفاده می شود.

عدم ترکیب درست اکسیژن و سوخت در محفظه احتراق و ترکیب آن ها باعث می شود، احتراق به درستی انجام نشود و مشکلاتی بعدی مثل آلایندگی هوا در اثر زیاد بودن سوخت یا افزایش مصرف سوخت را منجر شود. سنسور اکسیژن نیز میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی را اندازه گیری می کند. این سنسور در نزدیکی منیفولد اگزوز و بعد از مبدل کاتالیزوری می باشد.

این سنسور جهت تعیین اینکه موتور در حال استفاده از میزان سوخت با ترکیبی درست از هوا و سوخت غنی می باشد را چک کرده و مواد اضافی مانند چربی و… را در آن تشخیص می دهد.

علل خرابی سنسور اکسیژن عبارتند از:

  • خرابی شمع ها
  • تصادف و وارد شدن ضربه ناگهانی به خودرو
  • سوخت بی کیفیت

سنسور ضربه موتور یا Engine knock sensor  

سنسور ضربه موتور یا Engine knock sensor ضربه موتور ناشی از مخلوط درست هوا و سوخت را کنترل می کند تا به درستی مشتعل شده و موتور کار کند. اگر ضربه های غیر عادی هنگام اشتعال انجام شود سنسور هشدار را به ecu می فرستد.

اگر این سنسور به درستی عمل نکند و ضربه موتور وجود داشته باشد باعث کاهش راندمان موتور شده که در طولانی مدت منجر به آسیب به اجزای موتور خواهد شد.

سنسور دور موتور

سنسور دور موتور یا سنسور میل لنگ که به صورت مخفف ess یا Engine speed sensor می باشد، سرعت چرخش و موقعیت میل لنگ را کنترل می کند. سنسور دور موتور در خودروهای انژکتوری روی فلایول نصب می باشد که فرکانس‌ ها را به ecu ارسال می‌ کند و براساس شرایطی که خودرو دارد دور موتور تنظیم می شود.

علائم خرابی سنسور دور موتور یا سنسور میل لنگ نیز عبارتند از:

  • دور موتور را اشتباه نشان می دهد.
  • پمپ بنزین به درستی هنگام استارت عمل نمی کند.
  • در صورت خرابی خودرو استارت می خورد ولی روشن نمی شود.
  • دور سنج درست عمل نکرده یا از عددی بیشتر بالا نمی رود.

سنسور فشار داخل منیفولد (MAP) یا Manifold Absolute Pressure

سنسور فشار داخل منیفولد (MAP) یا Manifold Absolute Pressure بار موتور را با اندازه گیری اختلاف بین فشار منیفولد و فشار خارجی کنترل می کند. تزریق سوخت درون سیلندرها نیز براساس همین تغییر فشارها تنظیم می شوند که در صورت خرابی سنسور فشار داخل منیفولد (MAP)، ای سی یو با توجه به این که مقدار هوای ورودی را به درستی تشخیص نخواهد داد، ترکیب سوخت و هوا نیز به درستی انجام نشده و احتراق به خوبی انجام نخواهد شد.

سنسور موقعیت دریچه گاز یا سنسور پدال گاز

سنسور موقعیت دریچه گاز یا سنسور پدال گاز که سنسور زاویه سنج پدال نیز گفته می شود، دریچه گاز را کنترل می ‌کند. یعنی با توجه به اطلاعات دریافتی از ECU که پدال گاز از طرف شخص راننده فشرده می شود، زاویه دریچه را تغییر داده و با کم و زیاد کردن هوای ورودی به موتور ترکیب سوخت درست را وارد سیلندر کرده و موتور ماشین به حرکت در می آید.

سنسور ولتاژ خودرو

سنسور ولتاژ یکی از انواع سنسورهای مورد استفاده در خودروها می باشد که وظیفه اصلی این سنسور مدیریت سرعت خودرو و اطمینان از افزایش و کاهش سرعت در صورت نیاز می باشد. به نوعی وظیفه سنسور ولتاژ در خودرو افزایش یا کاهش ظرفیت دور موتور می باشد.

