Mga Paksa:
- Panimula
- Atomic nucleus na may mga electron
- Daloy ng elektron
- Kasalukuyan, boltahe at paglaban
Panimula:
Ang bawat technician ng kotse, mula sa assistant hanggang sa teknikal na espesyalista, ay kailangang harapin ang electronics. Bilang karagdagan sa mga electronics ng mga sistema ng ginhawa at kaligtasan tulad ng pag-iilaw, ang windshield wiper motor at ang ABS system, nakikita namin ang electronics sa kontrol ng sistema ng pamamahala ng engine at sa anyo ng mga network ng komunikasyon (kabilang ang CAN bus). Parami nang parami ang mga sasakyan na nakakakuha din ng electric drivetrain. Ang sinumang gustong maunawaan ang electronics ay dapat magsimula sa mga pangunahing kaalaman. Sa seksyong ito magsisimula tayo sa isang maikling paliwanag ng mga electron na umiikot sa paligid ng isang atom at mabilis tayong lumipat sa mga electrical diagram kung saan ang mga pangunahing konsepto ng electronics ng sasakyan ay ipinaliwanag sa praktikal na paraan.
Atomic nucleus na may mga electron:
Ayon sa atomic model ni Bohr, ang isang atom ay binubuo ng isang nucleus na naglalaman ng mga proton at neutron, na may mga electron na umiikot sa paligid nito sa ilang mga shell. Ang tansong atom ay naglalaman ng 29 proton at 35 neutron sa nucleus nito.
Ang mga electron ay matatagpuan sa apat na shell. Ang pamamahagi ng mga electron sa mga shell na ito ay tinatawag na electron configuration. Ang bawat shell ay may pinakamataas na bilang ng mga lugar para sa mga electron. Ang unang shell (K) ay may puwang para sa dalawang electron, ang pangalawang shell (L) para sa walo, ang ikatlong shell (M) para sa labing-walo at ang iba pang mga shell para sa 32 electron.
Ang mga electron sa panloob na tatlong shell ay mga bonded electron. Ang mga electron sa panlabas na shell ay nakikilahok sa mga kemikal na bono at mga reaksyon at tinatawag ding "valence electron". Ang tansong atom ay naglalaman ng isang valence electron. Ang mga electron na ito ay maaaring malayang gumagalaw at lumipat sa isa pang atom. Sa kaso ng tansong kawad, ang mga panlabas na shell ay magkakapatong at ang nag-iisang elektron ay maaaring lumipat sa buong shell ng kalapit na atom nito.
Ang pagbibigay ng valence electron ay mahalaga para sa paksang ito. Ang paglukso ng elektron mula sa isang atom patungo sa isa pa ay ginagawang posible para sa materyal na magsagawa. Ang mga materyales tulad ng tanso, ginto at aluminyo ay may valence electron sa panlabas na shell. Sa kaibahan, ang mga insulator tulad ng plastic, salamin at hangin ay walang valence electron. Ang materyal na ito ay samakatuwid ay non-conductive din.
Daloy ng elektron:
Sa susunod na larawan ay makikita natin ang isang baterya, isang lampara, ang konduktor (copper wire) at isang switch. Depende sa posisyon ng switch, ang kasalukuyang ay maaaring o hindi maaaring dumaloy sa circuit. Ang mapusyaw na asul na parihaba ay kumakatawan sa tansong konduktor na may mga atomo ng tanso (dilaw) at ang mga jumping valance electron (berde).
- Buksan ang switch: ang mga electron ay umiikot sa paligid ng tansong atom, ngunit walang daloy ng elektron sa pamamagitan ng consumer (ang lampara). Ang lampara ay hindi sinindihan;
- Sarado ang switch: dahil lumilikha ang baterya ng pagkakaiba sa boltahe, nangyayari ang daloy ng elektron mula minus hanggang plus. Ang kasalukuyang dumadaloy sa lampara at bumukas dahil sa daloy ng elektron at pagkakaiba ng boltahe.
