پشت آمپر چیست؟ راهنمای جامع وظایف، تاریخچه و اجزای کلاستر خودرو

پشت آمپر چیست و در خودرو چه وظیفه‌ای دارد؟ آیا پشت آمپر با جلو آمپر تفاوت دارد؟ در این مقاله که آغازگر سلسله مقالات تخصصی درباره صفحه نشان‌دهنده‌هاست، به بررسی این بخش حیاتی می‌پردازیم.

کلاستر خودرو (Instrument Cluster)، قلب ارتباطی راننده با ماشین است که اطلاعاتی از تاریخچه آنالوگ تا تکنولوژی‌های مدرن دیجیتال را در خود جای داده است. در این بخش، به معرفی جامع پشت آمپر، تاریخچه تکامل آن و اجزای اصلی تشکیل‌دهنده نظیر برد الکترونیکی و گیج‌های عقربه‌ای خواهیم پرداخت. سطح این مقاله مقدماتی است و تمامی علاقه‌مندان به تکنولوژی خودرو در هر سنی، مخاطب آن هستند تا با زبانی ساده، مکانیسم نمایش اطلاعات را بیاموزند.

پشت آمپر چیست و چه تفاوتی با کلاستر (Cluster) دارد؟

مجموعه پشت آمپر در خودرو باهدف اطلاع‌رسانی شرایط عملکردی خودرو به راننده طراحی شده است. این اطلاعات می‌تواند از شرایط موتور، شرایط حرکت خودرو، شرایط عملکرد تجهیزات الکتریکی خودرو و غیره باشد. شکل 1 به صورت کلی این موارد را نشان می‌دهد.

شکل 1- اطلاع رسانی شرایط عملکردی مختلف خودرو توسط صفحه نشان‌دهنده‌ها

پشت آمپر با نام‌های جلو آمپر، صفحه نشان‌دهنده‌ها، صفحه کیلومتر، صفحه داشبورد و اخیراً کلاستر نیز در ایران شناخته می‌شود، عبارات انگلیسی Instrument Panel ، DashBoard ،Cluster Gauge برای آن استفاده می‌شود. برای یکنواخت نشدن متن مقاله، از این عبارت نیز استفاده خواهد شد که در تمامی آنها منظور یکی خواهد بود.

تاریخچه و سیر تکامل پشت آمپر؛ از کابل مکانیکی تا کلاستر دیجیتال

در طول تاریخ، مجموعه نشان‌دهنده‌های خودرو دستخوش تغییرات بسیار زیادی شده‌اند. ازآنجاکه می‌توان روند تاریخی را نوعی دسته‌بندی برای پشت آمپرها نیز به‌حساب آورد به همین دلیل در شکل 2 نحوه دسته بندی و تاریخچه تحول را در یک تصویر نشان می‌دهد.

شکل 2- دسته بندی انواع پشت آمپر در خودرو و نسل بندی آن‌ها

در بسیاری از خودروهای اولیه قبل از دهه‌های 1880 مفهومی با نام صفحه داشبود وجود نداشت. حتی برخی خودروها سرعت سنج نیز نداشتند. به تدریج اهمیت اطلاع رسانی به راننده در خودرو ها بر خودرو سازها واضح شد. (شکل 3)

شکل 3- نمونه داشبود خودروهای اولیه

همانطور که مشاهده می‌شود نشان‌دهنده‌ها در بخش‌های مختلف داشبورد نصب شده بودند. عموماً نشان‌دهنده‌های اولیه به‌صورت گیج (Gauge) های مکانیکی بودند که ساعت، سرعت خودرو، مقدار سوخت، فشار سوخت را نشان می‌دادند. به‌تدریج مجموعه پشت آمپر نظم بیشتری پیدا کرد. در مرحله بعدی، لامپ‌های هشداری به مجموعه اضافه شدند. (شکل 4)

شکل 4- اضافه شدن لامپ‌های هشداری به صفحه نشان‌دهنده‌ها

پس از ظاهرشدن علایم هشداری در پشت آمپر، شرکت‌های مختلف از نظر زیبایی مدل‌های مختلفی را روی خودرو های خود استفاده کردند. اما هنوز همه از واحدهای آنالوگ استفاده می‌کردند. اواسط دهه 70 میلادی، عصر ظهور الکترونیک صنعت و به تبع آن صنعت خودرو نیز بود. از این زمان به بعد بود که صفحه نمایش‌های LCD مختلف به داشبورد اضافه شدند. (شکل 5)

