CN2202064Y - 全电子汽车仪表 - Google Patents

Abstract

一种多功能、全电子汽车仪表，由安装有显示器 的仪表盘和与之相连接的电路组成。该仪表不但能 以数字形式显示汽车的速度、大小里程、发动机转速、 燃油量、水温、机油压力、机油液位等数值，还设有自 动调光、导光系统及车门显示，同时还具有车速过高， 水温较高、燃油量、机油压力、机油液位、电瓶电压等 较低时的声光报警信号。该实用新型具有结构简单、 成本低、显示直观、功能齐全、性能可靠、使用寿命长 等优点，可为汽车整车参数自动控制提供条件，适合 于各种类型的内燃机、车辆使用。

Description

本实用新型是一种在原有实用新型专利“全集成电路汽车仪表总成”基础上改进的汽车仪表，特别是应用在汽车上能安全、可靠、直观、准确地显示汽车速度，大、小里程，发动机转速、水温、燃油量、机油压力、电瓶电压、机油液位、车门灯等状态及水温、机油压力、燃油量、机油液位、车速等报警。

目前，汽车仪表一般采用机械式、磁感应式或电热式，并通过指针来显示汽车上的车速、总里程、燃油量、水温、机油压力和充电电流等。这种仪表使用在汽车行驶时产生的剧烈机械振动状态下，工作不可靠、不稳定、寿命短、指示狭窄、技术落后、制造工艺复杂、工艺装备多、显示精度低，而且耗费大量铜材；特别是车速里程表的软轴，由于机械剪切力作用而常常损坏，更换又较麻烦，汽车倒车时还退里程，很多驾驶员把它称为“配相”。机油液位电子显示，目前汽车上还没有过，只能靠驾驶员手工拿标尺观察，不但十分麻烦，而且很不准确。

本实用新型的目的是提供一种比目前所使用的汽车仪表更为简单、功能更齐全、显示精度更高、更直观、工作更可靠，使用寿命更长的全电子汽车仪表。

本实用新型是以如下方式完成的：车速传感器安装在汽车变速箱上，通过（IC₃₈）转变为脉冲信号，经接口（100）传入车速里程显示电路，经脉冲整形，一路经定时电路，计数译码，驱动电路，驱动发光数码管以数字形式显示车速的大小；另一路经比较电路驱动显示器件发光，显示出车速的模拟量，根据显示器件的发光状态和个数，便可知道车速为多少，当车速超过“80”公里／小时时可发出报警声响和红色报警光；该脉冲信号经分频后送入计数器，经累积计数，译码锁存，驱动数码管发光，显示出大小里程。该总里程为打开电门开关自动显示30秒，然后停显，但一直累计里程，倒车计里程，取下后半年不掉电。小里程一直显示，并设一置“零”按钮，可以任意清零，并重新累计里程。

同理，发动机转速传感将转速变化信号转变为脉冲信号，该脉冲信号传入发动机转速显示电路，经整形后，一路经计数译码，驱动数码管发光，以数字形式显示发动机转速，另一路经比较电路驱动显示器件发光，显示出转速的线性变化。

与油位变化相对应的传感器将油位变化信号转变为电阻变化信号，该电阻变化信号传到燃油量电压比较电路，该电压比较电路的窗口就相应的打开，从而驱动显示器件发光，根据显示器件的发光状态或发光的个数，便可知道油箱中油量还有多少；当油位较低时，红色发光二极管发光，报警回路启动经延时发出报警声响，起到了声光报警作用。机油压力、水温、电瓶电压显示电路与燃油量显示大同小异，这里不一一列举了。

与机油液位变化相对应的传感将液位变化信号转变为电信号，该电信号作用于机油液位比较电路，使该电压比较电路的比较窗口相应的打开，显示出机油液位的高低。该显示电路在车门打开时接通，使驾驶员一眼就看清机油液位的高低，确保正常、安全行车。

光敏电阻构成自动调光器的传感部分，其变化信号经反相器反相后送复合管放大，输出至各显示器件，当外界光线强时，各显示器件光线也强，当外界光线弱时，各显示器件光线弱，这样就达到了使显示器件光线柔和、清晰、不刺眼的目的。

显示车门状态的开关安装在车门内，当车门关闭时，车门内的常闭触点打开，相应的车门灯不亮；当车门打开时，相应的常闭触点闭合，其车门灯发光，这样就显示出车门的状态。

与此同时，该装置还有左右转弯、大小灯、充电指示、刹车指示、倒车指示及机油油温报警指示灯系统，使整个仪表显示更完整、全面，正确地反映出汽车的行驶状态。特别是当小灯打开时，导光系统接入，在夜间行驶更直观、豪华，能够减轻驾驶员的疲劳感。

