Как работают автомобильные спидометры? Как работает спидометр? Что измеряют спидометром

Без спидометра нам не обойтись. Скорости велики, а их влияние на безопасность неоспоримо.
Спидометр не только украшает приборную панель, но сохраняет нервы, деньги, а иногда и жизнь. Не по мельканию же кустов за обочиной определять скорость! Глаз даже опытного водителя в долгой поездке «замыливается» – и немалые 100 км/ч кажутся черепашьим шагом.

Скорость, о которой мы говорим, «мгновенная». Это она важна при экстренном торможении или энергичном маневре. Но спидометр включает и одометр с точностью измерения до километра, иногда – до 100 метров. Хотите точней – обзаводитесь навигационной системой вроде GPS.

Наиболее просты механические спидометры. Приводятся от трансмиссии «гибким валом» – особым тросиком, хорошо передающим вращение. Так как одинаковые спидометры бывают на разных авто, в их приводе применяют простейший редуктор, передаточное число которого подобрано к автомобилю. На заднеприводном спидометр обычно контролирует вращение вторичного вала КП. Значит, показания зависят от размера шин, передаточного числа редуктора заднего моста и собственной погрешности прибора. Пример: на «жигулях» замена пары 4,44 на 3,9 изменит показания на 14%. В этих случаях обязательна замена и редуктора спидометра. Однако зубчатки редуктора не резиновые – поэтому идеального соответствия спидометра размеру шин не бывает, а они ведь еще изнашиваются… Суммарная ошибка показаний до 10% и даже больше – дело обычное. Часто этим объясняются рекорды дворовых гонщиков.

Спидометры переднеприводных автомобилей с поперечным расположением двигателя обычно «обслуживают» привод левого колеса после главной пары. Значит, к погрешности спидометра и влиянию размера шины прибавляется эффект от закругления дороги: на поворотах влево «приборная скорость» чуть меньше, чем посередине машины, а вправо – чуть больше.

Как сказываются шины нештатного размера? Замена шины 175/70R13 на шину 165/70R13 или наоборот меняет показания спидометра на 2,5%. Немного? Но вопрос еще в том, как эта ошибка сложится с погрешностью самого спидометра и его редуктора, как скажется износ шин, давление в них. Низкое давление уменьшает радиус качения. Деформация «хитрая», а плата за нее – и рост расхода топлива, и падение максимальной скорости, хотя при этом сами показания спидометра… завышены!

Механический спидометр устроен просто: поверх магнитного диска 1 , приводимого тросом, расположен с небольшим зазором вращающийся на оси алюминиевый колпак (картушка) 2 со стрелкой и возвратной пружиной 3 (см. рис.). Когда диск вращается, его магнитные силовые линии возбуждают в картушке токи, создающие свое магнитное поле. При взаимодействии двух полей картушка увлекается за диском, но пружина ограничивает ее поворот углом, зависящим от скорости вращения диска. Циферблат отградуирован в соответствии с тарировкой прибора, зависящей от жесткости возвратной пружины. Любое изменение ее жесткости недопустимо – показания спидометра окажутся искажены.

Одометр – набор барабанчиков с цифрами (еще их называют «декадами»). Каждый связан с соседним зубчатой передачей с отношением 1:10. С началом движения крайний – километровый отсчитывает единицы километров, когда он сделает один оборот, соседний 10-километровый покажет в своем окошке единицу. Через 100 км первый оборот завершит 10-километровый барабанчик. И так далее. Отечественные одометры ведут счет до 99 999 км, затем обнуляются. Нынче многие одометры шестизначные. Отдельные модели включают в себя удобную опцию – счетчик короткого (обычно не больше 1000 км) пробега с точностью до сотни метров. Водитель может его обнулить нажатием кнопки.