شکل 5- ظهور پشت آمپرهای دارای صفحه دیجیتال

صفحه داشبورد در بیشتر خودرو های تولیدی در اواخر قرن 20 و دهه اول قرن 21 به یک شکل استاندارد و تقریباً شبیه به هم تبدیل شد. شکل 6 فرمت پشت آمپر را در خودروهای این دوره را نشان می‌دهد.

شکل 6- نمونه پشت آمپرهای خودروهای اواخر قرن 20 و اوایل قرن 21

رشد LCDها و LEDها پشت آمپر را نیز در دهه دوم قرن 21 دستخوش تغییر کرد. به صورت کلی در خودرو های روز دنیا امروز اثری از عقربه‌های آنالوگ واقعی مشاهده نمیکنیدبلکه کل صفحه نشان دهنده تبدیل به یک مانیتور بزرگ شده است (شکل 7) که حتی طوری که کل عرض داشبورد جلوی خودرو را نیز پوشانده است. (شکل 8)

شکل 7- نمونه پشت آمپر تمام دیجیتال – تمام مانیتور LED

شکل 8- نمونه صفحه نشان دهنده بزرگ

و در نهایت ظهور هد آپ‌ها (Head up display) در خودروهای امروزی سبب شده است که حتی شیشه جلو خودرو نیز بخشی از صفحه نشان‌دهنده باشد. استفاده از این تکنولوژی علاوه بر جذابیت بصری فوق‌العاده آن سبب می‌شود که اطلاعات مهم بهتر و سریع‌تر در اختیار راننده قرار گیرد. (شکل 9)

شکل 9- استفاده از هد آپ در خودروهای روز دنیا برای کمک به صفحه نمایش

نسل آینده تکنولوژی، ترکیب صفحه نشان‌دهنده با هد آپ سه‌بعدی است که در مراحل بررسی و آزمایش اولیه در هنگام نگارش این مقاله قرار دارد. (شکل 10)

شکل 10- ترکیب head up با صفحه داشبورد

اجزای تشکیل‌دهنده کلاستر؛ از مکانیسم داخلی تا صفحه نمایش

باتوجه‌به اینکه در زمان‌نگارش این مقاله هنوز صفحه‌نمایش‌های تمام LED در خودرو های موجود در ایران هنوز متداول نشده است. معرفی و تشریح اجزا را از نسل سوم شروع خواهیم کرد. شکل 11 به صورت کلی این اجزا را نشان می‌دهد.

کلاستر از بخش‌های مختلفی تشکیل شده است که هر کدام وظیفه خاصی در اطلاع‌رسانی به راننده دارند. برای اینکه بدانید هر کدام از این نشانگرها (مثل آمپر آب، بنزین و دور موتور) دقیقاً چه نقشی دارند و با چه مکانیسمی کار می‌کنند، حتماً مقاله وظیفه گیج خودرو چیست؟ را مطالعه کنید.

1- نشان‌دهنده‌های عقربه‌ای 2- نشان دهنده دیجیتال (LCD) 3- لامپ‌های هشداری و اخباری

شکل 11- اجزا قابل مشاهده تشکیل دهنده نسل سوم صفحه کیلومتر

در کنار اجزا قابل‌مشاهده جلو آمپر، برخی دیگر از اجرا وجود دارند که در قسمت پشتی یا داخل مجموعه صفحه داشبورد هستند بنابراین شاید در نظر اول دیده نشوند. شکل 12 نقشه انفجاری نوعی مجموعه کلاستر مشاهده می‌شود.

