سیستمهای ارتباطی و صوتی اتومبیل

سیستمهای ارتباطی و صوتی اتومبیل

مقدمه

اکنون نمی توان اتومبیلی را بدون رادیو پخش در نظر مجسم کرد ، در حالی که تا چند سال پیش از لوازم اضافی اتومبیل به شمار می رفت که در صورت درخواست خریدار روی آن نصب می شد . اگر کمی عقبتر برویم با استقبال مردم از نصب گرامافون در اتومبیل روبرو می شویم . از گرامافون ، در اتومبیل های بزرگ امریکایی با موفقیت استفاده می شد ولی استفاده از آن در اتومبیل های انگلیسی و در جاده های انگلیس هنوز امکان پذیر نشده بود !

اکنون در اتومبیلهای استاندارد سیستمهای صوتی با کیفیت بالا نصب می شود . استفاده از وسایلی مانند پخش سی ذی (ذیسک فشرده) و سی دی عوض کن ،همراه با ایستگاه یا بهای خودکار هر روز رایجتر می شود . ما شاهد حضور و از رده خارج شدن بیسیمهای شهری و اولین تلفن های اتومبیل بوده ایم که به اندازه ای بزرگ بودند که غالبا واحد اصلی آنها را در صندوق عقب نصب می کردند . اکنون در اتومبیل ،بدون نیاز به استفاده از دست ،می توان از تلفن استفاده کرد و دستهای راننده برای کنترل اتومبیل آزاد می مانند . سیستمهای ارتباطی و صوتی اتومبیل چنان به سرعت در حال پیشرفت اند که بزودی این بخش از کتاب قدیمی می شوند .

سیستمهای صوتی اتومبیل

امروزه یک سیستم صوتی خوب دست کم شش بلند گو دارد :دو بلند گوی بزرگ در تاقچه عقب اتومبیل برای تولید اصوات تکثیری با فرکانس پایین ،دو بلند گو در داخل قاب درهای جلو برای پخش نتهایی که فرکانس متوسط دارند و دو بلند گوی مخصوص تولید اصوات زیر که در قاب درهای جلو می شوند و فرکانس های بالا را پخش می کنند . کنترلگرهای این سیستم عبارتند از کنترلگر صدا ،زیری، بمی ،توازن و محو تدریجی . گزینه های مربوط به نوار کاست عبارتند از : دالبی که فیلتر های پارازیت گیر دارد و نوار کرومی یا فلزی . نمایشگر رقمی ،خروجی دیداری برای نشان دادن وضعیت کار سیستم تولید می کند . این سیستم را می توان با سیستم روشنایی اتومبیل مرتبط کرد تا شبها مانع از خیره شدن چشم شود . برنامه ریزی برای پخش یک یا چند سی دینیز امکان پذیر است .اکنون بیشتر سیستم های صوتی را رمز گذاری می کنند تا سارقان رغبتی به دزدیدن آنها پیدا نکنند. در صورت قطع سیم برق اصلی سیستم صوتی این رمز فعال می شود و سیستم صوتی کار نخواهد کرد مگر هنگامی که رمز صحیح به آن وارد شود . بعضی از سیستم های جدید نیز یک «کلید» الکترونیکی دارند که سیستم را در صورت باز شدن از روی خودرو ، بی ارزش می کند .

یکی از نوید بخش ترین سیستم هایی که هنوز تکمیل نشده است سیستم داده رادیویی است . داده رادیویی یک سیگنال اضافی رقمی ناشنیداری است که همراه با امواج اف ام پخش می شود ؛درست به همان روشی که پیام نما همراه با سیگنال های تلویزیونی پخش می شود . سیستم داده رادیویی همه اطلاعاتی را که گیرنده نیاز دارد تا بتواند هوشمندانه عمل کند در اختیار آن قرار می دهد . امکاناتی که سیستم داده رادیویی فراهم می کند به شرح زیر است :

به جای فرکانس می تواند نام ایستگاه را نمایش دهد ؛
موج رادیو را می تواند به صورت خودکار تنظیم کند تا سیگنالهای ایستگاه مورد نظر به بهترین نحو دریافت شود ؛مثلا در هنگام مسافرت از جنوب تا شمال کشور نیازی نیست موج رادیو را چند مرتبه تنظیم کنید ؛سیستم داده رادیویی این موج کار را انجام می دهد ، بدون آنکه راننده حتی مطلع شود ؛
پخش اطلاعات مربوط به رفت و آمد خودرو ها را می تواند شناسایی کند و می توان سیستم را طوری تنظیم کرد که در لحظه پخش خبر های عبور و مرور ،هر آنچه راننده می شنیده است قطع و توجه او را به این خبر ها جلب کند .

