Anatomia Di Un Quadro Strumenti (2023)

Il modernostrumentazionepotrebbe sembrare semplice, ma come imparerai di seguito, la maggior parte di essi è tutt'altro che semplice. Da circuiti stampati elaborati a motori passo-passo di alta qualità e display a capacità diagnostiche integrate, il moderno quadro strumenti è tutt'altro che semplice.

Quindi, se ti sei mai chiesto: "Quali parti entrano in un quadro strumenti?" Questo post è per te.

Cosa fanno veramente i quadri strumenti?

A livello superficiale, i quadri strumenti più moderni mostrano metriche vitali come velocità, distanza percorsa, chilometraggio del veicolo e così via. Ma quando ti immergi nell'elenco, vedi che le cose possono diventare complesse abbastanza rapidamente:

• La velocità può essere visualizzata in unità inglesi o metriche e, a determinate combinazioni di velocità e marcia, gli indicatori possono mostrare una freccia di marcia superiore o inferiore, un simbolo "eco" per informare il conducente che sono efficienti, ecc.
• La distanza percorsa (ovvero il contachilometri parziale) può essere abbinata alle letture del risparmio di carburante, alle ore del motore e può essere disponibile più di un'opzione del contachilometri parziale. E queste letture possono essere anche in unità diverse.
• Velocità/giri del motore, livello del carburante, temperatura del motore, cruise control e altri indicatori possono tutti avere funzioni "accoppiate". Ciò significa che quando un indicatore mostra una lettura specifica, attiva un altro indicatore.

Con i moderni trattini digitali, tutto questo è realizzato con la programmazione. Con i trattini più vecchi, queste funzioni sono realizzate con una combinazione di chip per computer dedicati, circuiti stampati e ingegneria intelligente.

Infine, è importante notare che i quadri strumenti non lo sonoAppenal'alloggiamento per vari indicatori e spie. Su molti veicoli, i quadri strumenti memorizzano anche dati vitali come i codici del transponder della chiave di accensione, il chilometraggio e/o le ore del motore, i messaggi di manutenzione e diagnostica e persino informazioni diagnostiche speciali disponibili per le officine.

Strumentazione comune - e non così comune

La maggior parte dei quadri strumenti ha almeno un tachimetro e un indicatore del livello del carburante. Oltre a ciò, gli strumenti che trovi in ​​un cluster possono variare notevolmente:

• La maggior parte dei veicoli ha un indicatore della temperatura del motore di qualche tipo, solo alcuni veicoli più recenti sostituiscono questo indicatore con una spia.
• I veicoli con cambio manuale quasi tutti richiedono un contagiri, ma molti veicoli con cambio manuale sono stati realizzati senza di essi.
• Gli indicatori della pressione dell'olio e della temperatura del motore (liquido di raffreddamento) sono belli da avere, ma molti veicoli non li hanno.
• Anche gli indicatori di tensione dell'impianto elettrico del veicolo sono una buona idea e non sono necessariamente facili da trovare.

Sui veicoli prodotti prima degli anni '80, quasi tutti gli indicatori rappresentavano una lettura diretta da un'unità di invio di qualche tipo. Un indicatore di livello del serbatoio del carburante, ad esempio, è stato collegato direttamente a un dispositivo nel serbatoio del carburante con un galleggiante. Alla fine degli anni '80, quasi tutti gli indicatori ricevevano le informazioni dal computer principale del veicolo.

Questi misuratori sicuramente non ricevevano informazioni da un computer.

E mentre c'erano certamente alcuni indicatori analogici molto intelligenti dei tempi passati - ore del motore, temperatura dei gas di scarico, pressione del turbo, flusso di carburante, depressione del motore - la maggior parte dei dati davvero interessanti è stata possibile dall'avvento dei computer.