1- قاب شفاف 2- بدنه جلویی 3- محافظ شیشه ای داخلی 4- پیچ 5- کنترل یونیت 6- لامپ هشداری – اخباری
7- برد الکترونیکی 8- بدنه داخلی 9- نشان دهنده LCD 10- نشان دهنده عقربه ای
شکل 12 – نقشه انفجاری اجزا جلو آمپر

 نشان‌دهنده‌های مکانیکی عقربه‌ای (Gauge Instrument)؛ میراث دنیای کلاسیک

همانطور که اشاره شد نشان‌دهنده‌های عقربه‌ای از اولین نسل تا نسل سوم بدون تغییر در تمامی پشت آمپرها وجود داشتند.
دو کمیت سرعت خودرو، دور موتور معمولاً در تمامی مدل‌ها از نوع عقربه‌ای هستند. کمیت‌های دمای مایع خنک‌کننده، مقدار سوخت نیز در بسیاری از مدل‌ها از نوع عقربه‌ای استفاده می‌شوند. (شکل 13)

شکل 13- نوعی نشان دهنده عقربه‌ای

نظر به اینکه شرح انواع و نحوه عملکرد این نوع نشان‌دهنده‌ها بسیار طولانی خواهد شد، در یک مقاله مجزا این موارد بیان خواهد شد.

لامپ‌های هشداری و اخباری؛ الفبای ارتباط راننده با خودرو

لامپ‌های هشداری – اخباری نقش بسیار مهمی در اطلاع‌رسانی به راننده دارند. شکل 14 نمونه ای از این علام هشداری و اخباری را معرفی می‌کند

شکل 14 – برخی از علایم هشداری – اخباری در جلو آمپر

باتوجه‌به زیاد بودن و تنوع چراغ‌های هشداری، در یک مقاله مجزا مفهوم هر یک از این نشان‌دهنده‌ها تشریح خواهد شد.

 نقش برد الکترونیکی در مدیریت اطلاعات کلاستر

یکی دیگر از اجزا مجموعه کلاستر، برد الکترونیکی است. این برد الکترونیکی را با نام صفحه چاپی نیز می‌شناسند. بردهای الکترونیکی در واقع سیم‌کشی داخلی پشت آمپر به شمار می‌روند و باعث اتصال الکتریکی اجزا مختلف الکتریکی و الکترونیکی روی صفحه نشان‌دهنده می‌شوند. برخی از بردهای الکترونیکی به‌صورت صفحه‌های چاپی نازک (شکل 15) و برخی از انها روی تخته‌های الکترونیکی (شکل 16)

شکل 15- صفحه چاپی نازک – 405 قدیمی

شکل 16- صفحه چاپی تخته‌ای

 کنترل یونیت کلاستر؛ مرکز پردازش اطلاعات

بسیاری از داده‌های ارسالی به صفحه داشبورد از نوع دیجیتال هستند و برای تفسیر آن نیاز به یک واحد الکترونیکی یا همان کنترل یونیت نیاز است. اگرچه شاید این ساختار به‌صورت یک واحد مشاهده نشود؛ بلکه به‌صورت یک یا چند IC روی برد الکترونیکی مشاهده شود . (شکل 17)

در کلاسترهای آنالوگ، دستورات ارسالی از کنترل یونیت به موتورهای کوچکی می‌رسد که عقربه را جابه‌جا می‌کنند. امروزه استانداردترین تکنولوژی برای این کار، استفاده از هسته مرکزی سیم‌پیچ در سیستم‌های ایرکور است. ما در یک مطلب جداگانه، کالبدشکافی دقیقی از گیج Air-core انجام داده‌ایم که مطالعه آن برای درک سیستم‌های مغناطیسی ضروری است.

شکل 17 – نمونه IC های کنترل کنند روی برد الکترونیکی

صفحه چاپی علائم؛ رابط بصری راننده و کلاستر

یکی دیگر از بخش‌های جلو آمپر صفحه چاپی علایم است. این صفحه بیشتر حالت تزیینی دارد و می‌تواند آن را بسته به تمایل راننده تغییر داد تا شکل داشبورد جذاب‌تر دیده شود. شکل 18 نمونه ای از این صفحه را نشان می‌دهد.

شکل 18- صفحه برد پشت آمپر

در این مقاله به معرفی مجموعه کلاستر پرداخته شد. برای آشنایی هر چه بیشتر با این مجموعه، سلسله مقالات پشت آمپر را در سایت ایمگ دنبال کنید.

نویسنده : مهندس بهروز خطیبی