汽車(chē)電子電氣基礎(chǔ)知識(shí)詳解(一)

◆文/山東 劉春暉 張學(xué)忠

現(xiàn)在汽車(chē)使用的電子系統(tǒng)越來(lái)越多。其原因在于其可靠性高，附加工作流程更快，并能減小組件的尺寸。在車(chē)輛中安裝電子系統(tǒng)的最終目的在于使車(chē)輛更安全、更可靠、更舒適，從而確?，F(xiàn)在和將來(lái)的銷(xiāo)售業(yè)績(jī)。為了了解電氣、機(jī)電系統(tǒng)內(nèi)的復(fù)雜關(guān)系，電子電氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于“非電工”出身的汽修技師來(lái)說(shuō)也非常重要。

一、萬(wàn)用表的使用和測(cè)量

準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)和正確分析電路故障很大程度上要取決于所用測(cè)量設(shè)備的精確度。萬(wàn)用表可用來(lái)測(cè)定電壓和電流的數(shù)值與方向。在早期的模擬萬(wàn)用表中，所測(cè)量的數(shù)值通過(guò)指針指向刻度盤(pán)表示出來(lái)(圖1a)。目前我們把用于測(cè)量電壓、電流和電阻等參數(shù)的數(shù)字式儀表稱(chēng)為DVOM(數(shù)字式電壓/歐姆表)，也即是數(shù)字式萬(wàn)用表，如圖2所示。在數(shù)字萬(wàn)用表中，該數(shù)值以數(shù)字形式顯示出來(lái)(圖1b)。

圖1 萬(wàn)用表的顯示

如果所選擇的顯示范圍太小，則可能會(huì)超出測(cè)量范圍。在模擬式測(cè)量?jī)x上，指針會(huì)完全偏向一邊；而在數(shù)字式測(cè)量?jī)x左側(cè)，會(huì)顯示出一個(gè)“1．”，如圖3所示。如果超出測(cè)量范圍，則必須選擇更高一級(jí)的顯示范圍。數(shù)字式萬(wàn)用表已經(jīng)取代了早期指針式萬(wàn)用表，是目前普遍使用的通用測(cè)量設(shè)備。數(shù)字式萬(wàn)用表具有輸入阻抗高、誤差小、讀數(shù)直觀的優(yōu)點(diǎn)。并且較高檔的數(shù)字式萬(wàn)用表具有自動(dòng)測(cè)試范圍調(diào)整功能，自動(dòng)正負(fù)極調(diào)整功能以及蜂鳴器等功能。

目前寶馬汽車(chē)使用綜合測(cè)量接口盒(IMIB)作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量設(shè)備，如圖4所示，在萬(wàn)用表功能使用上和普通數(shù)字萬(wàn)用表相類(lèi)似，而且可外接多種傳感器，測(cè)量精度也更高。

圖2 數(shù)字式萬(wàn)用表

圖3 超出測(cè)量范圍和有效顯示

圖4 寶馬車(chē)綜合測(cè)量接口盒(IMIB)

1.電壓測(cè)量

萬(wàn)用表作為電壓表使用時(shí)：將黑表筆插入COM插孔，紅表筆插入V/Ω插孔，如圖5所示。需要選擇交直流選項(xiàng)以及量程，并將測(cè)試表筆連接到被測(cè)負(fù)載或信號(hào)源上，在顯示電壓讀數(shù)時(shí)，同時(shí)會(huì)指示出紅表筆所接電源的極性。用電壓表測(cè)量電壓。電壓表始終與用電器、元件或電壓電源并聯(lián)在一起，測(cè)量示意如圖6所示。電壓表的內(nèi)阻(固有電阻)必須越高越好，以確保盡可能減少電壓表對(duì)待測(cè)電壓的影響。數(shù)字萬(wàn)用表具有非常高的內(nèi)阻(Ri＞1MΩ)，被測(cè)阻值越小，測(cè)量的誤差越低。