Qualche parola sui contachilometri (e la frode del contachilometri)

Se sei abbastanza grande da ricordare il filmIl giorno libero di Ferris Bueller, probabilmente conosci il contachilometri "meccanico". Prima del microchip economico, i veicoli utilizzavano un sistema intelligente di ingranaggi per contare le miglia complessive percorse dal veicolo. In alcuni casi, questi sistemi di ingranaggi potrebbero essere spostati all'indietro per percorrere miglia dal contachilometri. Solo (avviso spoiler), non ha funzionato sempre. Compreso per Ferris Bueller.

Quando i contachilometri erano meccanici, potevano essere manomessi per ridurre i chilometri. Ma guidare all'indietro di solito non funzionava.

E sebbene questi contachilometri meccanici fossero intelligenti, caddero in disgrazia nei primi anni '90 a causa sia dei costi elevati chefrode dilagante del contachilometri. A quel tempo, si credeva che i dati del contachilometri memorizzati digitalmente sarebbero stati molto più difficili da modificare rispetto a un semplice dispositivo meccanico.

Oggi sappiamo che non è vero, naturalmente. Semmai, i moderni contachilometri digitali lo sonoPiù facileda hackerare rispetto ai vecchi contachilometri meccanici, poiché la maggior parte dei dati memorizzati in un quadro strumenti digitale non è crittografata. Secondo Arecente rapporto UE, la frode del contachilometri è spaventosamente comune in gran parte dell'Europa e molto probabilmente anche in altri paesi.

La buona notizia è che, almeno negli Stati Uniti e in Canada, la segnalazione volontaria del chilometraggio dei veicoli da parte di officine, concessionarie e carrozzerie ha reso molto più difficile travisare il vero chilometraggio di un veicolo. E mentre NHTSA stimacirca 450.000 veicolivengono venduti negli Stati Uniti ogni anno con un contachilometri fraudolento, che è una piccola frazione degli oltre 40 milioni di veicoli usati venduti ogni anno negli Stati Uniti. (Leggi le leggi sulla sostituzione del contachilometriin questo articolo.)

I componenti essenziali di un quadro strumenti moderno

La Lente

Solitamente realizzato in acrilico o policarbonato (solo il vetro è comune sui veicoli più vecchi), l'obiettivo protegge le facce del misuratore da polvere, danni accidentali e umidità. E se ci sono graffi o graffi sull'obiettivo, spesso possono essere lucidati e/o riparati.

I calibri e le facce del calibro

I quadranti degli indicatori sono in genere progettati per essere ad alto contrasto e molto spesso presentano caratteri e numeri bianchi su uno sfondo nero o grigio scuro. Questo design funziona bene durante le ore diurne, anche alla luce diretta del sole. Di notte, la retroilluminazione dietro l'intero quadrante dell'indicatore può far passare la luce (solitamente luce bianca) e illuminare i numeri e le lettere.

Tuttavia, c'è stata una grande varietà di indicatori utilizzati nei veicoli negli ultimi 80 anni circa, con approcci molto diversi alla strumentazione.

Ora, i moderni cluster digitali utilizzano display a LED per mostrare una varietà quasi infinita di colori, layout e informazioni, spesso con effetti animati intelligenti.

Motori passo-passo

Per i calibri con un ago, viene utilizzato un piccolo motore passo-passo elettrico per spostare l'ago. Questi motori passo-passo utilizzano un po' di ingegneria intelligente (questo videofa un ottimo lavoro di spiegazione) per controllare con precisione la posizione dell'ago per ogni calibro. Gli stessi motori passo-passo devono essere di qualità automobilistica, poiché sono soggetti a una corrente costante, vibrazioni e grandi variazioni di temperatura.

Quando un indicatore smette di leggere su un quadro strumenti più recente (dagli anni '90 in poi), spesso è perché un motore passo-passo si è bruciato.

Illuminazione

Prima dei primi anni '90, i quadri strumenti presentavano minuscole lampadine a incandescenza che tendevano a bruciarsi. Le case automobilistiche di solito includevano lampadine "extra" dietro il quadro strumenti, per cercare di ridurre le probabilità che una lampadina bruciata rendesse illeggibile un indicatore.