سنسور NOx

این سنسور نیز همانند سنسور اکسیژن در اگزوز و خروجی گازهای خودرو می باشد که گازهای خطرناک خروجی اگزوز را اندازه گیری و هشدار لازم را می دهد.

حسگر دمای سوخت و آب

سنسور دمای آب از نوع سنسور مقاومتی بوده که برای ارسال سیگنال به ای سی یو و آمپر متصل می باشند. در این حالت اگر کامپیوتر خودرو تشخیص دهد که دمای آن بالا است و برای موتور ضرر دارد، فن را روشن می کند و با این کار دمای موتور را کنترل می کند.

سنسور دمای سوخت نیز دمای سوخت ورودی به موتور را کنترل می کند. این یعنی میزان سوخت ورودی یا تزریقی کافی است یا نه. با پایین بودن دما سوخت کند خواهد سوخت و با بالا بودن دما، سرعت سوخت بالا خواهد رفت که سنسور اینن موارد را به    ECU می فرستد.

سنسور سرعت یا Speed sensor در خودرو و وظیفه آن

سنسور سرعت یا Speed sensor در خودرو با اندازه گیری سرعت چرخ ها یا لاستیک ‌ها کنترل سرعت را حین حرکت خودرو انجام می دهد. سنسور سرعت بهینه کردن شتاب خودرو، ثابت کردن دور آرام موتور و کاهش نوسانات موتور خودرو را بر عهده دارد.

از علائم خرابی های Speed sensor می توان به موارد زیر اشاره کرد که عبارتند از:

  • هنگام ترمز انگار ماشین خاموش می شود.
  • کیلرومتر شما و عقربه ان از یک حدی زیادتر نمی شود.
  • ریپ زدن خودرو

سنسور پارک یا سنسور هشدار پارک خودرو

سنسور پارک یا سنسور هشدار پارک خودرو برای هر گونه مانعی که در جلو یا عقب خودرو هنگام پارک آن وجود داشته باشد را تشخیص می دهد و آلارم می دهد.

سنسور باران

سنسور باران روی شیشه اتومبیل نصب شده و باران را تشخیص می دهد و سیگنالی را به ECU ارسال می کند تا برف پاک کن ها را فعال کند.

 

 

 

AB289-1++

کلید شیشه بالابر خودرو

کلید شیشه بالابر

با پیشرفت صنعت خودروسازی بسیاری از بخش های خودروهای امروزی از حالت دستی به الکتریکی تبدیل شده است.کلید شیشه بالابر یکی از بخش‌های مهم آسایش سرنشین در خودرو است.امروزه دیگر خودرویی با شیشه بالابر هندلی یا همان دستی تولید نمی شود.به دلیل پرکاربرد بودن این آپشن در خودرو، کمپانی های بزرگ هر روز آن را به شکل های مختلفی ارتقاع می دهند.به طوری که امروزه از شیشه خودرو به عنوان نمایشگر استفاده می شود. کلید شیشه بالابر خودرو با توجه به مدل خودرو و طراحی کلی آن می ‌تواند در بخش های مختلف نصب شود. به عنوان مثال برخی از خودروها به گونه ‌ای طراحی می ‌شوند که کلیدهای شیشه بالابر بر روی هر چهار درب آن ها وجود دارد. در عين حال خودروهای مدرن با طراحی خاصی به بازار عرضه می ‌شوند. این خودروها را به گونه ای طراحی می کنند که راننده قادر است به یک کلید دسترسی داشته و تمام شیشه ها را بالا و پایین نماید. علاوه بر این در برخی از خودروها نیز مشاهده می کنیم که کلید شیشه بالابر آن ها برای شیشه های عقب در بین دو صندلی جلو نصب می شود.

