phanminhnhat
Học việc
Có thể nói công tắc là thiết bị đầu vào cơ bản nhất, có mặt ở hầu hết các hệ thống, đặc biệt là hệ thống điện thân xe. Trên các xe đời mới hiện nay thì công tắc dần được thay thế khỏi vai trò một thiết bị đóng ngắt dòng điện đơn thuần mà sẽ nhận nhiệm vụ như là một trong những tín hiệu đầu vào của bộ điều khiển điện tử (ECU).
ECU sẽ giám sát hai trạng thái của công tắc bằng cách đo điện áp đầu vào. Có hai kiểu mạch cảm nhận điện áp được sử dụng; kiểu mạch “kéo lên” và kiểu mạch “kéo xuống”. Nói dễ hiểu thì mạch "kéo xuống" công tắc sẽ đóng về mass và kiểu "kéo lên" sẽ đóng về nguồn.
Mạch công tắc kiểu “kéo xuống” lấy nguồn trong hộp
Mạch công tắc kiểu “kéo xuống” lấy nguồn ngoài hộp
Mạch kiểu “kéo xuống” thường lấy nguồn ngay bên trong hộp ECU. Cũng có một số mạch lấy nguồn ngoài hộp. Điện trở hạn dòng có chức năng bảo vệ chip vi điều khiển và mạch công tắc. Nó còn có tác dụng tránh tình trạng “thả nổi” đầu vào. Khi đầu vào bị “thả nổi”, nếu công tắc ở trạng thái mở, mạch cảm nhận điện áp của hộp cực kỳ nhạy nên dưới tác động của nhiễu điện từ xung quanh, sẽ làm ECU liên tục nhận sai trạng thái công tắc. Điện trở hạn dòng sẽ có tác dụng như một điện trở kéo lên, đảm bảo đầu vào luôn ở mức cao khi công tắc mở.
Mạch công tắc kiểu “kéo lên”
Điện trở kéo lên thường sử dụng điện trở có giá trị rất lớn để đảm bảo dòng đi qua là nhỏ nhất.
Giá trị điện trở này thường từ 10K tới 10Mohm. Khi công tắc mở, không có dòng đi qua điện trở và không có điện áp rơi trên trở. Mạch nhận biết điện áp của hộp sẽ đo được mức điện áp = 12V. Khi công tắc đóng, có dòng qua điện trở, có điện áp rơi trên trở. Nếu công tắc tiếp xúc tốt thì mạch cảm nhận sẽ đo được mức điện áp xấp xỉ 0V tại đầu vào.
Với kiểu mạch “kéo lên” sẽ tham chiếu điện áp qua công tắc. Thường điện áp này lấy luôn trực tiếp điện áp nguồn từ acquy hoặc sau ổ khóa điện. Trở hạn dòng ở mạch này có tác dụng như một điện trở kéo xuống. Với công tắc ở vị trí mở thì điện áp đọc được là 0V. Với công tắc ở vị trí đóng thì điện áp đọc được sẽ là 12V.
Với hai loại mạch trên, chỉ có hai trạng thái của công tắc, ECU chỉ có hai mức điện áp để nhận biết, làm cách nào hộp ECU có thể chẩn đoán được tình trạng hư hỏng của mạch công tắc?
Mạch công tắc kiểu “kéo xuống” có sử dụng điện trở chẩn đoán
Một điện trở chẩn đoán sẽ được mắc song song với công tắc. Từ đó sẽ có ba mức điện áp gửi về ECU.
Như hình vẽ trên, điện trở hạn dòng có giá trị 10KOhm, điên trở chẩn đoán có giá trị 2KOhm. Khi công tắc ở trạng thái mở, điện áp gửi về hộp sẽ là 10V. Khi công tắc ở trạng thái đóng, điện áp gửi về hộp là 0V. Nếu hộp đọc được điện áp 12V thì chứng tỏ mạch công tắc đã bị đứt.
Mạch công tắc nhiều vị trí nhận biết bằng mức điện áp
Ngoài ra trên xe còn sử dụng công tắc loại đa vị trí. Loại này sử dụng cho mục đích điều khiển nhiều chức năng trên một dây đầu vào (như công tắc gạt kính, điều hòa,...). Mỗi vị trí của công tắc có một giá trị điện trở cố định, nối tiếp với một điện trở bên trong ECU. Khi lựa chọn một vị trí trên công tắc, một mức điện áp tương ứng sẽ gửi về bộ cảm nhận điện áp trong ECU. Dựa trên giá trị điện áp đó, ECU xác định được lệnh mà người lái đưa ra.
