مقدمة:
يُستخدم المرحل كثيرًا في إلكترونيات السيارات ضمن الدوائر الكهربائية الخاصة بالأحمال التي تمر بها تيارات عالية. كلما زادت شدة التيار، يجب أن يكون سلك التوصيل أكثر سمكًا. قطر السلك يحدد التيار الكهربائي الأقصى المسموح به. نحاول قدر الإمكان تقليل عدد الأسلاك السميكة، لأن مجموعة الأسلاك ستصبح كبيرة وعُرضة للأعطال. مثال آخر مهم لاستخدام المرحلات هو التحكم عبر وحدة التحكم الإلكترونية (ECU). مرور تيار عالٍ يؤدي إلى توليد حرارة أعلى، ونريد إبقاء الحرارة بعيدًا عن وحدة التحكم الإلكترونية. من بين الأمثلة على المكونات الكهربائية التي تتحكم بها المرحلات:
- مروحة تبريد المحرك؛
- البوق (كلسون)؛
- تسخين الزجاج الخلفي؛
- وحدات التحكم الإلكترونية؛
- حاقنات الوقود وملف الإشعال (لمحركات البنزين)؛
- مضخة الوقود؛
- المصابيح الأمامية/الضبابية أو العالية.
الصورتان التاليتان تظهران مخطط المرحل وصورة لمرحل فعلي. على جسم المرحل نجد أربع أطراف توصيل برموز قياسية حسب DIN:
- مدخل تيار التحكم (86)
- مخرج تيار التحكم (85)
- مدخل تيار الحمل الرئيسي (30)
- مخرج تيار الحمل الرئيسي (87)
يحول المرحل تيار تحكم صغير إلى تيار رئيسي كبير. هذه عبارة شائعة يعرفها الكثير من الطلاب والفنيين. لكن عند إجراء القياسات على دائرة المرحلات قد يُسبب ترميز الأطراف بعض الإرباك: أين يجري تيار التحكم، وأين تيار الحمل الرئيسي؟ وكيف تُجرى القياسات للتحقق من أن المرحل يعمل بشكل سليم؟ في الفقرات التالية سيتم شرح مبدأ عمل المرحل، والقيم التي يُفترض قياسها عند عمل المرحل جيدًا، وكيفية البحث عن الأعطال.
الصورة التالية توضح وضعية المرحل عند فصله وعند تشغيله.
- المرحل مفصول:
يوجد المفتاح (الجزء الأحمر في الرسم) في الدائرة بين طرف الخروج للمرحل (الطرف 85) وسالب البطارية (هيكل السيارة). في الواقع، يمكن أن يوجد هذا المفتاح في لوحة القيادة، مثل مفتاح مصباح الضباب.
- المرحل موصول:
عندما يقوم السائق بتشغيل المفتاح، تُغلق نقاط التلامس. بذلك تكتمل الدائرة من جهة تيار التحكم، ويبدأ التيار في الجريان من موجب البطارية عبر الطرف 86، ثم ملف المرحل، ثم عبر 85 والمفتاح إلى الأرضي. عند مرور التيار في الملف، يصبح الملف مغناطيسيًا ويسحب نقطة التوصيل بين 30 و87. وهنا تكتمل أيضًا دائرة التيار الرئيسي. يمر التيار الرئيسي من موجب البطارية، عبر الفيوز إلى الطرف 30 في المرحل، ومن ثم عبر الطرف 87 إلى الحمل؛ وبالتالي يتم تشغيل الحمل.
غالبًا ما يظهر المصباح كمستهلك في الرسومات، ولكن في الواقع يمكن أن تكون هناك أنواع أخرى من الأحمال أو المشغلات الكهربائية. بالنسبة لدائرة المرحل، لا يؤثر نوع المستهلك الذي يتم تشغيله.
تيار التحكم عبر المرحل يتراوح عادةً بين 150 و200 مللي أمبير (0.15 – 0.2 أمبير). أما التيار الرئيسي فقد يصل إلى 20 أو 50 أمبير. غالبًا ما يتم تدوين الحد الأقصى للتيار الرئيسي على جسم المرحل.
دوائر المرحلات:
يُشغل المرحل تيار تحكم منخفض عبر مفتاح تحكم يمكن تشغيله يدويًا أو عن طريق جهاز تحكم (ECU). نجد الدائرة مع وحدة التحكم الإلكترونية في معظم السيارات الحديثة.
يمكن أن يعمل المرحل عن طريق التحكم بالموجب أو التحكم بالسالب (الأرضي). لا يفرق المرحل إذا حُكم عليه بالتوصيل عبر الطرف الموجب أو الأرضي: بمجرد وصول موجب وسالب للمرحل يمر التيار في الملف. الصور الثلاثة أدناه توضح دائرة تحكم عبر الأرضي بمفتاح وECU، ودائرة تحكم بالموجب.