علائم خرابی کلید شیشه بالابر خودرو

هنگامی که کلید شیشه بالابر خودرو دچار ایراد شود، علائمی از خود بروز خواهد داد. به عنوان مثال گاهی اوقات یکی از کلیدها قادر نیست که بالا و پایین کردن شیشه را به درستی انجام دهد. علاوه بر این اگر کلید اتوماتیک راننده نیز دچار ایراد شود، ممکن است بالا و پایین کردن تمام شیشه ها امکان پذیر نباشد. گاهی اوقات قفل کودک نیز عمل نکرده و مشکلاتی در این زمینه مشاهده می کنید.

در این میان باید بدانید که دلایل مختلفی وجود دارند که موجب خرابی این قطعه کاربردی خواهد شد. به عنوان مثال گاهی اوقات افراد ضربات محکمی ناخواسته به کلیدهای شیشه بالابر وارد می کنند. پس از آن مشاهده خواهید کرد که این قطعات نمی‌توانند فرآیند مورد نظر را به خوبی انجام دهند. علاوه بر این استفاده بیش از حد از کلیدهای بی کیفیت نیز موجب می‌شود که در مدت زمان کوتاهی نیاز به تعویض آن را داشته باشید. گاهی اوقات شکستگی کلیدها نیز از جمله دلایلی به شمار می‌رود که خرابی این قطعه را به بار خواهد آورد.

دلایل مختلف دیگری وجود دارند که موجب می‌شوند در روند کاری کلیدهای شیشه بالابر اختلال به وجود بیاید. با این حال گاهی اوقات ممکن است بالا و پایین کردن شیشه های خودرو نشات گرفته از سیستم های داخلی اتومبیل باشد. بهتر است قبل از اینکه روی به تعویض کلید شیشه بالابر خودرو بیاورید، ابتدا قطعات دیگر را بررسی نمایید. چنانچه تخصص در این زمینه ندارید، می توانید از یک فرد وارد کمک بگیرید.

 

استفاده از تقویت کننده شیشه بالابر خودرو

گاهی اوقات برای بالا بردن سرعت کلید شیشه بالابر می توان از تقویت کننده ها کمک گرفت. این مکانیزم تعبیه شده است تا راننده بتواند از یک تقویت کننده استفاده نماید. تقویت شیشه با استفاده از دو رله و بهره گیری از سیم های مثبت و منفی این امکان را می‌دهد که بتوانید موتور های شیشه بالابر را قدرتمندتر کنید. مواردی را که بررسی کردیم به این نتیجه دست یافته ایم که استفاده از این راهکار تا حدود زیادی می تواند موثر باشد. با این حال فراموش نکنید استفاده از فیوز در این شرایط حائز اهمیت است.

شاید برای شما این سوال پیش بیاید که در چه مواقعی نیاز به استفاده از تقویت کننده برای سیستم بالابر خودرو خواهد بود؟ هنگامی که سیم های برق شیشه ضعیف می‌شوند و به واسطه فرسودگی نمی توانند عملکرد مناسبی داشته باشند، می توانید از این مکانیزم کمک بگیرید. خال دادن پلاتین ها نیز موجب می شود که از تقویت کننده استفاده شود.

گاهی اوقات کلید شیشه بالابر خودرو ضعیف شده و یا اینکه در بازار نوع کلید مورد نظر شما وجود ندارد. به همین علت می توانید از این مکانیسم کمک بگیرید. فراموش نکنید که با استفاده از این سیستم می توانید از خرید کلید شیشه بالابر خودرو با قیمت بالا جلوگیری نمایید.

 

وظایف کلید شیشه بالابر در آپشن های جدید خودرو

با اضافه شدن آپشن های گوناگون به خودرو کلید شیشه بالابر (پاور ویندو) نقشی پر رنگ تر به خود گرفته است و به شکل یک مجموعه الکتریکی کامل، کنترل تمام قسمت های درب را در دست گرفته است.
قسمت های مختلفی که کلید شیشه بالابر کنترل میکند به شرح زیر است.

