ለምህንድስና ተማሪዎች የአውቶሞቲቭ ኤሌክትሪክ መሰረታዊ ነገሮች
የአውቶሞቲቭ ኤሌክትሪካል ምህንድስና በቀላልም ሆነ በከባድ ተሽከርካሪ ምህንድስና ውስጥ ወሳኝ መሠረት ነው። ከሞላ ጎደል እያንዳንዱ ዘመናዊ የተሽከርካሪ ስርዓት - ከማቀጣጠል፣ ከጀማሪ፣ ከቻርጅ፣ ከመብራት፣ ከነዳጅ መርፌ ስርዓቶች እስከ ደህንነት ባህሪያት - በኤሌክትሪክ እና በኤሌክትሮኒክስ ወረዳዎች ላይ የተመሰረተ ነው። ስለዚህ የኢንጂነሪንግ ተማሪዎች የአውቶሞቲቭ ኤሌክትሪካል ምህንድስና መሰረታዊ ነገሮችን ደረጃ በደረጃ መረዳት አለባቸው፡- ከመሠረታዊ የኤሌክትሪክ ፅንሰ-ሀሳቦች እና ቁልፍ ክፍሎች እስከ የወረዳ ንባብ፣ እስከ የስህተት ምርመራ ዘዴዎች። ይህ ጽሑፍ እነዚህን መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች እና በተሽከርካሪዎች ውስጥ ያላቸውን ተግባራዊ አተገባበር ያብራራል።
1. የኤሌክትሪክ መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች ፡ ቮልቴጅ፣ ጅረት እና ተቃውሞ
በአውቶሞቲቭ ኤሌክትሪክ ውስጥ፣ ሊታወቁ የሚገባቸው ሦስቱ ዋና ዋና መጠኖች የሚከተሉት ናቸው፡
– ቮልቴጅ (V/volt): ኤሌክትሮኖችን የሚያንቀሳቅሰው “ግፊት”። መኪኖችና ሞተር ሳይክሎች በአጠቃላይ 12 ቮልት ይጠቀማሉ፣ አንዳንድ ተሽከርካሪዎች (ጭነት መኪናዎች፣ አውቶቡሶች፣ ከባድ መሳሪያዎች) ደግሞ 24 ቮልት ይጠቀማሉ።
– ጅረት (I/Ampere): በኮንዳክተር ውስጥ የሚፈሱ የኤሌክትሮኖች ብዛት። ጅረቱ በጭነቱ (ለምሳሌ መብራቶች፣ የጀማሪ ሞተር፣ የራዲያተር ማራገቢያ) ይነካል።
– መቋቋም (R/Ohm): የአሁኑን ፍሰት ተቃውሞ። መቋቋም የሚከሰተው በኬብሎች፣ ግንኙነቶች፣ ኮይሎች ወይም ተቃዋሚዎች ውስጥ ነው።
በሦስቱ መካከል ያለው ግንኙነት በኦህም ሕግ ውስጥ ተጠቃሏል፡
> ቪ = እኔ × አር
> እኔ = ቪ / አር
> አር = ቪ / እኔ