用電壓表測(cè)量時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

①必須設(shè)置電壓類(lèi)型，即交流電壓或直流電壓(AC/DC)。

②測(cè)量直流電壓時(shí)注意極性。

③如果不知被測(cè)電壓范圍，則首先將功能開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)或者最大量程，后視情況降至合適量程。電壓表一般有幾個(gè)可供選擇的檔位，儀表不同格位的量程可能不同，所選擇的量程檔應(yīng)以得到最精確讀數(shù)為準(zhǔn)。當(dāng)LCD只在最高位顯示“1．”或者“OL”時(shí)，說(shuō)明已超量程，須調(diào)高量程。

④測(cè)量時(shí)電壓表必須始終與待測(cè)量的對(duì)象并聯(lián)。

⑤測(cè)量電壓注意電纜或?qū)w的橫截面，對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行變動(dòng)時(shí)，例如使用大功率電氣負(fù)載，必須改變電纜的橫截面積以適應(yīng)更高的電流。因電纜芯破損而減小橫截面積時(shí)，可能會(huì)增大電壓降。通過(guò)測(cè)量電阻無(wú)法發(fā)現(xiàn)該故障，只有通過(guò)測(cè)量閉合電路中的電壓降才能發(fā)現(xiàn)。

⑥測(cè)量高電壓時(shí)，要格外注意，以避免觸電，同時(shí)不要輸入高于儀表量程的電壓，否則有損壞儀表內(nèi)部線(xiàn)路的危險(xiǎn)。

⑦測(cè)量后要將電壓表調(diào)到最大的交流電壓量程。

圖5 綜合測(cè)量接口盒(IMIB)的表筆插座

圖6 測(cè)量電阻R2兩端的電壓

2.電流測(cè)量

(1)安培表測(cè)量電流

安培表用于測(cè)量流過(guò)某一電路的電流。安培表從原理上分為內(nèi)分流式和感應(yīng)式。內(nèi)分流式安培表用于小電流的測(cè)量，測(cè)量時(shí)必須串聯(lián)于所測(cè)電路之內(nèi)(圖7)，絕不能與所測(cè)電路并聯(lián)，否則將使原應(yīng)流經(jīng)部件的電流繞過(guò)該部件直接流入儀表，過(guò)高的電流會(huì)燒壞儀表和電路。

萬(wàn)用表測(cè)量電流也屬內(nèi)分流式安培表。當(dāng)安培表與所測(cè)電路串聯(lián)時(shí)，電流將通過(guò)表內(nèi)的一個(gè)固定電阻。另外一條電阻較高的電路與上述電阻并聯(lián)，電流的大小就通過(guò)該電路顯示在儀表上。這類(lèi)安培表對(duì)于小電流量的測(cè)量十分精確，特別是測(cè)量電子電路。這種內(nèi)分流式安培表的最大讀數(shù)一般是10～20A。

圖7 測(cè)量電流

(2)萬(wàn)用表作為電流表使用注意：

萬(wàn)用表作為電流表使用時(shí)將紅表筆插入mA或10A或20A插孔，(當(dāng)測(cè)量200mA以下的電流時(shí)，插入mA插孔；當(dāng)測(cè)量200mA及以上的電流時(shí)，插入10A或20A插孔)，黑表筆插入COM插孔。將功能開(kāi)關(guān)置電流量程，根據(jù)信號(hào)選擇好交直流，并將測(cè)試表筆串聯(lián)接入到待測(cè)負(fù)載回路里。

測(cè)量電流時(shí)，電流表必須連接在待測(cè)電流從中流過(guò)的電路中。因此，電流表與相關(guān)電氣負(fù)載串聯(lián)在一起，電流表的內(nèi)阻應(yīng)越小越好。如果因失誤而將電流表與供電電源并聯(lián)，就會(huì)因內(nèi)阻較低而通過(guò)高強(qiáng)度電流。這種情況可能會(huì)對(duì)測(cè)量?jī)x造成無(wú)法修復(fù)的損壞或?qū)е码娐愤^(guò)載。