К сожалению, работоспособность механического спидометра сильно зависит от износа его собственных деталей, а также привода. Важно проложить гибкий вал без резких перегибов (иначе трос изнашивается, стрелка колеблется, механизм шумит) – не на каждом автомобиле это удается. Тросовый привод затрудняет сборку и разборку приборного щитка. В конце концов, от троса отказались – спидометр стал электронным, он работает по сигналу датчика скорости. Показанный датчик совмещен с редуктором, который, кстати, можно установить и на старую машину с тросовым приводом: отвинти колпачок с накаткой – и прикручивай трос. У нас электронные спидометры впервые появились на ГАЗ-3110, ВАЗ-2110, ими комплектовали последние варианты «ИЖ-Ода».

По внешнему виду первые электронные спидометры трудно отличить от механических. Стрелка на своем месте, барабанчики с цифрами тоже. Но отныне стрелка – деталь электронного измерителя числа импульсов от датчика скорости. Угол ее поворота пропорционален числу импульсов в единицу времени – подробности технологии пересчета оставим специалистам. Одометр похож на механический, но «декады» подчиняются управляемому электроникой микроэлектродвигателю.

Эти приборы несколько точней механических, но все же погрешность 5–7% у них случается, ведь они избавились лишь от слабых мест самой механики (люфтов, капризов троса, картушки, возвратной пружинки т.п.).

Полностью электронные приборы совершенней. Но и здесь привычные стрелки на своих местах: оказывается, большинство людей понимают их «язык» лучше, чем любые цифры на дисплее. Такой приборный щиток можно встретить на «самарах» ВАЗ-2113…2115 и части машин «десятого» семейства. С обратной стороны этот комплекс – произведение искусства. Всеми стрелками командует электроника через исполнительные электродвигатели. Дисплеи (одометра и температуры воздуха) жидкокристаллические.

При всех возможностях электроники основа измерений, то есть контроль вращения ведущего колеса с шиной, остается. Значит, связанные с этим ошибки измерений неизбежны, а разработчики «продвинутых» спидометров, похоже, не интересуются возможностью их тонкой подстройки. Почему – вопрос открытый. Вряд ли это неразрешимая проблема – предусмотрена же эта функция у маршрутных компьютеров! На фото один из них. В числе задач МК – учет расхода топлива. Тут не обойтись без измерений пройденного расстояния. Как учесть ошибки измерения? Компьютер позволяет вводить поправку. Порядок действий описан в инструкции к нему. «Базой» является путь, измеренный по километровым столбам – они вкопаны с точностью, какая многим спидометрам и не снилась. В наше время положение реперных точек легко проверить современными навигационными средствами. Строители-дорожники с ними тоже знакомы.

Предыстория.

В большинстве автомобилей на передней панели можно увидеть набор контрольно-измерительных приборов, который состоит из тахометра, датчика температуры двигателя, уровня заправки топливного бака и других. В ходе поездки чаще всего водитель обращает внимание на спидометр, показывающий мгновенную скорость движения автомобиля, которая выражается в милях или в километрах в час. Его стандартный вариант, который состоит из перемещающейся по шкале стрелки, актуален до сих пор.

История изобретения спидометра насчитывает порядка сотни лет, впервые прибор для измерения скорости появился в 1901 году на автомобилях "Oldsmobile". Вплоть до 1910 года спидометр считался диковинной вещью и устанавливался лишь в качестве опции, только потом автозаводы стали включать его в обязательную комплектацию. Модель от 1916 года, которая была изобретена Николой Тесла, дошла до нынешних дней, почти не претерпев изменений.

"Последствия" изобретения спидометра.

С развитием автомобилестроения растет количество машин на дорогах, мощность двигателей и, соответственно, развиваемая ими скорость (к началу 20 века она приблизилась к 30 милям в час). Скорость той же "Самобеглой коляски" значительно выше, чем конного экипажа, поэтому на дорогах участились случаи транспортных происшествий. Изобретение спидометра позволило автомобилистам следить за скоростью движения, тем самым, делая перемещение на транспорте более безопасным.

Появление спидометров позволило вводить скоростные ограничения, что обусловило образование первой дорожной полиции. Машины того времени оборудовались двумя спидометрами: один маленький для водителя, а другой большой, для того чтобы полицейский смог считать показания скорости на расстоянии.