وجود وحدة تحكم تقوم بفصل وتوصيل تيار التحكم يوفر مزايا متعددة:
- يمكن للسائق إعطاء أمر لوحدة التحكم لتشغيل المستهلك؛ يتم هذا من مفتاح في لوحة القيادة أو عبر الكمبيوتر المركزي (أحيانًا عبر شاشة الوسائط المتعددة).
- يمكن للـ ECU تشغيل المرحل أوتوماتيكيًا استنادًا إلى إشارة حساس (مثلاً: درجة حرارة المحرك مرتفعة، تشغيل المروحة)، أو فصل مضخة الوقود عند اكتشاف حادث من خلال ECU الوسادة الهوائية. التحكم بواسطة ECU يوفر راحة وأمانًا أعلى.
في الرسومات يظهر الطرف 86 كمدخل و85 كمخرج بجانب تيار التحكم. غالبًا ما تقوم الشركات بعكس هذه التوصيلات عمليًا: في الطرف 85 يأتي 12 فولت والطرف 86 متصل بالأرضي. يمكن أن يكون المرحل حينها يتحكم به بالموجب أو بالأرضي. غالبًا يمكن التأكد من ذلك بمراجعة المخطط أو عبر القياسات العملية.
القياسات عند فصل وتشغيل المرحل:
تم توضيح كيفية نشوء تيار التحكم والحمل في المقدمة. عندما يتوقف عمل مستهلك ما، غالبًا يتم أولاً قراءة ذاكرة الأعطال وقياس الجهد عند المستهلك. بقياس V4 يمكن اكتشاف مقاومة انتقالية أو قطع في مسار التوصيل أو الخط الأرضي. عند وجود قطع في السلك، أو فيوز تالف، أو مفتاح في وضعية “فتح”، سنقيس في V3 و/أو V4 فرق جهد غير صفر؛ أي هناك خلل. في هذا القسم سيتم عرض أمثلة على القياسات لفحص جهد المرحل. سنفترض أن 86 هو المدخل و85 هو المخرج في جهة تيار التحكم. وكما أوضحنا في القسم السابق يمكن عكس ذلك حسب الشركة الصانعة.
المرحل مفصول:
تتعلق هذه الفقرة بالقياسات المبينة في الصور الأربع التالية. عند فصل المرحل، باستخدام جهاز القياس المتعدد نقيس الجهد على الأطراف الأربعة (86، 85، 30، 87) بالنسبة للأرضي (هيكل السيارة أو مشبك تمساحي على سالب البطارية).
- قياس 1: على مدخل جهة التحكم في المرحل (طرف 86) يكون الجهد 12 فولت (أو 24 فولت في المركبات التجارية)
- قياس 2: الجهد لم يُستهلك بعد عند فصل المرحل، إذًا يكون 12 فولت على طرف 85
- قياس 3: على مدخل جهة الحمل الرئيسي (طرف 30) يكون الجهد 12 فولت
- قياس 4: نظرًا لأن المرحل غير نشط، يبقى المفتاح داخله مفتوحًا، والجهد على طرف 87 يكون 0 فولت
| الطرف 86: | 12 فولت |
| الطرف 85: | 12 فولت |
| الطرف 30: | 12 فولت |
| الطرف 87: | 0 فولت |
المرحل موصول:
المفتاح مغلق؛ الأطراف A1 وA2 متصلتان ببعضهما البعض. دائرة تيار التحكم مغلقة ويمر تيار التحكم. عند تشغيل المرحل نقيس الجهد مجددًا على الأطراف الأربعة (86، 85، 30، 87) بالنسبة للأرضي.
- قياس 1: على مدخل جهة تيار التحكم (طرف 86) يكون الجهد 12 فولت
- قياس 2: الجهد تم استهلاكه وتحويله لمجال مغناطيسي، فيكون 0.1 فولت على طرف 85
- قياس 3: على مدخل التيار الرئيسي (طرف 30) يكون الجهد 12 فولت
- قياس 4: بما أن المرحل نشط، يكون المفتاح داخله مغلقًا ويصبح الجهد على طرف 87 مساوياً لـ12 فولت
| الطرف 86: | 12 فولت |
| الطرف 85: | 0.1 فولت |
| الطرف 30: | 12 فولت |
| الطرف 87: | 12 فولت |
تشخيص الأعطال:
عندما لا يعمل الحمل/المشغل (المستفيد) بشكل جيد، يمكننا قياس الجهد على أطراف المرحل للعثور على سبب العطل. إذا لم يشتغل المرحل، قد يكون السبب مرحل تالف، أو قد يكون الفيوز تالفًا فلا تصل له التغذية، بالتالي لا يمكن أن يمر تيار. عن طريق إجراء أربع قياسات على المرحل (دائمًا بالنسبة للأرضي)، نستطيع استبعاد العديد من الاحتمالات وتحديد مكان القطع بشكل أدق. في الأمثلة أدناه، تشير علامة X الحمراء إلى موقع العطل وتوضح قيمة الجهد على جهاز القياس الفرق بين النقاط المقاسة.