  • کنترل شیشه های درب برای حرکت روبه بالا یا پایین
  • امکان حرکت اتومات شیشه ها به سمت بالا یا پایین
  • کنترل قفل مرکزی درب ها
  • کنترل آینه برقی های جانبی و گرم کن آینه
  • کنترل چراغ های درب
  • کنترل آینه تاشو برقی
  • باز کردن درب صندوق عقب
  • ارتباط دکمه های مموری صندلی

موارد ذکر شده تنها وظایف معمولی است که یک پاور ویندو بر عهده دارد و بسته به نوع خودرو و آپشن ها تغییر می کند.

انواع کلید شیشه بالابر خودرو

کلید های شیشه بالابر از لحاظ کار کرد و طراحی ساخت، در دو نوع کلی دسته بندی می شوند:

  • کلید شیشه بالابر الکترونیکی و یا پاور ویندو
  • کلید شیشه بالابر ساده

 

کلید شیشه بالابر الکترونیکی یا پاور ویندو(power window)

عبارت پاورویندو(power window) نام لاتین کلیدهای شیشه بالابر الکترونیکی است و با قطعه پاور ویندو که در بازار برای بالا دادن اتوماتیک شیشه ها در زمان قفل کردن درب ها استفاده میشود فرق دارد.هر چند در طراحی این کلید میتوان آپشن بالا رفتن اتوماتیک شیشه ها در زمان قفل درب ها را اضافه کرد.اما سازندگان بر این باورند که بالا رفتن شیشه ها به صورت اتوماتیک می تواند برای جان انسان بخصوص کودکان خطر ایجادکند.
این کلید شیشه بالابرهای نسل جدید برای کنترل شیشه های خودرو از جریان خیلی ضعیف برای فرمان دادن به کنترل یونیت استفاده میکنند.کنترل یونیت توسط رله ها یا درایورهای جریان بالا، برق مورد نیاز موتور شیشه بالابر را تامین میکند.در بعضی موارد این رله ها و درایورهای برق بر روی خود مجموعه کلید شیشه بالابر قرار دارد و اطلاعات تنها با استفاده از دو سیم نازک به درب های دیگر منتقل می شود.در بعضی از این نوع کلید شیشه بالابرها از تکنولوژوی مالتی پلکس استفاده شده و در بعضی دیگر از انتقال نقطه به نقطه.اما موردی که این کلید را از کلید های ساده مجازاء می کند استفاده از سیم های نازک تر برای ارتباط بین درب ها است.

کلید شیشه بالابر ساده خودرو

در گذشته و خودروهای ساده تر از یک کلید کنترل شیشه معمولی، برای حرکت شیشه های خودرو استفاده شده است.ساختار این کلید به گونه ای است که از دو مکانیزم پلاتین دو طرفه در کنار هم و یک دکمه پلاستیکی برای فرمان دادن به شیشه های خودرو استفاده شده است.در این کلید پلاتین ها همواره به دو پایه خروجی به سمت موتور شیشه بالابر متصل هستند.در زمانی که هیچ نیرویی به دکمه شیشه بالابر وارد نمی شود این دو پلاتین به دو پلاتین دیگر که منفی هستند متصل است و این باعث میشود در دو سر موتور شیشه بالابر همواره منفی باشد.یکی از این پلاتین ها با حرکت دکمه شیشه بالابر به سمت پایین حرکت میکند و این بار پلاتین اصلی به پلاتین مثبت متصل میشود و یکی از پایه های موتور شیشه بالابر مثبت میشود.با رها کردن دکمه شیشه بالابر جفت پلاتین ها دوباره منفی میشوند.اما پلاتین دوم در زمان بالا دادن دکمه شیشه بالابر حرکت کرده و به پلاتین مثبت متصل میشود.و این بار پایه دیگر موتور شیشه بالابر مثبت
می شود.بدلیل عبور زیاد جریان برق و ایجاد جرقه در زمان قطع و وصل این پلاتین ها باید از جنس فلز با مقاومت الکتریکی کم و مقاوم در برابر خوردگی و خال زدگی باشد.