Классификация спидометров.

По способу измерения:

Центробежный – плечо регулятора, которое удерживается пружиной, вращается совместно со шпинделем и откидывается в стороны центробежной силой так, смещение прямо пропорционально скорости.

Хронометрический – комбинация часового механизма с одометром.

Индукционный - система постоянных магнитов, вращающихся вместе с приводным шпинделем, генерирует вихревые токи в диске из меди или алюминия, помещённом в магнитное поле. Диск, таким образом, втягивается в круговое движение, но его вращение замедляется ограничительной пружиной. Диск соединен со стрелкой, показывающей скорость.

Электромагнитный - скорость определяется по ЭДС, вырабатываемой тахогенератором, подключённым к шпинделю.

Вибрационный – применим для быстровращающихся машин. Механический резонанс колебаний подшипников или рамы машины вызывает колебания градуированных язычков с частотой, соответствующей числу оборотов машины.

По системе спутникового позиционирования - скорость определяется по системе спутникового позиционирования GPS электронным путём как пройденное расстояние, делённое на время пути.

Электронные - оптический, магнитный или механический датчик вырабатывает импульс тока за каждый оборот шпинделя. Импульсы обрабатываются электронной схемой и скорость выводятся на индикатор.

По типу индикатора:

Аналоговые:

Ленточный – скорость показывает лента, проходящая через деления на неподвижной шкале. Использовался на многих американских и некоторых японских и европейских моделях, а также на ГАЗ-24 до начала 1975 года.

Барабанный - деления нанесены на вращающийся барабанчик и при его вращении появляются в окошке, показывая текущую скорость. Применялся на многих довоенных автомобилях, некоторых американских автомобилях шестидесятых, а также – относительно современных моделях "Ситроена".

Стрелочный – наиболее распространённый вариант спидометра, скорость указывает вращающаяся вокруг оси стрелка.

Цифровые.

Цифровой спидометр был разработан совсем недавно, в 1993 году.

Индикатором цифрового спидометра служит жидкокристаллический или аналоговый дисплей, который отображает скорость в цифровом формате.

Во втором случае (аналоговый дисплей) есть проблема задержки показаний: при отсутствии задержки отображения значений скорости или слишком малой задержки водитель не способен корректно воспринимать непрерывно "бегающие" перед глазами цифры; если ввести существенную задержку, то индикатор начинает некорректно отображать данные о мгновенной скорости торможении и разгоне.

В связи с этим, аналоговые индикаторы нашли широкое распространение, а цифровые используются на относительно небольшом числе моделей; пик популярности пришелся на 1970-80е года в США, откуда эту моду подхватили японские производители, но впоследствии на большинстве моделей их решили сменить на традиционный стрелочный вариант.

Устройство и принцип работы спидометра:

Механический.

Скорость движения автомобиля определяют скоростью вращения его колес. Именно этот показатель фиксируют измерительные приборы.

Один из самых популярных способов измерения скорости – это спидометр магнитоиндукционного типа, имеющий привод от гибкого вала. Он содержит пару функциональных узлов (счетный и скоростной), заключенных в одном корпусе и объединенных общим приводом.

Скоростной узел состоит из постоянного магнита, закрепленного на приводном валике, и катушки, которая установлена на оси. Стрелка, которая показывает скорость, находится на верхнем конце оси. В средней части оси напрессована втулка со спиральной пружиной, внутренний конец которой закреплен на ней. Наружный конец крепится на пластине, предназначенной для изменения натяжения пружины регулировкой скоростного узла. Экран, расположенный вокруг катушки, увеличивает магнитный поток, проходящий через катушку. Возникающие при вращении магнита вихревые потоки, порождают магнитное поле катушки.

При взаимодействии магнитных полей магнита и катушки создается крутящий момент, который стремится развернуть катушку в том же направлении, куда вращается магнит. Возвратная пружина при закручивании препятствует повороту оси, поэтому одновременно возникает и противодействующий момент. В результате, ось стрелки и катушка поворачиваются на определенный угол, который пропорционален частоте вращения валика спидометра и соответствует скорости движения автомобиля.