Tuttavia, l'avvento dei LED economici (diodi emettitori di luce) ha reso conveniente utilizzarli per sostituire le lampadine a incandescenza. E poiché i LED possono durare decenni prima di guastarsi, sono diventati rapidamente popolari tra i consumatori stanchi di sostituire le lampadine.

Ancora,molti veicoli in circolazione oggiutilizzare lampadine a incandescenza come retroilluminazione del quadro strumenti. Molte persone scoprono che l'aggiornamento delle lampadine più vecchie ai LED sostitutivi è un modo semplice per far sembrare nuovo un vecchio cluster.

Mantieni la tua auto senza intoppi con il nostrosostituzione del clusterservizio

Schermi LED o display a matrice di punti

Sulla maggior parte dei quadri strumenti prodotti dagli anni '90, c'è un piccolo monitor che è una sorta di schermo LCD o LED o display a matrice di punti. Questo monitor/display verrà utilizzato per mostrare:

• Contachilometri e chilometraggio del veicolo
• Temperature esterne
• Durata residua dell'olio, pressione dei pneumatici, stato dell'airbag, ecc.

Molti di questi quadri strumenti con schermo sono dotati anche di un pulsante vicino al monitor. Quando si preme il pulsante, il monitor visualizza un diverso set di informazioni. Sebbene questa possa sembrare una caratteristica semplice, rappresenta un'evoluzione significativa nella strumentazione del veicolo: una volta che è stato possibile modificare un display, era solo una questione di tempo prima di disporre di letture digitali animate con layout elaborati.

Indicatori discreti

A volte, quando accendi o spegni qualcosa, il quadro strumenti visualizzerà la modifica. Ad esempio, se si accendono gli abbaglianti, sul quadro strumenti potrebbe accendersi una spia blu degli abbaglianti. Lo stesso vale per indicatori di direzione, stato del freno di emergenza, 4 ruote motrici e altri sistemi che si accendono e si spengono.

E chi può dimenticare le famose "luci idiote"? I piccoli simboli che appaiono sul cruscotto per avvisarti di qualcosa come carburante scarso, bassa pressione dell'olio, cinture di sicurezza mancanti, bassa pressione dei pneumatici, un avviso per controllare il motore o l'ABS, controllare il liquido dei tergicristalli, chiudere quella portiera aperta!, ecc. A volte, l'idiota è la persona che ha bisogno di una luce per dirgli qualcosa che dovrebbe già sapere (come l'indicatore di "carburante scarso"). Altre volte, l'idiota è la persona che ha inventato un simbolo confuso e difficile da decifrare.

Prima dell'avvento del microchip economico, molti di questi indicatori erano difficili da includere in un cluster. In effetti, anche negli anni '80 e '90, era difficile stampare tutti i circuiti necessari sulla "scheda madre" del quadro strumenti per supportare tutti questi diversi indicatori. Per non parlare della configurazione dei chip del computer in modo che "sappiano" quando accendere e spegnere le luci.

Scheda a circuito stampato

La maggior parte dei quadri strumenti realizzati negli ultimi 60 anni circa includeva un circuito stampato, poiché è il modo migliore per far passare i cavi a un gruppo di indicatori. Tuttavia, la densità dei percorsi su questi circuiti è migliorata notevolmente da quando sono stati utilizzati per la prima volta nel settore automobilistico.

E dalla fine degli anni '80 e all'inizio degli anni '90, i circuiti stampati all'interno di uno strumento hanno montato dei microprocessori (chip per computer a/k/a). Questi microprocessori interpretano dati e segnali dal computer del motore del veicolo e quindi visualizzano l'output sul cruscotto. Queste schede di solito hanno anche il connettore (o i connettori) per i dati provenienti dal motore o da altri sensori vitali.

