Стенд для изучения работы комбинации приборов автомобиля

Полезная модель относится к учебно-лабораторным стендам и может быть использована для изучения работы комбинации приборов легкового автомобиля.
Учебный стенд относится к средствам обучения и применяется для повышения эффективности образовательного процесса по  подготовке специалистов автомобильного транспорта. Стенд применяется на аудиторных занятиях при выполнении лабораторных и практических работ по электрооборудованию автомобиля, а также может быть использован как стенд-тренажер для приобретения навыков включения приборов по их назначению в автомобиле и выявления неисправностей, связанных с комбинацией приборов автомобиля.
.
Известен учебный стенд системы освещения и системы световой и звуковой сигнализации автомобилей, относящийся к средствам обучения и применяется для повышения эффективности образовательного процесса по подготовке специалистов автомобильного транспорта (RU 97557). Он позволяет демонстрировать работу приборов двух систем - системы освещения и системы световой и звуковой сигнализации. Содержит корпус, на котором установлены приборы системы освещения световой и звуковой сигнализации, а также имеет блок контрольных ламп для контроля исправности приборов системы освещения и приборов системы сигнализации, состоящей включением тумблеров
Недостатком данного учебного стенда является его узкая направленность, большие габариты, отсутствие одного центрального органа управления приборами как на реальном автомобиле.
Известен лабораторный стенд-тренажер система бортового контроля автомобиля (https://labstand.ru/catalog/laboratornye_stendy/tipovoy_komplekt_uchebnogo_oborudovaniya_sistema_bortovogo_kontrolya_avtomobilya_3713?sphrase_id=353288). Предназначен для изучения состава, конструкции и принципа работы микропроцессорной системы бортового контроля автомобиля. Стенд-тренажер включает в себя панель, с изображенной на ней мнемосхемой системы бортового контроля, оригинальные детали автомобиля ВАЗ-2110, кнопки ввода неисправностей, датчик уровня охлаждающей жидкости, датчик уровня масла, датчик уровня омывающей жидкости, датчик износа передних тормозных колодок, микропроцессорную систему бортового контроля автомобиля (блок индикации), реле контроля исправности ламп, концевые выключатели дверей, датчик стоп-сигнала, замок ремня безопасности с датчиком, плафон освещения салона и замок зажигания.
Недостатком данного стенда-тренажера система бортового контроля автомобиля является использование в этом стенде устаревшей системы микропроцессорного бортового контроля, которая охватывает только половину используемых датчиков и систем современного автомобиля. Еще одним недостатком этого стенда-тренажера является использование датчиков для снятия показаний, следовательно, изменить показания вручную будет уже невозможно.
Известен стенд-тренажер по определению неисправностей в системе сигнализации автомобилей, содержащий приборы системы световой и звуковой сигнализации автомобиля, отличающийся тем, что все приборы выведены на одну панель и присутствует система ввода неисправностей (RU 37430 U1).
Недостатком данного стенда-тренажера является отсутствие измерительных приборов, большие габариты и масса, малое число контролируемых параметров.
К преимуществам разработанного стенда можно отнести демонстрацию работы комбинации приборов автомобиля, имитацию различных неисправностей автомобиля, изменение показаний уровня топлива, температуры охлаждающей жидкости и окружающего воздуха, отклонение стрелок спидометра и тахометра как при движении реального автомобили с возможностью имитации переключения передач.