Электронный.

Показания скорости считываются специальным датчиком VSS (Vehicle Speed Sensor), который расположен в трансмиссии. Датчик посылает импульсы напряжения, которые действуют с частотой, пропорциональной скорости автомобиля. Импульсы поступают в мультиплексер, проходя через блок формирования, а далее – во временные "ворота", пребывающие в открытом состоянии только на определенное время. Затем счетчик подсчитывает количество, прошедших через "ворота" импульсов. Информация со счетчика поступает на микропроцессор, где и происходит конвертирование в скорость. На цифровой дисплей данные поступают от демультиплексера и декодера.

После считывания и обработки счетчик обнуляется, и происходит принятие следующего пакета импульсов. Электронный спидометр позволяет получать более точные данные, нежели механический.

Еще больше интересных автомобильных фактов, а также советы женщине за рулем , которые могут быть полезны и мужчинам, читайте на этом сайте.

Аналоговый спидометр

1. Первый спидометр, установленный на автомобиль в 1899 году, работал по принципу центробежного регулятора. После этого принцип действия и конструкция спидометра много раз менялась, в результате чего на многие годы вплоть до наших дней классической стала конструкция спидометра с индукционной передающей муфтой (см. Рис. 2.11 ).

Ведущая часть муфты представляет собой цилиндр, выштампованный из легкого алюминиевого сплава. Цилиндр вращается в поле постоянного магнита, в результате чего в цилиндре индуцируется ток, образующий вокруг цилиндра электромагнитное поле. Взаимодействие двух магнитных полей приводит к тому, что внутренний постоянный магнит увлекается вслед за цилиндром.

2. Ведущий вал спидометра приводит также в действие счетчик дневного и полного пробеге, который устроен подобно велосипедному счетчику.

Спидометр этого типа имеет один недостаток — необходимость тянуть трос от коробки передач к приборной панели, поэтому конструкторы ищут новые технические решения.

Цифровой спидометр

3. Датчик такого спидометра расположен в трансмиссии. Принцип действия датчика может быть различным: индукционный, генератор Холла , фотоэлектрический и пр. (см. Рис. 2.12 ). Выходным сигналом датчика являются импульсы напряжения, частота которых пропорциональна скорости автомобиля. После прохождения через блок формирования (триггер Шмидта ) прямоугольные импульсы попадают в мультиплексор.

После мультиплексора импульсы попадают во временные ворота, открывающиеся на определенный промежуток времени. Число импульсов, прошедших через ворота, и подсчитанных счетчиком, пропорционально скорости автомобиля. Со счетчика число передается на микропроцессор, где пересчитывается в скорость, и далее — через демультиплексор и декодер поступает на цифровой дисплей. После считывания и обработки очередного измерения счетчик сбрасывается на нуль и готов к принятию очередного пакета импульсов.

История

Источники и примечания

См. также

Приборы, измеряющие скорость, могут иметь другие названия:

Лаг - на кораблях;
Указатель скорости на самолётах;
Скоростемер в локомотиве;
Велокомпьютер - электронный прибор для велосипедов , обычно совмещающий в себе спидометр с часами и счётчиком пробега.
Доплеровский измеритель

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Спидометр" в других словарях:

Спидометр … Орфографический словарь-справочник

СПИДОМЕТР, прибор, указывающий скорость движения транспортных средств. В традиционно сконструированных легковых и грузовых машинах спидометр приводится в движение гибким тросом, соединенным с ПЕРЕДАЧЕЙ, которая вращается со скоростью,… … Научно-технический энциклопедический словарь

спидометр - СПИДОМЕТР, а, м. Медицинский прибор для проведения анализа крови на наличие вируса спид; сам анализ. Ирон. переосмысл. общеупотр. «спидометр» прибор для измерения скорости … Словарь русского арго

спидометр - и устарелое спидометр … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