در حال حاضر ،سیستم داده رادیویی ،شش خصیصه اصلی دارد :

شناسایی برنامه – امکان دریافت صحیح امواج پخش شده را فراهم می کند ؛
فرکانس های بدیل – به گیرنده امکان می دهد که در صورت نیاز به تنظیم موج سیگنالهای دیگر را امتحان کند ؛
نام برنامه – برای نمایش نام ایستگاه روی صفحه رادیو ؛
اطلاعات مربوط به عبور و مرور- برای فراهم آوردن دو رمز که در ارتباط با تجهیزات مسیر یابی کار می کنند ؛
برنامه عبور و مرور- برای آنکه نشان دهد ایستگاه مورد نظر خبرهایی در مورد عبور و مرور پخش می کند ؛
اعلام خبرهای عبور و مرور –باری انکه گیرنده بتواند در هنگام پخش خبرهای مربوط به عبور و مرور صدای خود را تنظیم کند ، پخش نوار را قطع کند و به جای آن خبرهای مربوط به عبور و مرور را پخش کند ،قطع صدا را برطرف کند ،یا اگر راننده نمی خواهد خبرها را بشنود ، هیچ کاری نکند !

در شکل 1 صفحه جلو یک رادیو پخش سی دی ،با بعضی از کنترلگرها و امکانات یاد شده نشان داده شده است . سیگنالهای رادیویی به دو دسته مهم تقسیم می شوند که عبارتند از مدولاسیون دامنه (AM)و مدلاسیون فرکانس (FM) در شکل 2 تفاوت این دو نوع سیگنال نشان داده شده است .

مدولاسیون دامنه روشی برای تغییر بزرگی یا دامنه موج برای انتقال اطلاعات است . بسیاری از فرستنده های رادیویی هنوز از روش مدولاسیون دامنه استفاده می کنند . امواج الکترومغناطیسی که برای تولید امواج صوتی در گستره شنوایی ،از قبیل گفتار و موسیقی به کار می روند ،فرکانسی دارند که بسیار پایین تر از آن است که بتوان آن را به صورت کارآمد به فواصل دور انتقال داد اما با مدولاسیون ،می توان این اطلاعات فرکانس پایین را سوار موج حاملی کرد که فرکانسی بسیار بالاتر دارد و می توان تا فواصل دور در هوا منتشر شود .

شکل – 1

فرستنده رادیو ، که در ایستگاه نصب می شود موج حاملی با مشخصه های ثابت ،مثلا با دامنه و فرکانس ثابت ، تولید می کند . سپس سیگنال حاوی اطلاعات مورد نظر را برای مدوله سازی موج حامل به کار می برند . این موج جدید ، که موج مدوله شده نام دارد ، حاوی اطلاعات آن سیگنال خواهد بود . در مدولاسیون دامنه این دامنه موج حامل است که وادار به تغییر می شود تا بتواند اطلاعات سیگنال را با خود حمل کند . وقتی موج مدوله شده به گیرنده رادیویی می رسد که روی فرکانس مناسب تنظیم شده است ، وامدوله می شود که اساسا مخالف مدوله شدن است ؛سپس گیرنده می تواند صدای مطلوب را از طریق تقویت کننده و بلندگو پخش کند .رادیوی AM هنوز طرفداران زیادی دارد ،اما این رادیو معایبی هم دارد . کیفیت پخش صدا در این سیستم نسبتا ضعیف است زیرا این روش بعضی محدودیت های ذاتی دارد و امواج ارسالی از سایر ایستگاه ها و سایر سیگنالهای برقی ،از قبیل سیگنالهایی که سیستم روشنایی و وسایل الکترونیکی اتومبیل تولید می کنند نیز با امواج AM تداخل می کند . با مدولاسیون فرکانس می توان بعضی از این معایب را بر طرف کرد . در مدولاسیون فرکانس (FM) فرکانس موج ،در پاسخ به موج مدوله ساز ، تغییر می کند . موجی که فرکانس متغییر دارد حامل نامیده می شود و موج مدوله ساز سیگنال مورد نظر است مدولاسیون فرکانس مستلزم استفاده از موج حاملی با فرکانس بالاتر و روشی پیچیده تر برای انتقال اطلاعات ،در مقایسه با AM ،است اما FM مزیت مهمی دارد و آن ثابت بودن دامنه سیگنال است و بناابراین کمتر در معرض تداخل منابع طبیعی و مصنوعی قرار دارد .