用電流表測(cè)量時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

①注意電流類(lèi)型，即電路中流過(guò)的是交流電流還是直流電流(AC/DC)。

②開(kāi)始時(shí)應(yīng)選擇盡可能大的量程。不知被測(cè)電流值的范圍時(shí)，應(yīng)將量程開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)或高量程檔，根據(jù)讀數(shù)需要逐步調(diào)低量程。

③注意直流電流的極性。

④電流表始終與用電器串聯(lián)在一起。為此必須斷開(kāi)電路導(dǎo)線(xiàn)，以將電流表加入電路中。測(cè)量時(shí)電流必須流經(jīng)電流表。

⑤當(dāng)開(kāi)路電壓與地之間的電壓超過(guò)安全電壓60V(DC)或30V(AC)時(shí)，請(qǐng)勿嘗試進(jìn)行電流的測(cè)量，以避免儀表或被測(cè)設(shè)備的損壞，以及傷害到您自己。因?yàn)檫@類(lèi)電壓會(huì)有電擊的危險(xiǎn)。

⑥在測(cè)量前一定要切斷被測(cè)電源，認(rèn)真檢查輸入端子及量程開(kāi)關(guān)位置是否正確，確認(rèn)無(wú)誤后，才可通電測(cè)量。

⑦若輸入過(guò)載，內(nèi)裝保險(xiǎn)絲會(huì)熔斷，須予更換。

⑧大電流測(cè)試時(shí)，為了安全使用儀表，應(yīng)根據(jù)儀表說(shuō)明限定每次測(cè)量時(shí)間。

⑨測(cè)量后要將電流表調(diào)到最大交流電壓量程。

測(cè)量電流的另外一種方法是使用感應(yīng)式電流鉗(見(jiàn)圖8)。如果待測(cè)電流強(qiáng)度＞10A，那么用電流夾鉗測(cè)量電流的優(yōu)勢(shì)非常突出。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量電流強(qiáng)度時(shí)無(wú)需打開(kāi)電路。

圖8 用電流夾鉗測(cè)量電流

3.電阻測(cè)量

電阻器作為組件也在車(chē)輛電路中使用，同時(shí)線(xiàn)路的狀態(tài)也可以使用阻值來(lái)判斷。因此，維修人員應(yīng)能夠正確測(cè)定電阻值。歐姆電阻值用數(shù)字萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量。使用萬(wàn)用表測(cè)量電阻：注意測(cè)量電阻時(shí)，電路一定不能通電。否則可能會(huì)損壞儀表。將紅表筆插入VΩ插孔，黑表筆插入COM插孔。將功能開(kāi)關(guān)置于Ω檔，選擇合適的量程，將測(cè)試表筆并接到待測(cè)電阻上，如圖9所示。

歐姆表具有一塊內(nèi)置電池(工作電壓通常為9V)。待測(cè)電阻與一個(gè)電流表一起串聯(lián)到該供電電源。注意：數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量電阻時(shí)所用的測(cè)量電流非常低。這可能會(huì)造成對(duì)有關(guān)電子部件的顯示不正確。因此，數(shù)字萬(wàn)用表具有檢測(cè)導(dǎo)通性和二極管的專(zhuān)用檔位。

測(cè)量電阻時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

①測(cè)量期間不得將待測(cè)部件連接在電壓電源上，因?yàn)闅W姆表使用本身的電壓電源并通過(guò)電壓或電流確定電阻值。

②待測(cè)部件必須至少有一側(cè)與電路分離。否則并聯(lián)的部件會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

③極性無(wú)關(guān)緊要。

④萬(wàn)用表與待測(cè)對(duì)象連接在一起并選擇正確測(cè)量范圍后，顯示屏上會(huì)以數(shù)值形式直接顯示出電阻。如果超出了最高測(cè)量范圍，則表示電路中斷。因此，歐姆表也可用于檢查導(dǎo)通性。