ECU sẽ giám sát hai trạng thái của công tắc bằng cách đo điện áp đầu vào. Có hai kiểu mạch cảm nhận điện áp được sử dụng; kiểu mạch “kéo lên” và kiểu mạch “kéo xuống”. Nói dễ hiểu thì mạch "kéo xuống" công tắc sẽ đóng về mass và kiểu "kéo lên" sẽ đóng về nguồn.
Mạch công tắc kiểu “kéo xuống” lấy nguồn trong hộp
Mạch công tắc kiểu “kéo xuống” lấy nguồn ngoài hộp
Mạch kiểu “kéo xuống” thường lấy nguồn ngay bên trong hộp ECU. Cũng có một số mạch lấy nguồn ngoài hộp. Điện trở hạn dòng có chức năng bảo vệ chip vi điều khiển và mạch công tắc. Nó còn có tác dụng tránh tình trạng “thả nổi” đầu vào. Khi đầu vào bị “thả nổi”, nếu công tắc ở trạng thái mở, mạch cảm nhận điện áp của hộp cực kỳ nhạy nên dưới tác động của nhiễu điện từ xung quanh, sẽ làm ECU liên tục nhận sai trạng thái công tắc. Điện trở hạn dòng sẽ có tác dụng như một điện trở kéo lên, đảm bảo đầu vào luôn ở mức cao khi công tắc mở.
Mạch công tắc kiểu “kéo lên”
Điện trở kéo lên thường sử dụng điện trở có giá trị rất lớn để đảm bảo dòng đi qua là nhỏ nhất.
Giá trị điện trở này thường từ 10K tới 10Mohm. Khi công tắc mở, không có dòng đi qua điện trở và không có điện áp rơi trên trở. Mạch nhận biết điện áp của hộp sẽ đo được mức điện áp = 12V. Khi công tắc đóng, có dòng qua điện trở, có điện áp rơi trên trở. Nếu công tắc tiếp xúc tốt thì mạch cảm nhận sẽ đo được mức điện áp xấp xỉ 0V tại đầu vào.
Với kiểu mạch “kéo lên” sẽ tham chiếu điện áp qua công tắc. Thường điện áp này lấy luôn trực tiếp điện áp nguồn từ acquy hoặc sau ổ khóa điện. Trở hạn dòng ở mạch này có tác dụng như một điện trở kéo xuống. Với công tắc ở vị trí mở thì điện áp đọc được là 0V. Với công tắc ở vị trí đóng thì điện áp đọc được sẽ là 12V.
Với hai loại mạch trên, chỉ có hai trạng thái của công tắc, ECU chỉ có hai mức điện áp để nhận biết, làm cách nào hộp ECU có thể chẩn đoán được tình trạng hư hỏng của mạch công tắc?
Mạch công tắc kiểu “kéo xuống” có sử dụng điện trở chẩn đoán
Một điện trở chẩn đoán sẽ được mắc song song với công tắc. Từ đó sẽ có ba mức điện áp gửi về ECU.
Như hình vẽ trên, điện trở hạn dòng có giá trị 10KOhm, điên trở chẩn đoán có giá trị 2KOhm. Khi công tắc ở trạng thái mở, điện áp gửi về hộp sẽ là 10V. Khi công tắc ở trạng thái đóng, điện áp gửi về hộp là 0V. Nếu hộp đọc được điện áp 12V thì chứng tỏ mạch công tắc đã bị đứt.
Mạch công tắc nhiều vị trí nhận biết bằng mức điện áp
Ngoài ra trên xe còn sử dụng công tắc loại đa vị trí. Loại này sử dụng cho mục đích điều khiển nhiều chức năng trên một dây đầu vào (như công tắc gạt kính, điều hòa,...). Mỗi vị trí của công tắc có một giá trị điện trở cố định, nối tiếp với một điện trở bên trong ECU. Khi lựa chọn một vị trí trên công tắc, một mức điện áp tương ứng sẽ gửi về bộ cảm nhận điện áp trong ECU. Dựa trên giá trị điện áp đó, ECU xác định được lệnh mà người lái đưa ra.