شکل – 2

چنین منابعی می توانند در امواج رادیویی ،با مدولاسیون دامنه پارازیت ایجاد کنند . به هر حال در پخش رادیویی از هر دو روش مدولاسیون استفاده می شود رادیوی FM موسیقی را با کیفیت بسیار بالا پخش می کند ،زیرا گذشته از مسائلی که شرح داده شد ، کیفیت دریافت امواج AM ،به سبب باریک بودن باند سیگنال ،نازلتر است . امواج AM نازلتر می شود . اما گیرنده های سیار FM نیز، با مشکلاتی روبرو هستند . از آنجا که بیشتر خودروها از آنتن همه جهتی استفاده می کنند ،آنتن از هر طرف سیگنال دریافت می کند . به همین سبب بازتاب امواج از ساختمان ها ،تپه ها و سایر خودروها می تواند به طور همزمان به رادیو برسد . در نتیجه سیگنال دچار اعوجاج می شود و به صورت یک رشته تیک تیک یا لرزش سیگنال به گوش می رسد ، زیرا در این حالت سیگنال به صورت پیوسته تقویت یا تضعیف می شود . گیرنده FM هنگامی به بهترین نحو کار می کند که در خط دید فرستنده باشد . به طور کلی استفاده از گیرنده های FM رواج زیادی یافته است و به ویژه با ظهور سیستم داده رادیویی سیار ، کیفیت پخش رادیوهای سیار FM بهبود یافته است .

تلفن همراه

اگر موفقیت صنعت مخابرات سلولی را بتوان نشانه کستردگی کاربرد تلفن همراه تلقی کرد ، آینده نوید بخش گسترش باز هم بیشتر این نوع تلفن است . تکنولوژی سلولی در دهه 1980 به کار رفت و از آن زمان تاکنون به سرعت گسترش یافته است . نیاز و علاقه ای که ما به تماس با دیگران حس می کنیم چندان زیاد است که تعداد زیادی از بازرگانان ، صنعتگران و غیره تا پنج شماره تلفن دارند :خانه ، دفتر ، فراخوان ، فکس وهمراه . اما در آینده قابل پیشبینی ،با استفاغده از تکنولوژی رادیویی رقمی پیشرفته و سیستمهای مخابراتی پیچیده می توان همه ارتباطات را از طریق یک شماره پردازش کرد . در آن رمان با رواج مفهوم جدیدی به نام شماره شخصی ،ارتباط اسانتر خواهد شد .

با استفاده از شماره شخصی هر شخص با در اختیار داشتن یک تلفن جیبی کوچک ، فقط به یک شماره تلفن نیاز دارد . در این سیستم به جای آنکه افراد با محل حضور شخص مورد نظر تماس بگیرند ، با خود او تماس می گیرند ؛ در این سیستم ضرورت ندارد شخص خود را در محلی مقید کند تا بتواند طرف تماس واقع شود . با رواج شماره شخصی بهره وری افرادافزایش می یابد زیرا می توانند در هر جا و هر وقت ، داخل یا بیرون ،با مشتریان و همکاران خود تماس بگیرند یا طرف تماس آنها شوند . در حین رفتن از خانه به دفتر ، یا رفتن از یک جلسه به جلسه دیگر می توان با هر کس ، هر وقت ضرورت ایجاب کند تماس گرفت . به علاوه ،هر گاه کسی خواسته باشد به صورت موفقی طرف تماس واقع نشود ،می تواند تلفن خود را خاموش کند .