该装置可以设计成与不同型号汽车相配套的仪表总成，因而通用性强，使用方便，采用全电子结构，无机械运动磨损，因此使用寿命大大增长。

下面结合附图进一步详细描述：

图1是本实用新型的汽车仪表示意图，其中：（1）为汽车速度模拟显示器，（2）为汽车速度三位数字显示器，（3）为自动调光传感器，（4）为左右转向显示器，（5）为刹车灯、倒车指示、安全带、大小灯、油温等报警指示显示器，（6）为发动机转速模拟显示器，（7）为发动机转速四位数字显示器，（8）为燃油量显示器，（9）为电瓶电压显示器，（10）为水温显示器，（11）为机油压力显示器，（12）为时钟显示器，（13）为车门灯显示器，（14）为小里程复位按钮，（15）为小里程三位数字显示器，（16）为机油液位显示器，（17）为大里程六位数字显示器。

图2是本实用新型的显示大小里程的电原理图，其中IC₁为40106，IC₂为4027，IC₃为4518，IC₄为4017，IC₅、IC₆、IC₇为4553，IC₈、IC₉、IC₁0为4513，（15）为小里程三位数码显示器，（17）为大里程六位数码显示器，（19）为4节5充电电池。

图3是本实用新型的显示车速的电原理图，其中：IC₁₁为NE555，IC₁₃为4553，IC₁₄为4513，（2）为汽车速度三位数码显示器。IC₁₅、IC₁₆、IC₁₇为IM324，（1）为车速模拟显示器。

图4是本实用新型的显示发动机转速的电原理图，其中：（7）为四位数字转速显示器，IC₁₈、IC₁₉、IC₂₀为NE555，IC₂₁为40106，IC₂₂、IC₂₃为4553，IC₂₄、IC₂₅为4513。图5是燃油量、机油压力显示电路的电原理图，其中：（8）为燃油量（机油压力）显示器，IC₂₆、IC₂₇为IM324。

图6是电瓶电压显示电路的电原理图，其中：（9）为电瓶电压显示器，IC₂₈、IC₂₉为IM324。

图7是水温显示电路电原理图，其中：（10）为水温显示器，IC₃₀、IC₃₁为IM324，R₃₆为热敏电阻。

图8是机油液位显示电路的电原理图，其中：（16）为机油液位显示器，IC₃₂为IM324，（82）为敷铜板，上串电阻R₄₁，（83）为滑块。

图9是自动调整亮度电原理图，其中IC₃₃为40106，R₄₄为光敏电阻，BG₁₄、BG₁₅为9014。

图10是本实用新型的报警电路的电原理图，其中：IC₃₄、IC₃₅、IC₃₆为NE555，（98）为扬声器。

图11是本实用新型的稳压电路电原理图，其中：IC₃₇为AN7806。

图12是本实用新型的车门灯控制电路电原理图，其中K₁～K₅为门开关。

图13是本实用新型的油温、刹车、倒车、左右转弯、大小灯等报警显示系统电原理图。

图14是本实用新型的机油压力传感电原理图，其中：（97）为敷铜板，（98）为滑动指针，（99）为簧管。

图15是本实用新型的速度（转速）传感原理图，其中：IC₃₈为霍耳元件，（103）为磁钢，（104）为托盘。

本实用新型的电路部分工作原理可进一步结合附图加以说明。

参照图2、3、15可知，霍耳元件IC₃₈作为磁传感元件，接收变速箱输出轴上安装的磁钢托盘（104）端面上的磁钢（103）发出的磁信号，并输出随车速变化的脉冲信号，该信号通过电缆输到六反相器（IC₁₂）的（31）上，（IC₁₂）将其脉冲信号加以整形后，一路经比较集成电路比较后驱动车速摸拟显示器（1）发光，根据发光器件发光的个数，便可知道车速为多少，当车速超过“80”公里／小时时，启动报警回路，发出报警声响，提醒驾驶员注意控制车速；另一路信号送至三位BCD计数器（IC₁₃），再经BCD七段显示锁存／译码／驱动器（IC₁₄）驱动数码管（2）发光，显示出车速的准确数值；与此同时，该脉冲信号还送入由双JK主从触发器（IC₂）组成的四分频电路，经分频后送入双BCD同步计数器（IC₃），其输出一路送至三位BCD计数器（IC₆，IC₇）计数后，输入BCD七段显示锁存／译码／驱动器（IC₈，IC₉）驱动数码管发光，显示出总里程的数值，另一路经十进制计数器（IC₄）计数后，送入三位BCD计数器（IC₅）计数，经七段显示锁存／译码／驱动器（IC₁₀）驱动数码管（15）发光，显示出小里程的数值。