BORD 1

برد PCB

برد  PCB

برد pcb برای سرعت بخشیدن در ساخت بردهای الکترونیکی ساخته شده اند. در گذشته قطعات در یک جعبه و با استفاده از تعداد زیادی سیم برای اتصال بین آن ها استفاده می کردند که سبب بروز مشکلات فراوانی در دستگاه های الکترونیکی می شد. امروزه با پیشرفت صنعت الکترونیک این نیاز احساس شد که صفحه نارسانایی وجود داشته باشد که قطعات الکترونیکی مانند خازن و آی سی روی آن قرار گیرد و بتوان بین آن ها اتصالات الکترونیکی برقرار نمود. بنابراین برد مدار چاپی با دارا بودن این ویژگی ها طراحی و تولید شدند.

قبل از به وجود آمدن برد pcb، قطعات در یک جعبه قرار می گرفتند و پایه های آن ها به وسیله سیم به هم متصل می شدند. مسیرهای ارتباطی بین پایه های قطعات الکترونیکی طولانی بوده و از سیم های مسی زیادی برای اتصال پایه های قطعات به یکدیگر استفاده می شدند. این گونه ساخت خرابی های متعددی را به همراه داشت به عنوان مثال با از بین رفتن عایق سیم ها بر اثر پوسیدگی منجر به از کار افتادن دستگاه می شد. همچنین این کار موجب عدم اطمینان در مدار و افزایش پیچیدگی در مدار می شد با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی برد pcb پا به عرصه وجود گذاشت که باعث شد به جای سیم کشی های زیاد برای اتصال بین قطعات از لحیم استفاده شود.

PCB مخفف عبارت printed circuit board به معنای برد مدار چاپی می باشد. برد مدار چاپی از یک برد نارسانا تشکیل شده است که به وسیله سطحی از مس پوشانده شده که از آن به جای سیم برای ارتباط بین قطعات الکترونیکی مدار بکار می روند.
قطعات الکترونیکی مانند خازن، مقاومت، آی سی بر روی  pcb نصب کرده و در تجهیزات الکترونیکی بکار می برند به این عمل مونتاژ برد الکتریکی می گویند.

نقش برد های الکترونیکی (PCB) در خودرو

قطعاتی مانند سنسور های خودرو، سیستم موقعیت یاب GPS، سیستم روشنایی، ماژول های سوئیچ درب ها، بخش کنترل موتور، سیستم صوتی همگی بخشی از اجزای اصلی یک ماشین است که با الکترونیک و مدارات الکترونیکی سر و کار دارند. از همین رو مکانیزم عملکردی آنها منوط به استفاده و طراحی برد های الکترونیکی (PCB) است. PCB در خودرو به پیشرفت های قابل توجهی نظیر موارد زیر رسیده است.

  • بهبود عملکرد و بهره وری سیستم سوخت
  • سیستم ایمنی و امنیتی قابل اعتماد که منجر به کاهش تصادفات رانندگی می‌گردد. برد های الکترونیکی به وفور در سیستم هایی مانند سیستم محافظ کیسه هوا، مانیتورینگ، دوربین ها، سنسور های تشخیص موانع و… یافت می‌شود.
  • تکامل برنامه های استراتژیک و سازگار با محیط زیست منجر به تولید خودرو های برقی و خودران (بدون راننده) شده است.

انواع مختلف برد (PCB) در خودرو

برد های با استحکام بالا (Rigid Board): این دست برد ها از لمینت های جامد مانند FR4، راجرز و… تشکیل می‌شوند. می‌توان اینگونه برد ها در خودرو را در نمایشگر ها و دوربین دنده عقب مشاهده کرد.

برد های قابل انعطاف(Flex Circuit): این دست مدارات دارای ساختار قابل انعطاف برای نصب قطعات الکترونیکی مورد کاربرد روی آنها است. این برد ها می‌تواند خم شده و پیچ خورده و از همین رو مناسب برای گوشه ها و جاهای خم دار خواهد بود. از این نوع در خودرو برای نمایشگر و سیستم پخش نیز استفاده می‌شود.