اما همه اینها چه دخلی به سیستمهای مخابراتی در اتومبیل دارد ؟ به عقیده من ،از این پس برقراری ارتباط از داخل اتومبیل ،برای انجام کارهای شخصی و امور بازرگانی عادی صرفا از طریق تلفن همراه هنجام خواهد شد و تلفن اتومبیل دیگر بازاری نخواهد داشت . بیسیمهای شهری و سیستم های دو طرفه کوتاه برد ، مانند سیستم های مورد استفاده در شرکتهای تاکسیرانی و صنایع خدماتی هنوز هم جای ویژه خود را دارند . با کاهش هزینه و افزایش سهولت استفاده از شبکه سلولی ، ممکن است استفاده از این سیستمهای خاص نیز رو به افول برود.

کاهش تداخل

منظور از کاهش تداخل ،کاهش نویز نامطلوبی است که بلندگوهای سیستم صوتی تولید می کنند . در بعضی موارد دستیابی به این هدف نسبتا دشوار است . ابتدا باید انواع مختلف تداخل را بشناسیم . در شکل 3 دو سیگنال مشاهده می شود که یکی صافی است و دیگری تحت تاثیرتداخل قراردارد.میزان تداخل رامی توان به صورت نسبت سیگنال به نویز بیان کرد.نسبت سیگنال به نویز برابر است بانسبت شدت میدان مفید به شدت م میدان تداخلی درگیرنده.این نسبت باید تاحد امکان بزرگ باشدونسبتی بزرگتر از100:1بر ای دریافت رادیویی مناسب است .در ارتباط باکاهش تداخل رادیویی در خودرودومسئله را بایددرنظرگرفت.این دومسئله عبارت اند از:

تداخل کوتاه برد-اثرتداخلبرسیستم رادیویی خودرو
تداخل بلند برد-اثرخودروبرگیرنده های خارجی مانندتلویزیونهای خانگی.اثراخیرمشمول مقرراتی است که ایجاد اختلال درکار گیرنده های رادیویا تلویزیون را ،درهنگام استفاده ازخودروغیرقانونی می داند

تداخل به چهار طریق اشاعه می یابد:

سیم زاد-رسانش ازطریق سیمها
هوازاد-تابش ازطریق هوا به آنتن
از طریق تزویج خازنی-به وسیلهمیدان الکتریکی
ازطریق تزویج القایی-یعنی به وسیله ارتباط مغناطیسی

شکل – 3

منابع تداخل در خودرورامی توان به سادگی،به صورت هر مداریکه بصورت ناگهانی قطع یاوصل می شود،خلاصه کرد.این تعبیر شامل فرایندقطع وصل یاسوی گردانی در الکتروموتورمی شودکه درهردوآنها سیگنالهایی به سرعت افزایش یابنده به وجودمی آید.رمزکاهش تداخل کندکردن آهنگ افزایش این سیگنالهاست.درخودروتداخل ازچهار حوزه اصلی ناشی می شود.

سیستم جرقه زنی
سیستم باتری پرکنی
الکتروموتورها وکلیدها
تخلیه الکتریسیته ساکن.

سیستم جرقه زنی خودرو،به ویژه سمت ولتاژبالای آن،بزرگترین منبع تداخل است .اکنون ولتاژهایی بالاتراز30000ولت متداول است وشدت جریان درکسری ازثانیه،وقتی شمع جرقه می زند،به بیش از100امپر می رسد. تداخل ناسی ازسیستم جرقه زنی عمدتآبالاتراز30مگاهرتزاست وانرژی آن در کسرهایی ازثانیه تا500 کیلووات افزایش می یابد.

