Prędkościomierz mechaniczny i elektroniczny. Urządzenie i zasada działania

To nie przypadek, że prędkościomierz znajduje się w najbardziej widocznym miejscu na desce rozdzielczej samochodu. W końcu to urządzenie pokazuje, jak szybko jedziesz, i pozwala kontrolować przestrzeganie dopuszczalnej prędkości, co bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo na drodze. Nie zapominajmy o mandatach za przekroczenie prędkości, których można uniknąć, jeśli okresowo spoglądasz na prędkościomierz. Ponadto na drogach krajowych za pomocą tego urządzenia możesz zaoszczędzić paliwo, jeśli utrzymasz optymalną prędkość, przy której zużycie paliwa jest minimalne.

Mechaniczny miernik prędkości został wynaleziony ponad sto lat temu i do dziś jest szeroko stosowany w pojazdach. Czujnik jest tutaj zwykle kołem zębatym, które zazębia się ze specjalnym kołem zębatym na wale pomocniczym. W pojazdach z napędem na przednie koła czujnik może być umieszczony na osi kół napędowych, a w pojazdach z napędem na wszystkie koła w skrzyni rozdzielczej.



Jako wskaźnik prędkości (6) na desce rozdzielczej zastosowano urządzenie wskazujące, którego działanie opiera się na zasadzie indukcji magnetycznej.

Przeniesienie obrotów z czujnika (1) na wskaźnik prędkości (a właściwie prędkościomierz) odbywa się za pomocą giętkiego wałka (kabla) (2) z kilku skręconych stalowych gwintów z czworościenną końcówką na obu końcach. Kabel swobodnie obraca się wokół własnej osi w specjalnej plastikowej powłoce ochronnej.

Siłownik składa się z magnesu trwałego (3), który jest zamontowany na kablu napędowym i obraca się z nim oraz aluminiowego cylindra lub dysku (4), na którego osi zamocowana jest wskazówka prędkościomierza. Metalowy ekran chroni konstrukcję przed działaniem zewnętrznych pól magnetycznych, które mogłyby zniekształcić odczyty urządzenia.

Obrót magnesu indukuje prądy wirowe w materiale niemagnetycznym (aluminium). Interakcja z polem magnetycznym obracającego się magnesu powoduje, że aluminiowy dysk również się obraca. Jednak obecność sprężyny powrotnej (5) powoduje, że tarcza, a wraz z nią strzałka, obraca się tylko o pewien kąt, proporcjonalny do prędkości pojazdu.

Kiedyś niektórzy producenci próbowali używać wskaźników taśmowych i bębnowych w mechanicznych prędkościomierzach, ale okazały się one niezbyt wygodne i ostatecznie zostały porzucone.



Pomimo prostoty i jakości mechanicznych prędkościomierzy z elastycznym wałem jako napędem, ta konstrukcja często daje dość duży błąd, a sam kabel jest w nim najbardziej problematycznym elementem. Dlatego czysto mechaniczne prędkościomierze stopniowo odchodzą w przeszłość, ustępując miejsca urządzeniom elektromechanicznym i elektronicznym.

Prędkościomierz elektromechaniczny wykorzystuje również elastyczny wał napędowy, ale zespół prędkości indukcji magnetycznej w urządzeniu jest ułożony inaczej. Zamiast aluminiowego cylindra zainstalowano tu cewkę indukcyjną, w której pod wpływem zmiennego pola magnetycznego generowany jest prąd elektryczny. Im wyższa prędkość obrotowa magnesu trwałego, tym większy prąd przepływający przez cewkę. Miliamperomierz wskaźnikowy jest podłączony do zacisków cewki, który służy jako wskaźnik prędkości. Takie urządzenie pozwala zwiększyć dokładność odczytów w porównaniu do mechanicznego prędkościomierza.

W elektronicznym prędkościomierzu nie ma mechanicznego połączenia między czujnikiem prędkości a urządzeniem w desce rozdzielczej.

Szybka jednostka urządzenia ma obwód elektroniczny, który przetwarza sygnał impulsu elektrycznego odebrany z czujnika prędkości przez przewody i wyprowadza odpowiednie napięcie na swoje wyjście. To napięcie jest przykładane do miliamperomierza tarczowego, który służy jako wskaźnik prędkości. W bardziej nowoczesnych urządzeniach stepper ICE steruje wskaźnikiem.

Jako czujnik prędkości wykorzystywane są różne urządzenia generujące impulsowy sygnał elektryczny. Takim urządzeniem może być np. impulsowy czujnik indukcyjny lub para optyczna (dioda elektroluminescencyjna + fototranzystor), w której powstawanie impulsów następuje na skutek przerwania komunikacji świetlnej podczas obrotu tarczy szczelinowej zamontowanej na wale.