العطل 1: المرحل لا يشتغل
المفتاح يربط المرحل بسالب البطارية، ولكن لا يمر تيار تحكم، وبالتالي لا يمر تيار رئيسي. الجهد على طرف 87 يبقى 0 فولت. هذا يدعو لقياس الأطراف الأخرى. بعد التشغيل يتم قياس فرق الجهد بين 86 و85 ويسجل 12 فولت. في هذه الحالة، الملف الداخلي للمرحل مقطوع.
فرق الجهد عند المرحل السليم هو 12 فولت لأن الجهد تم استهلاكه. في الظاهر تبدو القياسات طبيعية، لكنها ليست كذلك. مع ملف مقطوع سنقيس أيضًا 12 فولت، لأن على طرفي الجهاز 12 فولت و0 فولت على التوالي (الأحمر 12 فولت، الأسود سالب عبر المفتاح).
إذا اشتبهنا أن الملف الداخلي للمرحل مقطوع، يجب قياس المقاومة. يتم فك المرحل ويُقاس بين 86 و85:
- مقاومة الملف: تقريبًا 60 إلى 80 أوم: جيد
- مقاومة الملف: عالية جدًا (1. أو OL): قطْع
العطل 2: المرحل لا يشتغل
عند تشغيل المفتاح (المربع الأحمر) أو عند تشغيل ECU، يبقى الحمل مطفأ. عند القياس على الطرف 85، يكون هناك 12 فولت بالنسبة للأرضي. يمكننا استنتاج أن الجهد لم يُستهلك في الملف، مما يعني أن الملف لم يصبح مغناطيسيًا.
القياس بين 85 وA1 في المفتاح سيحدد ما إذا كان السلك مقطوعًا أم أن المشكلة في المفتاح:
- فرق الجهد بين 85 وA1: 12 فولت: السلك مقطوع
- فرق الجهد بين 85 وA1: 0 فولت: المشكلة ليست في السلك
إذا كان السلك سليمًا، سيكون هناك 12 فولت على كلا الطرفين، وبالتالي سيظهر الفرق 0 فولت. إذا كان الفرق عبر المفتاح (A1 مقابل A2) يساوي 12 فولت، فالقطع في المفتاح. أي أن المفتاح يبقى مفتوحًا، وتظهر الـ12 فولت عندما يكون المفتاح غير مشغّل أيضًا.
العطل 3: الحمل يبقى مشتغلاً باستمرار.
قد يشتكي العميل من أن مروحة التبريد تعمل باستمرار بعد إيقاف السيارة وإغلاقها منذ فترة، لاحظ العميل ذلك من صوت المروحة. احتمال آخر، أن يشتكي العميل من استنزاف البطارية بسرعة بسبب وجود تيار تسريب: البطارية تفرغ بسرعة رغم أن حالة البطارية ودائرة الشحن سليمة. نسمي ذلك تيار تسريب (parasitic drain)، أو مستهلك خفي (parasitic drain).
القياسات توضح أنه لا يوجد تيار تحكم (على طرف 85 هناك 12 فولت)، لكن تيار الحمل متواجد.
السبب في هذا الحالة هو التصاق (توقف) نقطة التلامس في المرحل بين 30 و87 بحيث يبقى الحمل موصولًا حتى ولو لم يكن الملف نشطًا مغناطيسيًا. السبب قد يكون تقادم المرحل واحتراق نقاط التلامس.
العطل 4: المرحل يشتغل لكن الحمل لا يعمل
عند تفعيل المرحل غالبًا ما تسمع صوت نقطة التلامس بين 30 و87. على طرف 86 الجهد 12 فولت، وعلى طرف 85 الجهد 0.1 فولت بالنسبة للأرضي. هذا يدل أن تيار التحكم يمر وأن الجهد يُستهلك في الملف، إذًا دائرة التحكم سليمة.
على طرف 30 الجهد 0 فولت بالنسبة للأرضي. على الرغم من أن المرحل قد أغلق دائرة الحمل، إلا أنه لا يوجد جهد تغذية، فلا شيء يمرر إلى الحمل. في هذه الحالة الفيوز تالف.
الفيوز لا يتلف بدون سبب. حدث مرور تيار عالٍ في الدائرة، لذلك يجب البحث عن سبب ذلك. ربما هناك أحمال زائدة مركبة على نفس الفيوز (مثل منافذ ملحقات إضافية)، أو تم تركيب فيوز بقيمة غير صحيحة سابقًا.