Ang kasalukuyang gumagalaw mula - (minus) hanggang + (plus). Ito ang aktwal na direksyon ng daloy. Dati naisip na ang agos ay lilipat mula plus hanggang minus, ngunit hindi iyon tama. Gayunpaman, para sa kaginhawahan, nananatili kami sa teoryang ito at tinatawag itong "direksyon ng teknikal na daloy". Sa mga sumusunod, papanatilihin natin ang teknikal na direksyon ng daloy na ito, sa pag-aakalang ang daloy ay tumatakbo mula plus hanggang minus.
Kasalukuyan, boltahe at paglaban:
Sa seksyong ito, nag-zoom in tayo sa tatlong konsepto: kasalukuyang, boltahe at paglaban. Nakikita namin ang mga konseptong ito sa lahat ng oras sa teknolohiyang automotive. Ang kasalukuyang, boltahe at paglaban ay may kanya-kanyang dami, yunit at simbolo.
- I = Kasalukuyan = Ampere (A)
- U = Boltahe = Volt (V)
- R = Resistance = Ohm (Ω)
Daloy: Sa nakaraang seksyon nakita namin ang daloy ng mga electron sa pamamagitan ng isang circuit. Ang dami ng mga electron na dumadaloy sa isang partikular na cross-sectional area ng isang electrical conductor sa loob ng isang segundo ay tinatawag na current. Ang yunit ng kasalukuyang ay ampere (A). Naabot ang kasalukuyang 1 A kapag 6,24 quintillions (6.240.000.000.000.000.000) na mga electron ang dumaloy sa isang cross-section sa loob ng isang segundo. Ang mas maraming mga electron na dumadaloy sa loob ng isang takdang panahon, mas mataas ang kasalukuyang.
Upang makakuha ng insight sa kung gaano karaming power ang kailangan ng mga de-koryenteng consumer sa automotive technology, narito ang isang listahan kung saan ang kasalukuyang ay tinatantya sa boltahe ng pagsingil na 14 volts:
- Petrol engine starter motor: 40 – 80 A;
- Diesel engine starter: 100 – 300 A;
- Ignition coil: 3 hanggang 6 A, depende sa uri;
- Petrol engine fuel injector: 4 – 6 A;
- Electric fuel pump: 4 – 12 A, depende sa presyon at daloy;
- Electric cooling fan: 10 – 50 A;
- H7 lamp (halogen dipped beam) na 55 Watt: 3,9 A;
- 35 Watt xenon lamp: 2,5 A;
- LED lamp (kontrolado ang PWM at hindi sa pamamagitan ng isang serye ng risistor): 0,6 – 1 A;
- Pag-init ng bintana sa likuran: 10 - 15 A;
- Pag-init ng upuan: 3 – 5 A bawat upuan;
- Karaniwang radyo ng kotse na walang on-board na computer: ~5 A;
- Wiper motor: 2 -5 A depende sa kapangyarihan;
- Panloob na fan motor: 2 – 30 A depende sa bilis;
- Electric power steering: 2 – 40 A, depende sa power.
Tensyon: Ang boltahe ay ang puwersa na nagpapagalaw sa mga electron. Ang boltahe ay isang pagsukat ng pagkakaiba sa puwersa sa pagitan ng mga electron sa dalawang punto. Ang boltahe ay sinusukat sa volts, dinaglat sa V. Sa automotive technology nagtatrabaho kami sa isang "nominal na boltahe" na 12 volts. Nangangahulugan ito na ang baterya at lahat ng mga consumer ng kuryente ay nakabatay sa 12 volts. Gayunpaman, sa pagsasagawa nakikita natin na ang boltahe ay hindi kailanman eksaktong 12 volts, ngunit palaging bahagyang mas mababa, ngunit madalas na mas mataas. Bilang karagdagan, ang boltahe na may electric propulsion ay maraming beses na mas mataas. Ang mga mamimili sa isang kotse ay gumagamit ng boltahe. Kunin natin ang rear window heater bilang isang halimbawa: gumagamit ito ng humigit-kumulang na 10 amps sa boltahe na 14 volts. Ang daloy ay nagiging niet ay natupok at bumalik sa baterya. Ang 14 volt na boltahe ay ginagamit sa pampainit ng likurang bintana upang magpainit. Sa dulo (sa ground side) may natitira pang 0 volts.