Разработанный учебный стенд (фиг.1) состоит из корпуса (фиг. 2, поз. 1), на котором закреплены: комбинация приборов LADA Kalina (фиг. 2, поз. 2), подключаемая к стенду при помощи гибкого шлейфа; тумблеры для включения (отключения) сигнализаторов комбинации приборов: сигнализатор не пристёгнутого ремня (фиг. 2, поз. 3), антиблокировочная система торможения (ABS) (фиг. 2, поз. 4), «Check engine» (фиг. 2, поз. 5), давление масла (фиг. 2, поз. 6), электронное распределение тормозного усилия (EBD) (фиг. 2, поз. 7), иммобилайзер (фиг. 2, поз. 8), индикатор стояночного тормоза (фиг. 2, поз. 9), индикатор неисправности электроусилителя рулевого управления (фиг. 2, поз. 10); переключатель имитации неисправностей (фиг. 2, поз. 11) включает в себя десять последовательно переключаемых позиций: неисправность подушек безопасности (пиктограмма на комбинации приборов), низкий уровень тормозной жидкости (пиктограмма), неисправность лампы указателя поворота (удвоенная частота мигания указателей поворота), неисправность автомобильного генератора (пиктограмма), неисправность датчика уровня топлива (резкое повышение уровня топлива), неисправность датчика температуры охлаждающей жидкости (резкое снижение температуры охлаждающей жидкости), неисправность датчика температуры окружающего воздуха (фиксация температуры на отметке -7 градусов Цельсия), неисправность фар головного освещения (отсутствие индикации на комбинации приборов), неисправность спидометра (неподвижность стрелки указателя скорости), отказ питания комбинации приборов (полное обесточивание стенда); замок зажигания (фиг. 2, поз. 12), кнопка бортового компьютера (фиг. 2, поз. 13), кнопка аварийной сигнализации (фиг. 2, поз. 14), переключатель указателей поворотов левый/правый (фиг. 2, поз. 15), блок имитации переключения коробки передач (фиг. 2, поз. 16), регулятор уровня топлива (фиг. 2, поз. 17), регулятор температуры охлаждающей жидкости (фиг. 2, поз. 18), регулятор температуры окружающего воздуха (фиг. 2, поз. 19), клеммы для снятия показаний датчиков (фиг. 2, поз. 20), клеммы для подключения мультиметра и генератора импульсов (фиг. 2, поз. 21, 22), тумблер включения/отключения питания с контрольной лампой (фиг. 2, поз. 23), гнездо для подключения блока питания (фиг. 2, поз. 24).
Стенд для изучения комбинации приборов автомобиля работает следующим образом: подключают внешний блок питания (14В) к гнезду (фиг. 2, поз. 24), с помощью тумблера (фиг. 2, поз. 23) подается питание на комбинацию приборов. Готовность стенда к работе контролируется системой самодиагностирования, которая активируется при включении зажигания и одновременном удержании кнопки бортового компьютера (фиг. 2, поз. 13). Последовательное нажатие кнопки бортового компьютера выводит на экран комбинации приборов версию прошивки, ошибки и неисправности комбинации приборов.
Перед началом работы тумблеры и кнопки комбинации приборов устанавливаются в исходное положение: кнопка аварийной сигнализации «выкл.», тумблер переключения передач «нейтраль», тумблер указателей поворота «выкл.», тумблер наружного освещения «выкл.», тумблеры (фиг. 2, поз. 3-10) в положение «выкл.», регуляторы уровня топлива, температуры охлаждающей жидкости и окружающего воздуха - в крайнем левом положении, тумблер ввода неисправностей в позиции «0».
После поворота ключа в замке зажигания в положение «I» на комбинации приборов загораются пиктограммы: «Check engine», «Аккумуляторная батарея», «Низкий уровень тормозной жидкости» (кратковременно), «Не пристегнутый ремень безопасности», «Иммобилайзер», «Низкое давление масла», «Подушка безопасности», «Стояночный тормоз».
После поворота ключа в замке зажигания в положение «II» большинство пиктограмм гаснет, за исключением «Не пристегнутого ремня безопасности» и «Стояночного тормоза», управляемых водителем вручную.
Для проверки указателя уровня топлива, указателя температуры охлаждающей жидкости и температуры окружающего воздуха, отображаемой на дисплее бортового компьютера, необходимо путем поворота соответствующего данному указателю регулятора, по часовой стрелке для увеличения показаний или против часовой для уменьшения изменить их текущие показания.