圖9 測(cè)量電阻時(shí)儀器的連接方式

注意：導(dǎo)通性測(cè)量的檔位不能確切測(cè)出電阻值。在測(cè)量時(shí)也要注意兩表筆短接時(shí)讀數(shù)，此讀數(shù)是一個(gè)固定的偏移值。為了獲得精確讀數(shù)，可以將讀數(shù)減去紅、黑兩表筆短路讀數(shù)值，為最終讀數(shù)。

4.二極管測(cè)量

測(cè)量二極管時(shí)，將紅表筆插入VΩ插孔，黑色表筆插入COM插孔。把轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)撥到有二極管圖形或蜂鳴通斷測(cè)量符號(hào)所指示的檔位上。如將紅表筆連接到待測(cè)二極管的正極，黑表筆連接到待測(cè)二極管的負(fù)極，則LCD上的讀數(shù)為二極管正向壓降的近似值。對(duì)硅二極管來(lái)說(shuō)，應(yīng)有500～800mV的數(shù)字顯示。若把紅表筆接負(fù)極，黑表筆接正極，表的讀數(shù)應(yīng)為“1．”。若正反測(cè)量都不符合要求，則說(shuō)明二極管已損壞。

用二極管檔可以測(cè)量二極管及其它半導(dǎo)體器件PN結(jié)的電壓降，對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)正常的硅半導(dǎo)體，正向壓降的讀數(shù)應(yīng)該是0.5～0.8V之間。為了避免儀表?yè)p壞，在線(xiàn)測(cè)試二極管前，應(yīng)先確認(rèn)電路已被切斷電源，電容已放完電。

5.導(dǎo)通性的檢查(蜂鳴檔)

萬(wàn)用表的導(dǎo)通性測(cè)量功能一般與二極管共用同一個(gè)檔位，將開(kāi)關(guān)撥到導(dǎo)通性測(cè)量的檔位上，將紅黑表筆放在要檢查的線(xiàn)路兩端。如電阻小于萬(wàn)用表的規(guī)定值，則萬(wàn)用表發(fā)出蜂鳴聲。同時(shí)LCD顯示被測(cè)線(xiàn)路兩端的電阻值。注意：蜂鳴檔不能用來(lái)確認(rèn)線(xiàn)路電阻。

6.數(shù)字萬(wàn)用表的使用注意事項(xiàng)

(1)插孔和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的使用

首先注意檢查電池，將數(shù)字萬(wàn)用表的ON/OFF鈕按下，如果電池不足，則顯示屏?xí)霈F(xiàn)電池正負(fù)極符號(hào)，還要注意測(cè)試表插孔之旁符號(hào)，這是警告操作人員要留意測(cè)試電壓和電流不要超出指示數(shù)字。

測(cè)量時(shí)功能開(kāi)關(guān)必須置于正確的量程檔位，在功能量程開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換之前，必須斷開(kāi)表筆與被測(cè)電路的連接，嚴(yán)禁在量測(cè)進(jìn)行中轉(zhuǎn)換檔位，以防損壞儀表。切不可用測(cè)電阻、電流檔測(cè)電壓，如果用電流或電阻檔去誤量電壓，很容易導(dǎo)致萬(wàn)用表燒毀。

(2)測(cè)試表筆的使用

萬(wàn)用表有紅、黑兩根表筆，位置不能接反、接錯(cuò)，否則，會(huì)帶來(lái)測(cè)試錯(cuò)誤或判斷失誤。一般將萬(wàn)用表的黑表筆插入COM插孔，紅表筆插入V/Ω/A等測(cè)量信號(hào)插孔。

在不能確定被測(cè)量的大小范圍時(shí)，將功能量程開(kāi)關(guān)置于最大量程位置。切勿超過(guò)每個(gè)量程所規(guī)定的輸入極限值。不要測(cè)量高于允許輸入值的電壓或電流。進(jìn)行在線(xiàn)電阻、電容、二極管或電路通斷測(cè)量之前，必須首先將電路中所有電源關(guān)斷并將所有電容器放電。

測(cè)量高于直流60V或交流30V以上的電壓時(shí)，務(wù)必小心謹(jǐn)慎，切記手指不要超過(guò)表筆擋手部分，防止觸電。