- (от английского speed скорость и...метр), прибор, указывающий скорость движения транспортных машин. Бывают магнитоиндукционными, реже механическими, привод механический и электрический от силовой передачи либо от колеса … Современная энциклопедия

- (от англ. speed скорость и...метр) прибор, указывающий скорость (км/ч) движения транспортных машин. Спидометры бывают магнитоиндукционные, реже механические, привод механический и электрический от трансмиссии либо от колеса … Большой Энциклопедический словарь

СПИДОМЕТР, спидометра, муж. (от англ. speed скорость и греч. metreo мерю) (спец.). Прибор, указывающий скорость движения автомобиля и др. механических экипажей, а также пройденное расстояние. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

Механический измерительный прибор расстояния, который мы взяли за основу для этой статьи, имеет редуктор 1690:1! Это значит, что входной вал его должен провернуться 1690 раз, прежде чем на табло появится 1 километр. Одометры как этот в настоящее время заменены на цифровые спидометры, которые предоставляют больше возможностей и стоят меньше, но они не идут ни в какое сравнение с настоящими одометрами. В этой статье мы рассмотрим каждую мелочь данного сложнейшего механизма, а затем поговорим о том, как работают цифровые спидометры.

Механические одометры, внутреннее устройство

Механические одометры вращаются гибким кабелем, который сделан из туго скрученной пружины. Обычно кабель вращается внутри металлической трубки в резиновом корпусе. На велосипеде, маленькое колесико вращается в противоположную от колеса сторону, тем самым приводя в движение кабель, а передаточное число на таком приборе должно быть откалибровано в соответствии с размером маленького колесика.

В автомобиле кабель вращается выходным валом коробки передач. Кабель подключен к приборной панели, где он соединяется с входным валом одометра.

Зубчатая передача

Сам одометр использует серию из трех червячных передач (червячная передача - механическая передача, осуществляющаяся зацеплением «червяка» и сопряженного с ним червячного колеса) для достижения редуктора показателя 1690:1. Входной клапан приводит в движение первого «червя», который приводит в движение передачу. Каждый полный оборот «червя» проворачивает только один зубец. Этот же механизм приводит в движение следующего «червя», который проворачивает другую передачу, которая, в свою очередь, приводит в движение последнего «червя», который подключен к индикатору одометра и переворачивает цифру с десятыми мили.

Каждый индикатор имеет ряд шпилек, торчащих с одной стороны, и один набор из двух шпилек, торчащих с другой стороны. Когда набор из двух шпилек подходит к белой пластиковой шестерне, один из зубцов попадает между этих шпилек и проворачивается вместе с индикатором, пока шпильки не пройдут дальше. В этом механизме также участвует одна из шпилек индикатора с большим числом и совершает 1/10 его поворота.

Возможно теперь, вы можете понять почему, когда ваш спидометр «зашкаливает» (например, показывая цифру от 19 999 километров до 20 000 километров), цифра «два» в левой части дисплея может находиться не на одном уровне с остальным цифрами. Все дело в небольшом количестве маленьких шпилек, которые предотвращают идеальное выравнивание всех цифр. Как правило, прежде чем цифры выстроятся в правильный ряд, на спидометре должно быть как минимум 21 000 км.

Вы могли слышать о том, что механические спидометры можно перемотать назад. Это так, ведь сами по себе - это зубчатые передачи и при движении автомобиля назад он тоже будет вращаться в обратном направлении. Но вам не обязательно ехать сотни миль задом наперед, можно лишь подключить кабель к дрели и отмотать столько километров, сколько вам нужно. Если вы служили в армии на должности водителя, то данный способ скрутки пробега машины, кустовым способом, должен быть вам известен. Если же армейские сапоги пришлись вам не к лицу, то учится никогда не поздно. Если приспичит, конечно.

Все, что работает с механическим измерителем расстояния не пройдет с цифровым и вы в этом убедитесь, прочитав следующую часть нашей статьи.

Цифровые или компьютеризированные одометры. Внутренне устройство и как работает?