U
Ui
H
Для исследования чувствительности датчиков уровня топлива, температуры охлаждающей жидкости и окружающего воздуха первоначально к клеммам (фиг. 2, поз. 21) подключается мультиметр и фиксируются показания напряжения бортовой сети . Далее мультиметр подключается к клеммам (фиг. 2, поз. 20) и для разных положений регуляторов уровня топлива, температуры охлаждающей жидкости и окружающего воздуха фиксируются текущие значения напряжения . По формуле (1) определяется сопротивление датчиков уровня топлива, температуры охлаждающей жидкости и окружающего воздуха
(1),
U
H
где  - напряжение бортовой сети, В;
Ui
- текущее значение напряжения, В;
R
H
- номинальное значение сопротивления датчика, Ом;
R
Д
- текущее сопротивление датчика, Ом.
dh(dT)
dR
Чувствительность датчиков уровня топлива, температуры охлаждающей жидкости и окружающего воздуха определяется по формуле (2) как отношение элементарных приращений уровня топлива (температуры) к приращению сопротивления
Работа спидометра и тахометра зависит от положения переключателя имитации коробки передач (фиг. 2, поз. 16). В нейтральной позиции переключателя показания тахометра и спидометра равны нулю. При включении зажигания (поз. II выключателя зажигания) стрелка тахометра поднимается до 800 оборотов в минуту, а стрелка спидометра остается на нуле независимо от показаний тахометра и частоты импульсов.
При переводе переключателя в положение «Первая передача» стрелка спидометра будет регулироваться одновременно с показаниями тахометра. При переводе переключателя в положение «Вторая передача», стрелка тахометра опустится вниз на одну тысячу оборотов в минуту, стрелка спидометра при этом останется в неизменном положении. Дальнейшее увеличение частоты импульсов приведет к синхронному увеличению показаний спидометра и тахометра. Этот процесс будет повторяться при переводе переключателя в положение «Вторая, третья, …, шестая передача». При переключении позиций в обратную сторону процесс будет происходить с точностью наоборот.
Для определения погрешности спидометра и тахометра к клеммам (фиг. 2, поз. 22) подключается генератор импульсов. При переводе тумблера имитации коробки передач в позицию первой скорости стрелка тахометра отклоняется в положение оборотов холостого хода. Увеличение частоты импульсов на генераторе приводит к отклонению стрелок тахометра и спидометра слева направо. Для определения погрешности сравнивают полученные значения с паспортными данными комбинации приборов (табл.1) по формуле (3).
,
i
где  - погрешность спидометра на -той скорости движения, %;
f
i
И
- частота генератора на -той скорости движения, Гц;
f
i
H
- паспортная частота для -той скорости движения, Гц.
Для поиска сымитированных неисправностей комбинации приборов используется визуальное наблюдение за показаниями приборов и пиктограмм при секвенции (последовательно включении) всех тумблеров, регуляторов и переключателей. При этом можно обнаружить неисправность контрольной лампы, отвечающей за определенную систему, отказ или неправдоподобные показания указателей, также другие неисправности. Пример алгоритма поиска неисправности приведен на фиг. 3.
Таблица 1 - Данные для проверки спидометра и тахометра
Номинальная скорость, км/ч
Допустимый диапазон частоты входного сигнала, Гц
4080120160200
59,42-66,56124,18-133,13187,05-199,7249,93-266,26312,81-332,83
Числовые отметки тахометра, мин -1
Допустимый диапазон частоты входного сигнала, Гц
100030005500
28,76-38,0294,43-105,69176,53-190,27
Фиг. 1 - Чертеж стенда.
Фиг. 2 - Расположение элементов стенда.
Фиг. 3 - Алгоритм поиска неисправностей.
Таким образом, по сравнению с прототипом, учебный стенд для изучения работы комбинации приборов автомобиля позволяет имитировать работу всех контрольных ламп и приборов, определять чувствительность датчиков и погрешность указателей, а также приобрести навыки поиска неисправностей.