Ale być może najczęściej używane czujniki prędkości, których zasada działania opiera się na efekcie Halla. Jeśli umieścisz przewodnik, przez który przepływa prąd stały w polu magnetycznym, powstaje w nim poprzeczna różnica potencjałów. Gdy zmienia się pole magnetyczne, zmienia się również wielkość różnicy potencjałów. Jeżeli tarcza napędowa ze szczeliną lub półką obraca się w polu magnetycznym, to otrzymujemy impulsową zmianę poprzecznej różnicy potencjałów. Częstotliwość impulsów będzie proporcjonalna do prędkości obrotowej tarczy głównej.



Aby wyświetlić prędkość zamiast wskaźnika Zdarza się, że używany jest wyświetlacz cyfrowy. Jednak ciągle zmieniające się cyfry na zestawie prędkościomierza są gorzej odbierane przez kierowcę niż płynny ruch strzałki. Jeśli wprowadzisz opóźnienie, prędkość chwilowa może nie być wyświetlana dość dokładnie, szczególnie podczas przyspieszania lub zwalniania. Dlatego w prędkościomierzach nadal przeważają wskaźniki analogowe.

Pomimo stałego postępu technologicznego w branży motoryzacyjnej, wielu zauważa, że ​​dokładność wskazań prędkościomierza nie jest zbyt wysoka. I to nie jest owoc wybujałej wyobraźni poszczególnych kierowców. Mały błąd jest celowo wprowadzany przez producentów już przy produkcji urządzeń. Co więcej, ten błąd jest zawsze w dużym kierunku, aby wykluczyć sytuacje, w których pod wpływem różnych czynników wskazania prędkościomierza będą niższe niż możliwa prędkość samochodu. Dzieje się tak, aby kierowca przypadkowo nie przekroczył prędkości, kierując się błędnymi wartościami na urządzeniu. Oprócz zapewnienia bezpieczeństwa producenci kierują się także własnym interesem – dążą do wykluczenia pozwów sądowych niezadowolonych kierowców, którzy otrzymali mandat lub ulegli wypadkowi z powodu fałszywych wskazań prędkościomierza.

Błąd prędkościomierzy z reguły jest nieliniowy. Zbliża się do zera przy około 60 km/h i stopniowo wzrasta wraz z prędkością. Przy prędkości 200 km/h błąd może sięgać nawet 10 proc.

Na dokładność odczytów wpływają również inne czynniki, takie jak te związane z czujnikami prędkości. Dotyczy to zwłaszcza mechanicznych prędkościomierzy, w których biegi stopniowo się zużywają.

Często sami właściciele samochodów wprowadzają dodatkowy błąd, ustawiając rozmiar, który różni się od nominalnego. Faktem jest, że czujnik zlicza obroty wału wyjściowego skrzyni biegów, które są proporcjonalne do obrotów kół. Ale przy zmniejszonej średnicy opony samochód przejedzie krótszą odległość w jednym obrocie koła niż z oponami o nominalnym rozmiarze. A to oznacza, że ​​prędkościomierz pokaże prędkość zawyżoną o 2…3 procent w stosunku do możliwej. Taki sam efekt będzie miała jazda z niedopompowanymi oponami. Wręcz przeciwnie, montowanie opon o zwiększonej średnicy spowoduje niedoszacowanie odczytów prędkościomierza.

Błąd może okazać się całkowicie nie do zaakceptowania, jeśli zamiast zwykłego zamontujesz prędkościomierz, który nie jest przeznaczony do pracy w tym konkretnym modelu samochodu. Należy to wziąć pod uwagę, jeśli konieczna jest wymiana wadliwego urządzenia.

Licznik kilometrów służy do pomiaru przebytej odległości. Nie należy go mylić z prędkościomierzem. W rzeczywistości są to dwa różne urządzenia, które często łączy się w jednej obudowie. Wyjaśnia to fakt, że oba urządzenia z reguły używają tego samego czujnika.

W przypadku zastosowania wałka giętkiego jako napędu przeniesienie obrotu na wałek wejściowy licznika przebiegu odbywa się poprzez skrzynię biegów o dużym przełożeniu - od 600 do 1700. Wcześniej stosowano przekładnię ślimakową, z którą koła zębate z obróconymi numerami. W nowoczesnych licznikach analogowych rotacją kół sterują silniki krokowe.



Coraz częściej można spotkać urządzenia, w których przebieg samochodu jest wyświetlany cyfrowo na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym. W takim przypadku informacja o przebytej odległości jest duplikowana w sterowniku silnika, a zdarza się, że w elektronicznym kluczyku samochodu. Jeśli programowo zlikwidujesz cyfrowy licznik kilometrów, fałszerstwo można łatwo wykryć za pomocą diagnostyki komputerowej.

Jeśli występują problemy z prędkościomierzem, w żadnym wypadku nie należy ich ignorować, należy je natychmiast naprawić. Chodzi o bezpieczeństwo Twoje i innych użytkowników dróg. A jeśli przyczyną jest wadliwy czujnik, mogą również pojawić się problemy, ponieważ jednostka sterująca silnika będzie regulować działanie urządzenia na podstawie nieprawidłowych danych prędkości.