العطل 5: المرحل يعمل، لكن الحمل لا يعمل
عند التحقق من الجهد على الأطراف الأربعة للمرحل وكونها صحيحة، نعلم أن المرحل يشتغل بشكل سليم، مع وصول جهود التحكم بشكل سليم. الجهد على طرف 87 يصبح 12 فولت عند تشغيل المرحل ويعود إلى 0 عند فصله.
إذا لم يعمل الحمل رغم ذلك، غالبًا ما يكون الحمل نفسه تالفًا أو يوجد قطع في السلك بين المرحل والمستهلك أو بين المستهلك والأرضي. قياس V4 على الحمل سيوضح مكان الخلل.
عندما يكون الجهد عبر الحمل مساويًا لجهد البطارية (12 فولت)، يكون الحمل تالفًا؛ في هذا المثال، يحتمل أن سلك مقاومة المصباح (فتيلة المصباح) مقطوعة.
العطل 6: المرحل يعمل – الحمل يعمل لكن ليس بكفاءة كاملة
يعمل الحمل، لكن بكفاءة منخفضة. بالنسبة للمصباح يظهر على شكل إضاءة ضعيفة مقارنة مع بقية المصابيح. وقد يكون الحمل محركًا يدور ببطء أو بوق ينتج صوتًا منخفضًا. في هذه الحالات نقيس فرق الجهد عبر دائرة الحمل (V4) لقطاع الحمل الرئيسي. المرحل يشتغل، لا داعي للتركيز على تيار التحكم هنا.
من خلال قياس V4 في الصورة أسفل اليسار نلاحظ أن المصباح يعمل على 9 فولت بينما جهد البطارية 12 فولت. في V3 (من طرف البطارية الموجب إلى طرف المصباح الموجب) نجد فرق جهد 3 فولت، وهي خسارة تحدث في الدائرة الموجبة. القياسات الإضافية تستطيع تحديد ما إذا كان فقد الجهد يحدث قبل المرحل أو بداخله أو بعده (بين 87 وB1). الصورة اليمنى السفلى توضح أن الفرق عبر المرحل (30 مقابل 87) هو 3 فولت. إذًا الفقد يحدث داخل المرحل لأن نقاط التلامس متسخة أو محترقة مما يسبب مقاومة انتقالية.
الملخص:
بسبب الشرح التفصيلي للأعطال والصور الكبيرة، إليك ملخص للأعطال المختلفة وأسبابها:
- العطل 1: المرحل لا يعمل لأن الملف مقطوع؛ فلا يمكن أن يمر تيار، وبالتالي لا يصبح الملف مغناطيسيًا. قياس المقاومة بين 60 و80 أوم جيد، إذا كانت عالية جدًا بالمالانهاية يعني أن هناك قطعًا.
- العطل 2: المرحل لا يعمل بسبب قطع في السلك بين طرف 85 (مخرج تيار التحكم) والمفتاح؛ يظل الجهد على طرف 85 عند 12 فولت حتى مع محاولة التشغيل.
- العطل 3: نقاط المرحل تلتصق فيبقى الحمل في وضع التشغيل؛ الجهد على طرف 87 يظل 12 فولت حتى بدون تفعيل المرحل. يمكن ملاحظة ذلك بالصوت أو عند وجود تيار تسريب (parasitic drain) والذي يفرغ البطارية.
- العطل 4: المرحل يعمل لكن الفيوز تالف، فلا يصل الجهد إلى الحمل ولا يعمل.
- العطل 5: الحمل تالف ولا يعمل رغم صحة تشغيل المرحل. تم التأكد من سلامة دائرة التحكم عبر أربع قياسات.
- العطل 6: مقاومة انتقالية تؤدي لعمل الحمل بكفاءة منخفضة. من خلال قياس V4 يمكن تحديد موقع المقاومة الانتقالية. في المثال، فقد الجهد بين طرفي المرحل (30 و87) يوضح وجود مقاومة انتقالية في داخل المرحل.
الخلاصة:
عبر ستة أعطال ممكنة قد تحدث في المركبات، يتبين أهمية معرفة وفهم كيفية قياس جهود المرحل. قياس الأطراف الأربعة للمرحل يحدد بسرعة اتجاه البحث، ويكشف إذا كان العطل في المدخل أو مخرج تيار التحكم، أو في مدخل/مخرج تيار الحمل الرئيسي، أو داخل المرحل نفسه.
أماكن تواجد المرحلات:
غالبًا ما يتم تثبيت المرحلات في مكان واحد داخل السيارة، على سبيل المثال في علبة الفيوزات (كما في الصورة) أو على لوحة مرحلات منفصلة. قد توجد مرحلات أخرى في حجرة المحرك مثل مرحل مروحة تبريد المحرك. أماكن المرحلات موضحة في دليل التشغيل أو وثائق ورشة الميكانيكا.