参照图4可知，转速传感将转速变化信号转变为脉冲变化信号，该脉冲信号经接点（54）传送至六反相器（IC₂₁），该脉冲信号整形后一路送至三位BCD计数器（IC₂₂、IC₂₃），经（IC₂₄、IC₂₅）驱动发光数码管（7）发光，显示出转速的数值；IC₂₀构成门控电路，IC₁₉为单稳电路，IC₁₅为多谐振荡器。另一路信号经接点（46）输送至模拟显示电路，显示出转速的模拟量。

参照图5可知，燃油量传感将燃油量变化信号转变为R₂₉的阻值变化信号，（69）点电位也就发生相应的变化，从而控制了运算放大器（IC₂₆、IC₂₇）的比较窗口的打开和关闭，也就控制了燃油量显示器（8）的发光状态，从而显示出燃油量的多少。当燃油量较少时启动报警电路，同时红色发光二极管发光，起到声光报警的作用。

本实用新型提到的机油压力显示电路，由于其原理同燃油量显示电路相比大同小异，这里就不列举了。

参照图6可知，电压传感直接连接电瓶，其V＋为正6伏电源，随着电瓶电压的不断升高或降低，运算放大器（IC₂₈、IC₂₉）的比较窗口不断的打开或关闭，从而显示出电瓶电压的高低。

参照图7可知，水温传感为一热敏电阻（R₃₆），当水温发生变化时，热敏电阻（R₃₆）的阻值相应的发生变化，使得（82）点电位发生变化，从而控制了运算放大器（IC₃₀），（IC₃₁）比较窗口的开闭状态，显示出水温的高低。当水温达“95℃”时，启动报警回路，实现声光报警。

参照图8可知，机油液位传感将机油液位变化信号转变为R₄₁的阻值变化信号，（81）点电位也就发生相应的变化，从而控制了运算放大器（IC₃₂）的比较窗口的开闭状态，显示出机油液位的高低，三极管（BG₁₃、BG₁₄）实现单灯显示。当机油液位较低时，启动报警回路发出报警声响。

参照图9可知，光线强时，（R₄₄）变大，（IC₃₃）的占空比增大，其输出经三极管（BG₁₄、BG₁₅）放大后由（42）点输出至其他显示器，使各显示器光线减弱。这样就可以自动调光，以减少光线对驾驶员眼睛的刺激，使光线适中。

参照图10可知，（86）为电源正极。当车速超速时报警信号经（41）点送入（IC₃₅），再经振荡器（IC₃₄）产生一振荡信号后驱动扬声器发出间歇声响；同理，当水温过高，燃油量较少，机油压力过低，机油液位较低时，报警信号经（77）点传入（IC₃₅），经振荡器（IC₃₄）后驱动扬声器发出报警声响，配合其他电路的红色报警光，也就起到了声光报警作用。

参照图11可知，（IC₃₇）为三端稳压集成电路，电源正极接（89）点，电源负极接（92）点，通过（91）点输入负载。正负极间接有滤波电容。

参照图12可知，接点（93）接电源正极，（K₁、K₂、K₃、K₄、K₅）为安装在车门内的常闭开关，当车门打开时，常闭开关闭合，车门灯亮，表示车门已打开，同理，当车门关上后，常闭开关打开，车门灯不亮，表示车门已关好。

参照图13可知，（95）点接电源正极，刹车时，刹车开关闭合，相应的回路接通，相应的报警灯发光，其他报警显示系统电原理与此相同，这里不一一列举了。

参照图14可知，（69）点为接入表头接口，（97）为敷铜板，上串电阻（R₇₀），（98）为动触头，（99）为簧管。当簧管内压力增大时，其尾端就向外张开，带动指针顺时针方向转动，使得（R₇₃）的阻值不断增大；同理，当簧管内压力减小时，指针反时针转动，使R₇₃的阻值不断减少，这样就起到了把压力变化信号转变为电信号的目的。

参照图15可知，速度传感直接安装在汽车变速箱上，由转轴（105）、磁钢托盘（104）、磁钢（103）和霍耳元件（IC₃₈）组成。汽车启动时，速度传感在变速箱带动下转动，磁钢托盘端面上的磁钢（103）随之转动，当磁钢（103）通过（IC₃₃）表面一次，（IC₃₈）就产生一脉冲信号。