ይህ ጽንሰ-ሀሳብ አንድ ብርሃን ለምን እንደደበዘዘ (በትላልቅ ተቃውሞ ምክንያት ትንሽ ጅረት)፣ ለምን ፊውዝ እንደሚነፍስ (በጣም ትልቅ ጅረት)፣ ወይም ለምን የጀማሪ ሞተር ደካማ እንደሆነ (በግንኙነት መቋቋም ምክንያት የቮልቴጅ መውደቅ) ሲተነትን በጣም ጠቃሚ ነው ።
2. የኤሌክትሪክ ኃይል እና ከጭነቱ ጋር ያለው ግንኙነት
ከV፣ I እና R በተጨማሪ የምህንድስና ተማሪዎች ኃይልን (P/Watt) መረዳት አለባቸው፣ ይህም በሰዓት አሃድ የሚጠቀመው የኤሌክትሪክ ኃይል ነው።
> ፒ = ቪ × እኔ
ቀላል ምሳሌ፡ በተሽከርካሪ ላይ ያለ 12 ቮ 55 ዋት መብራት በግምት የኤሌክትሪክ ጅረት ይስባል፡
> እኔ = ገጽ / ቪ = 55 / 12 ≈ 4,6 ኤ
እንደነዚህ ያሉ ስሌቶች ትክክለኛውን የፊውዝ እና የኬብል መጠን ለመምረጥ እንዲሁም የኤሌክትሪክ ስርዓቱን አጠቃላይ ጭነት ለመተንበይ ይረዳሉ።
3. የተሽከርካሪ የኤሌክትሪክ ስርዓት፡ ምንጭ፣ መሪ፣ ጭነት እና መቆጣጠሪያ
የመኪና ኤሌክትሪክ ዑደት በአጠቃላይ አራት ክፍሎችን ያቀፈ ነው፡
1. የኃይል ምንጭ፡ ባትሪ እና ተለዋጭ።
2. ኮንዳክተሮች፡ ኬብሎች፣ ማያያዣዎች፣ ተርሚናሎች እና የመሬት መስመሮች (መሬት/አካል)።
3. ጭነት፡ መብራቶች፣ የኤሌክትሪክ ሞተሮች (ዋይፐርስ፣ ነፋሻዎች)፣ ኢሲዩ፣ መርፌዎች፣ የማቀጣጠያ ኮይሎች፣ ወዘተ.
4. ቁጥጥር እና ጥበቃ፡ ማብሪያና ማጥፊያዎች፣ ሪሌይዎች፣ ፊውዞች፣ የሚቀያየሩ አገናኞች፣ ኢሲዩ።
እነዚህን አራት አካላት መረዳት ችግር በሚፈጠርበት ጊዜ ይረዳል፤ ችግሩ ከምንጩ፣ ከኬብሉ፣ ከጭነቱ ወይም ከቁጥጥር ስርዓቱ ጋር ይሁን።
4. ባትሪዎች እና የስራ መርሆቻቸው
የተሽከርካሪ ባትሪዎች በአጠቃላይ ሊድ-አሲድ ናቸው። የባትሪ ዋና ተግባራት የሚከተሉት ናቸው፡
- ለጀማሪው ትልቅ የኤሌክትሪክ ፍሰት ይሰጣል።
- ጭነቱ ሲቀየር እንደ የስርዓት ቮልቴጅ ማረጋጊያ ሆኖ ያገለግላል።
- ሞተሩ ሲጠፋ የኤሌክትሪክ ኃይል ይሰጣል።
ለመረዳት አስፈላጊ ነገሮች፡-
– ሞተሩ ሲጠፋ ጤናማ የባትሪ ቮልቴጅ አብዛኛውን ጊዜ ከ12,4–12,7 V አካባቢ ነው (እንደ ሁኔታው እና የሙቀት መጠኑ)።