برد های (Rigid-Flex) : برد های نوع Rigid-Flex این قابلیت را می‌دهند که دو قابلیت ذکر شده در فوق را در یک برد داشته باشیم. بعنوان مثال در سیستم روشنایی کاربرد خوبی خواهد داشت.

برد های PCB برای LED :  در خودرو های مدرن امروزی، LED های توان بالا و البته پر نور به برد ها و PCB هایی که تبادل حرارتی بالایی دارند نیازمند است. در این برد ها از ساختار فلزی مانند آلومینیوم استفاده می‌شود. نمونه این برد ها در چراغ های ترمز، چراغ های جلویی و چراغ های راهنما استفاده می‌شود.

برد هایی با مس زیادلایه های داخلی و خارجی این برد ها شامل 3 انس یا بیشتر مس می‌شود. این دست برد ها در سیستم های ایمنی وسایل نقلیه و ارسال سیگنال ها استفاده می‌شود.

نکات کلیدی در طراحی PCB با کاربرد در خودرو

PCB مورد طراحی شما باید استاندارد های مربوطه را رعایت کرده تا دارای کیفیت و دقت قابل قبولی باشد. بدون شک پیگیری فرآیند دقیق و مطابق با استاندارد و نکات کلیدی طراحی PCB، حین تولید و عملکرد برد از بروز مشکلات جدی جلوگیری به عمل خواهد آورد. از همین رو نکات مهم زیر را حتما در طراحی خود لحاظ کنید.

1-  جهت و نحوه قرارگیری قطعات

موقعیت و محل قرار گیری قطعات برروی برد تاثیر قابل توجهی در قابلیت اطمینان، تولید و عملکرد برد دارد. از همین رو مقتضی است رویه زیر را دنبال نمایید.

  • قطعات مشابه را در یک جهت قرار دهید. این کار باعث ایجاد سهولت در امر روتینگ و مونتاژ قطعات خواهد شد.
  • برای لحیم کاری موجی wave soldering ، قطعات باید بصورت موازی با موج ایجاد شده باشند. اینکار از ایجاد اتصال باز شدن و عدم لحیم کاری درست جلوگیری می‌کند.
  • فاصله مناسب بین سلف های روی برد فراموش نشود.
  • جهت جلوگیری از Crosstalk، سلف ها را در زوایای قائم با یکدیگیر قرار دهید.
  • ابتدا بزرگ ترین و مهم ترین قطعات خود را چینش کنید.
  • قطعات آنالوگ و دیجیتال را در بخش های مختلف برد جدا کنید.
  • از قرار دادن و چینش اجزای بلند مانند خازن های الکترولیتی در مجاورت خازن های کوچک تر و کوتاه تر پرهیز کنید. اینکار باعث جلوگیری از معیوب شدن و سست شدن لحیم کاری می‌شود.
  • قطعاتی که مصرف توان بیشتری دارند تا حد امکان از سایر قطعات با فاصله بیشتری قرار دهید. اینکار باعث دمپ حرارتی بیشتری از روی برد خواهد شد.

2-  مدیریت چینش قطعات برای جلوگیری از کوپلینگ

چینش غیر اصولی می‌تواند کوپلینگ مغناطیسی را تحت تاثیر قرار داده و ممکن است باعث ایجاد اندوکتانس متقابل شود. جهت جلوگیری از این اثرات از قواعد زیر می‌توان استفاده کرد.

  • از قرار دادن اتصالات (Lead) نزدیک یکدیگر خودداری کنید.
  • مسیر جریان برگشتی را نزدیک به مسیر اصلی جریان با حداقل تشعشع قرار دهید. با این کار می‌توان مسیر حلقه جریان را کاهش داد.

3- روتینگ مسیر های سیگنال در PCB های خودرو

برای اتصال لایه هایی که جریان بالایی دارند از 2 تا 4 وایا در هر لایه استفاده شود. اینکار باعث افزایش قابلیت اطمینان، کاهش تلفات مقاومتی و القایی و بهبود تبادل حرارتی خواهد شد. برای روتینگ مسیر سیگنال ها می‌توانید از قواعد زیر استفاده نمایید.