سیستم باتری پرکنی نویزتولید می کندزیرازغالهایی جرقه ایجاد می کنند.آفتوماتهای الکترونیکی مشکلات کمتری ایجادمی کنند،اما افتو ماتهایی که کنتاکت های لرزشی دارند می توانند مشکل آفرین شوند . هر موتر یا کلیدی که رله داشته باشد احتمالا نوعی تداخل ایجاد می کنند . متداول ترین منابع تادخل موتور های برف پاک کن و بخاری اند . استارت مشکلی ایجاد نمی کند زیرا زمان استفاده از آن کوتاه است .

الکتریسیته ساکن بر اثر اصطکاک خودرو با هوا و لاستیک ها با سطح جاده تولید می شود . اگر الکتریسیته ساکن ، مثلا روی کاپوت بیشتر از روی گلگیر جمع شود ، ممکن است در نتیجه تخلیه الکتریسیته ساکن جرقه ای تولید شود . با استفاده از روش تسمه بندی می توان پتانسیل همه قطعات همه بدنه را با یکدیگر برابر کرد تا این پدیده رخ ندهد در نتیجه چرخش لاستیک ها ممکن است بین رینگ ها و شاسی پتانسیل ایجاد شود ، مگر بین آنها تسمه بندی شده باشد . ولتاژ جرقه ای که با زمین زده می شود ممکن است تا ده کیلووات برسد .

اساسا از 5 روش ببرای کاهش تداخل رادیویی استفاده می شود این روش ها عبارتند از :

استفاده از مقاومت
همبندی
لفاف بندی
استفاده از خازن
استفاده از القا گر

مقاومت منحصرا در مدار ولتاژ بالای سیستم جرقه زنی ،تا حداکثر حدود 20 کیلو وات به ازای هر وایر ،به کار می رود . اثر استفاده از مقاومت محدود کردن جریان اوج است که ،به نوبه خود تابش الکترومغناطیسی را محدود می کند . در صورتی که از مقاومت اضافی استفاده نشود کیفیت جرقه تنزل نمی یابد . این مقاومت ها امواج تداخلی را به صورت موثری تضعیف می کنند .

قبلا از هم بندی ذکر به میان آمد . از شیوه برای متعادل کردن پتانسیل الکتریکی قطعات بدنه خودرو ،به منظور جلوگیری از ایجاد جرقه بر اثر تجمع الکتریسیته ساکن استفاده می شود . از لفاف بدی فقط در کاربردهای تخصصی ،از قبیل خدمات اضطراری و نظامی استفاده می شود . در این روش سیستم جرقه زنی و سایر منابع عمده نیز را در لفاف رسانه ها محصور می کند . که با اتصال بدنه خودرو متصل است . بدین ترتیب اموج تداخلی نمی توانند فرار کنند . این روش بسیار کارامد ، اما پر هزینه است . غالبا از این زوش در مقیاس محدود ،مثلا با تعبیه پوشش فلزی برای شمع ها ، استفاده می کنند که نتایج خوبی دارد .از خازن و القا گر به منزله فیلتر استفاده می شود این فیلتر کردن با استفاده از مقدار در حال تغییر «مقاومت» برای متناوب کردن سیگنالها در هنگام افزایش فرکانس انجام می شود . اصطلاح صحیح برای این مقاومت رئاکتانس خازنی یا القایی است که به ترتیب زیر محاسبه می شود

که در آن :

XC =رئاکتانس خازنی (Ω)

XL = رئاکتانس القایی ( Ω)

C= ظرفیت خازن (F)

L= القاییدگی (L)

F= فرکانس در این مورد، تداخل (Hz)

با استفاده از این فرمول ها و در صورت به کارگیری یک خازن با ظرفیت 1و0 میلی فاراد و یک القاگر با القاییدگی 300 میلی هانری ابتدا در فرکانس 100هرتز و سپس در فرکانس 1 مگا هرتز ، نتایج زیر حاصل می شود .

فرکانس	100 هرتز	1 مگاهرتز
رئاکتانس خازنی	15.5 کیلو اهم	1.6 اهم
رئاکتانس القایی	0.18 اهم	1.9 اهم

با انتخاب مقدارهای مناسب برای خازن به صورت و /یا القا گر به صورت متوالی می توان سیگنالهای ناخواسته با فرکانس خاص را حذف کرد . برای رسیدن به فرکانس خاص یا فرکانس تشدید می توان از ترکیبی از خازن و القا گر استفاده کرد . فرکانس تشدید این مجموعه به صورت زیر محاسبه می شود :

وقتی گستره فرکانس تداخل معلوم باشد ؛ می توان مقادیر مناسبی برای اجزا تعیین کرد تا اثر تداخل از بین برود .