- ሲጀመር ቮልቴጁ ሊወድቅ ይችላል፣ ነገር ግን በሐሳብ ደረጃ በጣም ዝቅተኛ መውደቅ የለበትም። ከመጠን በላይ የቮልቴጅ ጠብታዎች ሊያመለክቱ ይችላሉ ደካማ ባትሪ ወይም የኬብሉ መስመር ችግር አለበት።
- የቆሸሹ/የዝገቱ የባትሪ ተርሚናሎች የመቋቋም አቅምን ሊጨምሩ እና የተለያዩ ችግሮችን ሊያስከትሉ ይችላሉ።
5. የኃይል መሙያ ስርዓት፡- ተለዋጭ እና ተቆጣጣሪ
ሞተሩ ሲሰራ፣ የኃይል መሙያ ስርዓቱ ሁሉንም ኃይል ያቀርባል እና ባትሪውን ይሞላል። ዋናዎቹ ክፍሎች፡
– ተለዋዋጭ፡- የኤሲ የኤሌክትሪክ ፍሰትን ያመነጫል፣ ከዚያም ወደ ዲሲ ይስተካከላል።
– ሬክታየር (ዳይኦድ): የኤሲ ጅረትን ወደ ዲሲ ያስተካክላል።
– የቮልቴጅ ተቆጣጣሪ፡- ውጤቱን የተረጋጋ እንዲሆን ይቆጣጠራል (በአጠቃላይ በ12 ቮልት ሲስተም ላይ ከ13,8–14,5 ቮልት አካባቢ)።
የኃይል መሙያ ስርዓት አለመሳካት የተለመዱ ምልክቶች:
- የአመላካች መብራቶች ባትሪው በርቷል።
- ባትሪው በፍጥነት ያልቃል።
- የሞተር ፍጥነት ሲቀየር መብራቶቹ ብልጭ ድርግም ይላሉ ወይም ይደበዝዛሉ።
ለኢንጂነሪንግ ተማሪዎች፣ ተለዋጭ የኤሌክትሪክ ኃይል ማመንጫዎች ብዙ ኃይል እንደሚያመነጩ መረዳት አስፈላጊ ነው፣ ስለዚህ የውጤት ኬብሎች፣ ዋና ፊውዝ እና የመሬት ግንኙነቶች በጥሩ ሁኔታ ላይ መሆን አለባቸው።
6. የማስጀመሪያ ስርዓት፡ የማስጀመሪያ ሞተር፣ ሶሌኖይድ እና የመቆጣጠሪያ ዑደት
የመነሻ ስርዓቱ ሞተሩን ሲጀምር በጣም ብዙ መጠን ያለው ጅረት ከባትሪው ይሳባል። ዋና ዋና ክፍሎች፡
– የመነሻ ሞተር፡ ከፍተኛ የማሽከርከር ኃይል ያለው የዲሲ ሞተር።
– ማስጀመሪያ ሶሌኖይድ፡- ትልቅ ጅረትን ከጀማሪ ሞተር ጋር የሚያገናኝ እና በተመሳሳይ ጊዜ የፒንዮን ማርሽ የሚገፋ የኤሌክትሮማግኔቲክ ማብሪያ / ማጥፊያ።
– የመቆጣጠሪያ ዑደት፡ የማቀጣጠያ ማብሪያ/ማጥፊያ፣ የጀማሪ ማስተላለፊያ (በአንዳንድ ተሽከርካሪዎች ላይ) እና የደህንነት ስርዓት (ገለልተኛ ማብሪያ/ክላች ማብሪያ/ማጥፊያ)።
የተለመዱ ችግሮች፡
- የጠቅታ ድምፅ ግን ምንም አይነት መዞር የለም፡- ደካማ ባትሪ፣ ሶሌኖይድ ችግር ወይም ደካማ የሽቦ ግንኙነት ምክንያት ሊሆን ይችላል።