  • پلن های تغذیه و GND را در لایه های داخلی قرار دهید.
  • از سیگنال ها حساس در مقابل منابع نویز بوسیله پلن محافظت کرده و از کنترل امپدانس برای خط انتقال اطمینان حاصل نمایید.
  • تا حد امکان از کوتاه ترین و صاف ترین ترک ها استفاده کنید.
  • مسیر ترک ها را در برد های دو لایه در یک طرف بصورت عمودی و در طرف دیگر بصورت افقی استفاده نمایید.
  • مسیر های عمودی و افقی که پیشتر ذکر شد را بطور متناوب برای برد های جند لایه استفاده کنید.

4- مدیریت بهینه حرارت

از تکنیک هایی تحت عنوان مدیریت مناسب حرارت برای تلفات گرمایی برای قطعاتی که بیش از 10mv جذب یا رسانایی بیشتر از 10mA هستند، استفاده نمایید. برای کنترل بهتر دما می‌توان از نکات زیر استفاده کرد.

  • پلن های مسی و وایا های سیگنال را بعنوان گذرگاه حرارتی برای افزایش تبادل حرارت انتخاب نمایید.
  • وایا های سیگنال را در نزدیکی قطعه با پین های سطحی یا زیر قطعات SMD قرار دهید.
  • برای قطعات توان بالا از هیت سینک استفاده نمایید.
  • پد های مسی حرارتی را زیر قطعات پر حرارت زیر برد قرار دهید.
  • از وایا می‌توان برای انتقال گرما از پد های سطحی حرارتی به زمین استفاده کرد.

5- بررسی مکرر قوانین طراحی

از بررسی قوانین طراحی (Design Rule Check) یا DRC برای یافتن خطا هایی که ممکن است مطابق با الزامات شما در طراحی شما نباشد استفاده کنید. این موارد می‌تواند شامل موارد زیر باشد.

  • فاصله مناسب بین قطعات برای کل مدار و PCB و لایه های جداگانه را بررسی کنید.
  • فاصله بین منبع تغذیه و سیم های زمین و فاصله زیادی بین مسیر های زمین ایجاد کنید.
  • اتصال مناسب زمین برای مدار های بخش دیجیتال و آنالوگ را بررسی کنید.
  • اتصالات چیدمان داخل شماتیک و PCB بصورت صحیح انجام دهید.
  • یکپارچگی سیگنال، یکپارچگی توان، تداخلات الکترومغناطیسی و الزامات ایمنی را بررسی کنید.

6- استاندارد های طراحی خودرو

یک برد (PCB) جمع و جور کمک می‌کند تا سیستم های اطلاعاتی، ارتباطی، ایمنی، سیستم های کمک راننده، موتور و … را اجرا کرد. از آنجا که فناوری خودرو رو به پیشرفت همه جانبه است و به سوی خودرو های بدون راننده حرکت می‌کند، پیچیدگی طراحی PCB برای خودرو نیز افزایش می‌یابد. از همین جهت برای یک طراحی اصولی و با دوام برای برد های الکترونیکی خودرو ها، استاندارد های IATF 16949 و AEC-Q100 و ASE J3016_201401  را رعایت نمایید.

7- زمین کردن پد قطعات THD

سوراخ های محل نصب باید روکش و زمین شود. امپدانس ضعیف مدار های مختلف یکی از مشکلات است. این مورد عمدتا به دلیل قطعات الکترونیکی مختلف و اتصالات آنها می‌باشد. بنابراین نکات زیر را می‌توان برای طراحی برد های الکترونیکی (PCB) در خودرو به کار برد.

  • قطعات اندوکتانسی را در نواحی حساس نزدیک سوراخ های عبوری قرار دهید.
  • از فیلتر های مناسب که وابسته به سوراخ های عبوری است استفاده نمایید.
  • از مس نازک تر روی لایه ها استفاده کنید. این کار تاثیر اندوکتانس انگلی (Parasitic Inductance) از طریق سوراخ موجود روی PCB را کاهش می‌دهد.