در این مرحله از بحث مناسب است که آنتن را نیز بررسی کنیم . امروزه از چندین نوع آنتن استفاده می شود و آنتن میله ای از همه متداولتر است ؛این نوع آنتن را غالبا به صورت جمع شو یا تلسکوپی می سازند . مزیت آنتن میله ای در آن است که تا ورای حوزه تداخل خودرو باز می شود . این نوع آنتن برای دریافت امواج باند AM خازنی با ظرفیت 80 پیکو فاراد و یک مقاومت موازی در حدود 1 مگا اهم دارد . غالبا یک تنظیم کننده دقیق هم در آن می گنجانند تا آنتن با رادیو جور شود . مقاومت تماسی بین تمام قطعات آنتن باید کمتر از 20 میلی اهم باشد این نکته ،به ویژه در مورد اتصال زمین ، مهم است .

طول آنتن در دیافت سیگنال های باند FM بسیار مهم است . طول ایده ال آنتن میله ای برای دریافت امواج FM برابر 4/1 طول موج است . در وسط باند FM (94 مگا هرتز ) ، این مقدار به حدود 80 سانتیمتر می رسد . به سبب میدان مغناطیسی و الکتریکی خودرو و اثر کابل هم محور ، طول عملی آنتن در حدود 1 متر است آنتن های کوتاه تر موجود است ، اما در صورت استفاده از آنها سگنالهای دریافتی بسیار ضعیف خواهند بود . انتن هایی که در شیشه های خودرو کار گذاشته می شوند یا در واقع همان عنصر گرمکن شیشه عقب هستند ، از لحاظ جلوگیری از صدمه دیدن و بعلاوه حساس نبودن در برابر رطوبت خوبند ، اما با استفاده از سیگنال ضعیفی دریافت می شوند غالبا باید از تقویت کننده آنتن نیز استفاده کرد . یاداوری می کنیم که این تقویت کننده تداخل را در کنار آنتن صحفه ای به کار می رود و گیرنده قوی ترین سیگنال را آشکار سازی می کند و به کار می برد . در نتیجه سیگنالهای بازتابی کاهش می یابد و صدا کمتر می گردد ، محل نصب انتن خارجی نیز مهم است محل نصب آنتن با ایجاد توازن بین عامل های زیر تعیین می شود :

طول میله آنتن – در صورت امکان یک متر
طول کابل هم محور –کابل بلند قدرت سیگنال را کاهش می دهد
محل آنتن نست به کوئل و وایر ها – هر چه دورتر بهتر
احتمال خرابی –دور از دست رس بودن
زیبایی – باید به شکل خودرو همخوانی داشته باشد
زاویه نصب – برای امواج AM آنتن عمودی و برای امواج FM آنتن افقی مناسب است

بیشتر گیرنده های ردیویی سیستمی به نام سیستم جذب تداخل نیز دارند . سیستم جذب تداخل مداری است که در رادیو تعبیه می شود و از فیلتر های مرغوب تهیه می شود .در شکل 4 مدار یک سیستم صوتی مدرن متداول برای اتومبیل نشان داده شده است . این سیستم یک آنتن برقی دارد از طریق نوعی گذرگاه داده به یک واحد سی دی متصل می شود .

شکل – 4

منبع : وبلاگ دانش خودرو

www.DANESHKHODRO.persianblog.ir

سیستمهای ارتباطی و صوتی اتومبیل

مطالب مشابه :

LCD type B

نکاتی در مورد تعمیر رادیو پخش اتومبیل

کد رادیو پخش پراید

سیستمهای ارتباطی و صوتی اتومبیل

فروش پانل های مدل جی وی سی، پایونیر ، سونی، ال جی و غیره

مشخصات فنی خودروی مزدا3 قدیمی