– ከባድ የጀማሪ ሽክርክሪት፡- በአዎንታዊ/መሬት ገመድ ላይ ባለው የቮልቴጅ መውደቅ ወይም በተበላሸ የጀማሪ ሞተር ምክንያት ሊሆን ይችላል።
7. ፊውዝ፣ ሪሌይ እና የመከላከያ አስፈላጊነት
– ፊውዙ የተፈጠረው ጅረቱ ከገደቡ ሲያልፍ እንዲሰበር፣ ኬብሎችን እና አካላትን ከመጠን በላይ እንዳይሞቁ ለመከላከል ነው።
– ሪሌይ ትንሽ ጅረት ትልቅ ጅረት እንዲቆጣጠር የሚያስችል የኤሌክትሮማግኔቲክ ማብሪያ/ማጥፊያ ነው። ለምሳሌ የብርሃን ሪሌይዎችን፣ የራዲያተር ማራገቢያ ቅብብሎችን እና የነዳጅ ፓምፕ ቅብብሎችን ያካትታሉ።
የምህንድስና ተማሪዎች በጉዳቶች መካከል ያለውን ልዩነት መለየት አለባቸው፡
– በተደጋጋሚ የሚነፋ ፊውዝ፡- ብዙውን ጊዜ አጭር ዑደት ወይም ከመጠን በላይ ጭነት አለ።
– የተጎዳ ቅብብል፡- ብዙውን ጊዜ ማብሪያ / ማጥፊያው መደበኛ ቢሆንም ጭነቱ አለመሥራቱን ያሳያል።
8. የመሬት (ክብደት) እና የቮልቴጅ ጠብታ
በተሽከርካሪዎች ውስጥ፣ አካልና ፍሬም ብዙውን ጊዜ እንደ መሬት መንገዶች ያገለግላሉ። ይህ ማለት ሁሉም ወረዳዎች ወደ ጭነቱ ሁለት ኬብሎችን አያስፈልጋቸውም ማለት ነው፤ አንድ ፖዘቲቭ ገመድ በቂ ነው፣ ጅረቱም በሰውነት ውስጥ ይመለሳል።
ይሁን እንጂ ደካማ መሠረት መጣል በጣም የተለመደው የችግሮች ምንጭ ነው፡
- መብራቶቹ ደብዛዛ ወይም ያልተረጋጉ ናቸው።
- ዳሳሹ የተሳሳተ ንባብ እያቀረበ ነው።
- የኢሲዩ ስህተት።
ለምርመራ ዓላማዎች፣ የምህንድስና ተማሪዎች የቮልቴጅ መውደቅ ጽንሰ-ሀሳብን መረዳት አለባቸው። ለምሳሌ፣ የተበላሹ ኬብሎች ወይም ማያያዣዎች የመቋቋም አቅምን ይጨምራሉ፣ ይህም ወደ ጭነቱ የሚደርሰውን ቮልቴጅ ይቀንሳል። ባለብዙ ሜትር በመጠቀም የቮልቴጅ ጠብታ መለካት ብዙውን ጊዜ የባትሪ ቮልቴጅን ከመለካት የበለጠ ውጤታማ ነው።
9. የሽቦ ዲያግራሞችን እና መሰረታዊ ምልክቶችን ማንበብ
የሽቦ ዲያግራም የተሽከርካሪ የኤሌክትሪክ ስርዓት "ካርታ" ነው። በተደጋጋሚ ጥቅም ላይ የዋሉ አንዳንድ ምልክቶች እና ፅንሰ ሀሳቦች የሚከተሉትን ያካትታሉ፡
- የባትሪ ምንጭ፣ ፊውዝ፣ ቅብብል፣ ማብሪያ/ማ ...