Upang makakuha ng insight sa mga posibleng antas ng boltahe sa isang pampasaherong sasakyan, narito ang isang maikling listahan ng mga boltahe na maaari naming makaharap:
- Boltahe ng baterya: 11 – 14,8 v (halos walang laman ang baterya hanggang sa pinakamataas na boltahe sa pag-charge ng alternator);
- Piezo injector opening boltahe: panandalian 60 – 200 volts;
- Sistema ng boltahe ng isang sasakyan na may electric propulsion (hybrid o BEV): 200 – 800 volts.
Paglaban: bawat electrical component ay may panloob na resistensya. Tinutukoy ng halaga ng paglaban na ito kung gaano karaming kasalukuyang ang dadaloy. Kung mas mataas ang paglaban, mas mababa ang kasalukuyang. Ang risistor ay may letrang R at ang yunit na Ohm. Bilang isang yunit ginagamit namin ang omega sign mula sa alpabetong Griyego: Ω. Maaari naming gamitin ang isa sa isang de-koryenteng circuit dagdag na pagtutol idagdag upang limitahan ang kasalukuyang.
Kapag may ginawang short circuit, halimbawa kapag ang isang positibong wire ay dumampi sa bodywork, napakababa ng resistensya. Agad na tumataas ang agos hanggang sa pumutok ang isang fuse upang maiwasan ang pinsala. Sa sumusunod na listahan, makikita natin kung gaano kalaki ang resistensya ng mga sangkap na nakatagpo natin sa teknolohiya ng automotive:
- Copper wire na 2 metro ang haba at isang cross-section na 1,25 mm²: 0,028 Ω;
- Lamp (21 Watt light bulb): 1,25 Ω;
- Petrol engine fuel injector (ang high-impedance na variant): 16 Ω;
- Relay control kasalukuyang seksyon: ~ 60 Ω;
- Relay main power section: < 0,1 Ω.
Ang paglaban ng isang sangkap ay kadalasang nakadepende sa temperatura: halimbawa, ang paglaban ng lampara kapag ito ay naka-on ay mas mataas kaysa sa panahon ng pagsukat kapag ito ay malamig, kung saan ang kasalukuyang ay bumababa habang ito ay nagiging mas mainit.
Sa buod: ang paglaban ng isang de-koryenteng sangkap ay tumutukoy kung gaano karaming kasalukuyang ang dadaloy. Ang maliit na paglaban ay nangangahulugan na maraming kasalukuyang ang dadaloy. Ang ibinibigay na boltahe (kadalasang humigit-kumulang 12 volts) ay natupok sa electrical component, na nagreresulta sa 0 volts sa ground side. Ang kapangyarihan ay hindi natupok, kaya ito ay kasing taas sa plus side tulad ng sa ground side.
Upang mas maunawaan ang mga konsepto, minsan ay kapaki-pakinabang na tingnan ang halimbawa ng bariles ng tubig. Ang bariles ay puno ng tubig at isinara sa ilalim ng isang gripo. Ang boltahe at daloy ng tubig sa gripo na nagpapahintulot sa isang tiyak na dami ng tubig na dumaan, ay nagbibigay ng magandang ideya kung ano ang nangyayari sa kuryente sa isang consumer na may panloob na resistensya.
Tensyon:
Kapag napuno ng tubig ang bariles, tumataas ang presyon ng tubig sa gripo. Ang presyon ng tubig ay maihahambing sa konsepto ng boltahe sa kuryente. Ang sistema ay dapat na sarado, kung hindi, ang tubig ay maubos at wala nang anumang presyon ng tubig.
Daloy:
Kapag binuksan namin ang gripo, ang tubig ay nagsisimulang 'dumaloy' sa gripo. Ang daloy ng tubig ay maihahambing sa konsepto ng kasalukuyang sa kuryente.
Paglaban:
Kinokontrol ng gripo ang paglaban sa pagdaan ng daloy ng tubig. Habang binubuksan pa ang gripo, bumababa ang resistensya at tumataas ang kasalukuyang.
Ganun din sa kuryente. Na may higit na pagtutol sa electrical circuit, mayroong mas kaunting kasalukuyang at vice versa. Ang paglaban ay walang impluwensya sa boltahe.