Если вы совершите прогулку по магазинам велосипедов, вероятнее всего, что вы не найдете ни одного велосипеда оснащенного одометром (или спидометром) с кабельным управлением. Вместо этого вы найдете велосипедные компьютеры. У таких велосипедов к одному из колес прикреплен магнит, а к раме прикреплен датчик. Каждый раз, когда колесо делает один полный оборот, магнит проходит мимо датчика, создавая в нем напряжение. Компьютер подсчитывает эти всплески напряжения, или импульсы, и использует их для подсчета расстояния.

Если у вас есть или был велосипед с подобным компьютером, вы должны знать, что его необходимо запрограммировать на окружность колеса. Окружность - это расстояние, пройденное колесом за один полный оборот. Каждый раз, когда компьютер чувствует импульс, он добавляет окружность колеса к общему расстоянию и обновляет цифровой дисплей.

Многие современные автомобили используют подобную систему. Кстати, статью про пару таких современных новинок от Volkswagen вы можете почитать . Вместо магнитного датчика на колесе, эта система использует зубчатое колесо, установленное на входном валу коробки передач, и магнитный датчик, который подсчитывает импульсы каждый раз, когда мимо проходит один из зубцов колеса. В некоторых автомобилях используются щелевые колеса и оптический датчик, точно такой же, как и в компьютерной мыши. Точно так же, как и в велосипеде, компьютер знает какое расстояние автомобиль проходит между каждым импульсом, и использует его для обновления показаний одометра.

Одной из самых интересных вещей в автомобильном одометре является то, как информация поступает на приборную панель. Вместо кабеля, который передает сигнал в механическом датчике, в цифровом информация о пройденном расстоянии (вместе с другими данными) поступает на приборную панель через провод связи от блока управления двигателем. Автомобиль является локальной сетью, к которой подключены различные устройства. Ниже мы приводим список некоторых из устройств, которые подключены к компьютеру автомобиля:

Блок управления двигателем
Система климат-контроля
Приборная панель
Контроль гидроусилителя руля
Радио
Антиблокировочная тормозная система
Блок управления надувной подушки безопасности
Блок управления (работает с освещением салона и т.п.)
Блок управления коробкой передач

Во многих автомобилях используется стандартизированный коммуникационный протокол, SAE J1850, чтобы дать возможность всем электронным модулям общаться между собой.

Считает все импульсы и отслеживает общее расстояние, пройденное автомобилем. Именно поэтому невозможно «открутить» цифровой одометр назад, т.к. значение, которое хранится в блоке управления двигателем, не будет совпадать с желаемым, а это невозможно. Это значение можно проверить с помощью компьютерной диагностики, которая есть в каждом сервисном центре официального дилера. Так что, если вы, к примеру, стоите на пороге покупки б/у автомобиля и терзаетесь сомнениями по поводу слишком маленького пробега на его панели приборов, знайте, что обращение к одному из более менее приличных СТО сможет помочь вам с проверкой «белого» пробега авто. Но вернемся к нашим «баранам». Несколько раз в секунду блок управления двигателем посылает пакет информации, состоящий из заголовка и данных. Заголовок - это просто номер, который идентифицирует пакет, как чтение расстояния, а данные - это цифра, соответствующая пройденному расстоянию. В панели инструментов расположен другой компьютер, который знает, что ему нужно искать эти пакеты с информацией и, как только он видит один из них, он тут же обновляет одометр новыми значениями. В автомобилях с цифровым одометром, приборная панель просто отображает новое значение. Автомобили с аналоговыми одометрами оборудованы небольшими шаговыми моторами, которые переворачивают цифры на одометре.

Если ваш спидометр или тахометр на ВАЗ, Газель, Тойоту, Ниссан, Mitsubishi или другую марку авто, вышел из строя, не отчаивайтесь. всегда будет рад помочь вам. У нас вы сможете найти и купить такой товар как цифровой спидометр, трос спидометра, стрелки спидометра, тахометр и многое, многое другое. Для этого требуется лишь оставить заявку на сайте, после чего десятки автомагазинов выйдут на вас со своими предложениями.