本实用新型具有如下优点：耐振动，寿命长，显示精度高，功能齐，外观豪华，结构简单，安装使用维护方便。因此，该仪表具有广阔的发展前途。

Claims (15)

1、一种显示汽车速度、发动机转速、大小里程、燃油量、水温、机油压力、电瓶电压等报警系统的全电子汽车仪表，其特征在于：该仪表由安装有汽车速度模拟显示器(1)、汽车速度三位数字显示器(2)、发动机转速模拟显示器(6)、发动机转速四位数字显示器(7)、燃油量显示器(8)、电瓶电压显示器(9)、水温显示器(10)、机油压力显示器(11)、时钟显示器(12)、车门显示器(13)、小里程三位数字显示器(15)、总里程六位数字显示器(17)、机油液位显示器(16)、自动调光器(3)、左右转向显示器(4)及刹车、机油油温等报警显示器(5)的仪表盘和与之相连接的电路组成。与之相连接的还有各种车用传感器。

2、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：霍耳元件（IC₃₈）、磁钢（103）构成车速、里程的传感器，其输出端（100）连接（IC₁₂），（101）端连接电源正极，（102）端连接电源负极。六反相器集成电路（IC₁₂）连接计数器（IC₁₃）及主、从触发器（IC₂），计数器（IC₁₃）与锁存／译码／驱动集成电路（IC₁₄）电连接，（IC₁₄）连接车速数字显示器（2），（IC₁₂）的（35）脚与车速模拟显示器（1）电连接；同步BCD计数器（IC₃）与十进制计数器（IC₄）电连接，其输出连接计数器（IC₅）、（IC₆）、（IC₇）、（IC₈）、（IC₉）、（IC₁₀）为驱动集成电路，与数码管（15）、（17）电连接。

3、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：霍耳元件（IC₃₈）和磁钢（103）构成发动机转速的传感器，其输出（100）经（54）连入（IC₂₁），（IC₁₈）、（IC₁₉）和（IC₂₀）构成单稳定时、高门控及多谐振荡回路，（IC₂₂）、（IC₂₃）与（IC₂₁）电连接并构成计数器，（IC₂₄）、（IC₂₅）与（IC₂₂）、（IC₂₃）电连接并构成译码、驱动回路，显示器（7）与（IC₂₄）、（IC₂₅）电连接。

4、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：燃油量、机油压力显示电路由（IC₂₆）、（IC₂₇）、电阻R₂₉及显示器（8）组成。

5、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：电压显示电路由（IC₂₈）、（IC₂₉）及显示器（9）组成，其（75）端连接电瓶正极。

6、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：水温显示电路由（IC₃₀）、（IC₃₁）、热敏电阻R₃₆及显示器（10）组成。

7、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：敷铜板（82）、动触头（83）及R₄₁构成机油液位传感，经（81）连接（IC₃₂）其输出连接机油液位显示器（16）。

8、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：自动调光电路由（IC₃₃）、光敏电阻（R₄₄）及三极管（BG₁₄、BG₁₅）组成。

9、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：稳压电路由（IC₃₇）组成，其（92）点接地，（91）点连接输出端，（89）连接电源正极，（89）与（90）间连接有二极管D₁₅。

10、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：报警电路由（IC₃₄）、（IC₃₅）、（IC₃₆）组成，（IC₃₄）输出连接扬声器（88）；油量报警信号经（66）点至D₁₁、BG₁₆接入（IC₃₆），电压、水温、机油压力、机油液位、车速等报警信号经（77）点至D₁₄、BG₁₇、接入（IC₃₅），车速报警经（41）点接入（IC₃₅）。

11、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：在磁钢托盘（104）的端面上安装有磁钢（103），其数量为1～16个。

12、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：压力传感由簧管（99）、动触头（98）、静触头（97）和电阻R₇₀组成，静触头（97）为敷铜板，电阻R₇₀可以为3～21个。

13、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：门开关K₁～K₅安装在车门转轴处、（93）点连接电源正极，（94）点连接电源负极，两点间连接电阻R₅₅～R₆₀，显示器（13）及门开关K₁～K₅。

14、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：油量传感由静触头（71）、动触头（67）、浮球（68）及电阻R₂₉组成，静触头（71）为敷铜板，电阻R₂₉可以为1～16个。

15、根据权利要求1所述的全电子汽车仪表，其特征在于：当小灯打开时，导光系统接入，使仪表显得更豪华、直观。

Images