– የመሬት መስመሩ ብዙውን ጊዜ በጅምላ ምልክት ምልክት ይደረግበታል።
- የወረዳ ቅርንጫፎች የጭነት ስርጭትን ያመለክታሉ።
- የግንኙነት ፒን ቁጥሮች በኬብል መከታተያ ላይ ይረዳሉ።
የገመድ ዲያግራሞችን የማንበብ ችሎታ ዋና ክህሎት ነው፣ ምክንያቱም ዘመናዊ ምርመራዎች ሁልጊዜ ማለት ይቻላል የወረዳ መንገዶችን እና የመለኪያ ነጥቦችን ያመለክታሉ።
10. መሰረታዊ የመለኪያ መሳሪያዎች፡ መልቲሜትር እና የሙከራ መብራት
ሁለት በጣም በብዛት ጥቅም ላይ የዋሉ መሳሪያዎች፡-
– መልቲሜትር፡ የዲሲ/ኤሲ ቮልቴጅ፣ የመቋቋም አቅም፣ ቀጣይነት እና የአሁኑን መጠን (በተወሰኑ ሁነታዎች) ይለካል።
– የሙከራ መብራት፡- የቮልቴጅ መኖርን እና የወረዳውን የአሁኑን የማንቀሳቀስ ችሎታ ለመፈተሽ ቀላል የሙከራ መብራት።
የደህንነት መርሆዎች፡
- አሁንም ኃይል ባለው ዑደት ላይ የመቋቋም አቅምን አይለኩ።
- ተገቢውን ክልል ይጠቀሙ።
– በማቀጣጠያ ስርዓቱ ላይ ሲለኩ ይጠንቀቁ ምክንያቱም ቮልቴጅ በጣም ከፍተኛ ሊሆን ይችላል።
11. ስልታዊ የመላ ፍለጋ ደረጃዎች
"የሙከራ እና የስህተት ምርመራ" ለማስወገድ የሚከተለውን ሂደት ይጠቀሙ፡
1. ምልክቶቹን ይለዩ፡ ሲከሰቱ፣ የማሽኑ ሁኔታ፣ የትኛው ጭነት ንቁ እንደሆነ።
2. ምንጩን ያረጋግጡ፡ የባትሪውን ሁኔታ፣ ሞተሩ ሲጠፋ እና ሲበራ ቮልቴጅ።
3. ጥበቃን ያረጋግጡ፡ ፊውዝ፣ የሚቀጣጠል አገናኝ፣ ዋና ቅብብል።
4. ቀጣይነትን እና ማያያዣዎችን ያረጋግጡ፡ ልቅነትን፣ ዝገትን፣ የታጠፉ ፒኖችን ይፈልጉ።
5. ጭነቱ በሚሰራበት ጊዜ በአዎንታዊ እና በመሬት መስመሮች ላይ ያለውን የቮልቴጅ ጠብታ ይለኩ።
6. የጭነት ማረጋገጫ፡- ክፍሉ ራሱ ተጎድቶ እንደሆነ (ሞተሩ ተጨናንቆ፣ ቀላል የተሰበረ፣ ደካማ ሶሌኖይድ)።
ይህ ዘዴ ተማሪዎች በሎጂክ፣ በብቃት እና በዎርክሾፕ የስራ ደረጃዎች መሰረት እንዲያስቡ ያሠለጥናቸዋል።
መዝጊያ
የአውቶሞቲቭ ኤሌክትሪክ መሰረታዊ ነገሮች ክፍሎችን ከማስታወስ ባለፈ በእውነተኛው ዓለም የተሽከርካሪ ወረዳዎች ውስጥ በቮልቴጅ፣ በጅረት፣ በተቃውሞ እና በሃይል መካከል ያለውን ግንኙነት መረዳትን ያካትታሉ። የባትሪዎችን፣ የአማራጭ መሳሪያዎችን፣ የጀማሪዎችን፣ የፊውዝ፣ የሪሌይ፣ የመሬት አቀማመጥን፣ የሽቦ ዲያግራሞችን እና የመለኪያ ቴክኒኮችን ፅንሰ ሀሳቦችን በመቆጣጠር የምህንድስና ተማሪዎች ጥገና እና ምርመራዎችን በበለጠ በትክክል ማከናወን ይችላሉ። የተሽከርካሪ የኤሌክትሪክ ስርዓቶች ወደ ኤሌክትሮኒክስ እና የተቀናጁ ስርዓቶች እየጨመሩ መሄዳቸውን ይቀጥላሉ፣ ስለዚህ እንደ ECUዎች፣ የሴንሰር-አክተሬተሮች እና በኔትወርክ ላይ የተመሰረቱ የተሽከርካሪ ስርዓቶች (CAN) ላሉ የላቀ ትምህርት ጠንካራ መሠረት አስፈላጊ ነው።