Man mano che i circuiti stampati invecchiano, iniziano a surriscaldarsi. Quando si surriscaldano, le singole connessioni di saldatura sul PCB possono degradarsi. Ciò porta a luci disconnesse o tremolanti, guasti intermittenti dei motori passo-passo e altri problemi. Se hai bisogno di riparare un vecchio quadro strumenti, è una buona idea assumere qualcuno che controllerà ogni singolo percorso del circuito per resistenza e continuità.

Supporto

Ultimo ma non meno importante, c'è un alloggiamento o supporto in plastica che tiene tutto insieme. Nei quadri strumenti più moderni, l'obiettivo spesso scatta sul supporto. In questo modo, la lente e il supporto proteggono il cluster dai danni e tengono tutto insieme. In genere, l'unità riassemblata viene installata direttamente nel cruscotto e quindi collegata tramite un cavo (o cavi) al computer del motore tramite un cablaggio.

Cablaggio elettrico

A seconda dell'età del veicolo, il sistema di cablaggio è impostato in due modi diversi:

1. Sulle auto più vecchie (più di 40 anni), il quadro strumenti viene fornito con una serie di cablaggi. Ogni filo va da un certo calibro al sensore in un certo componente. Alcuni esempi:
   1. Il sensore di velocità si collega direttamente al tachimetro.
   2. Il sensore di temperatura del liquido di raffreddamento del motore si collega direttamente all'indicatore di temperatura del motore.
   3. Il sensore di pressione dell'olio si collega direttamente al manometro dell'olio.
2. Sulle auto moderne, c'è un cablaggio che va dal quadro strumenti al modulo di controllo del motore (ECM) o al modulo di controllo della carrozzeria (BCM). L'ECM o BCM ha un mucchio di fili che corrono verso sensori e luci in tutto il veicolo. Il modo in cui funziona questa configurazione è che l'ECM o il BCM riceve informazioni dai sensori o dalle luci in tutto il veicolo. Quindi invia le informazioni al quadro strumenti, che le visualizza al conducente.

Tuttavia, il sistema di cablaggio delle auto moderne non è così semplice. Il cavo non va solo dal quadro strumenti all'ECM, al BCM o al sensore. Piuttosto, un tipico percorso di cablaggio è questo:

Quadro strumenti > fusibile > modulo CAN (Controller Area Network) > microprocessore > ECM/BCM/sensore

Questo complicato sistema di cablaggio consente di visualizzare tutte le informazioni in un quadro strumenti. Abbastanza pulito, non è vero? (A proposito, se hai problemi con il tuo cluster e sospetti che sia il cablaggio,dai un'occhiata a questo post sul blog di ISS Automotive.)

Menzione d'onore: Fusibili

I fusibili non fanno parte del quadro strumenti. Tuttavia, i fusibili fanno parte del sistema di cablaggio. I fusibili si trovano tra il filo (o il set di fili) e il sensore o l'ECU a cui è collegato. Di solito c'è una scatola dei fusibili sotto il cruscotto sul lato del guidatore. Alcune auto sono dotate di un fusibile dedicato al quadro strumenti. In altre auto, c'è un fusibile dedicato a ciascun calibro.

Lo scopo di avere un fusibile nel sistema di cablaggio è proteggere il quadro strumenti e i sensori o l'ECU. Se c'è un cortocircuito da qualche parte nel cablaggio, il fusibile si brucia. In tal modo, il fusibile impedisce che la parte all'altra estremità venga danneggiata. In altre parole, il fusibile interrompe l'alimentazione all'altra parte - e questo significa il tuoil cluster non si illumina.

Riassumendo

Nel corso degli anni ci sono stati molti progetti di quadri strumenti diversi, ma gli anni '90 sono stati sicuramente un grande momento nella storia dei quadri strumenti. L'avvento di computer economici e controller a microchip ha reso facile per le case automobilistiche tagliare i costiEaggiungere funzionalità.

Oggi è possibile acquistare diverse auto nuove di zecca con display LED avanzati che includono animazioni all'avvio, opzioni di configurazione quasi infinite e persino immagini 3D.