Спидометр в машине: Что измеряет спидометр автомобиля? Назначение, как работает, что определяет, из чего состоит?

Спидометр автомобиля: назначение, устройство и виды

Автоинструктор

Выберите из спискаженщинамужчина

Коробка передач

Выберите из спискаАКППМКПП

Маршрут ГИБДД

Выберите из спискаБалашихаВаршавскийВидноеДолгопрудныйЖелезнодорожныйИзмайловскийКоролевКосинскийКрасногорскийЛобненскийЛюберцыМарьинскийМытищиНа ВернисажнойПяловскийСтрогиноСтрогинскийХимки

Округ

Выберите из спискаВАОЗАОСАОСВАОСЗАОЦАОЮАОЮВАОЮЗАО

Город

Выберите из спискаБалашихаВидноеДзержинскийДолгопрудныйЖелезнодорожныйКоролёвКрасногорскЛыткариноЛюберцыМытищиПушкиноРеутовТомилиноХимки

1. Главная
2. org/ListItem»>Статьи
3. Принцип работы спидометра автомобиля

 

Содержание:

1. Назначение прибора
2. Принцип работы
1. Механические модели
2. Электромеханические варианты
3. Электронные спидометры
3. Типы датчиков
4. Тип индикатора
5. Часто встречающиеся неисправности

Спидометр – один из важнейших приборов в автомобиле, фиксирующий скорость в текущий момент времени. Показатели устройства выражаются в км/ч или милях. Принцип работы спидометра автомобиля отличается в зависимости от его типа. Рассмотрим подробнее, для чего нужно устройство и как оно функционирует.

Назначение прибора

Датчик находится на приборной панели рядом с одометром, показывающим пробег автомобиля. Мгновенная скорость – это то, что измеряет спидометр. Прибор оснащается счетчиком, отображающим пройденное расстояние. Особенности расчета показателя в автомобилях с различным типом привода:

1. В машинах с задним приводом устройство рассчитывает показания с учетом вращения вторичного вала, обеспечивающего взаимодействие ходовой части с коробкой передач. Отображаемая скорость будет зависеть от передаточного числа, передаваемого задним редуктором, и диаметра колес.
2. В транспортных средствах с передней ведущей осью измерение скорости происходит с помощью привода левого колеса. На показатели будет дополнительно влиять закругление дороги. При левосторонних поворотах показания чуть меньше, чем в случае с правосторонним поворотом.

Погрешность современных датчиков составляет в разных случаях до 10%. При умеренной интенсивности движения отклонение минимальное, почти нулевое. При развитии высокой скорости погрешность увеличивается. Наличие такого отклонения – это нормальное явление, связанное с нестабильностью ряда параметров. Скорость вращения вала пропорционально скорости оборота колеса. Здесь важен и диаметр колес, как было упомянуто выше. Но при разных условиях шина может быть перекачена или приспущена. Возможна другая ситуация – водитель установил диски, отличающиеся от стандартных на несколько дюймов.

На диаметр колеса влияет температура окружающего воздуха. Все эти факторы неизбежно приводят к небольшим отклонениям скоростных характеристик.

Принцип работы

После рассмотрения вопроса, что такое спидометр в автомобиле, можно обратить внимание на существующие разновидности приборов. У разных типов устройств есть свои особенности. Существует 3 основные группы спидометров – с полностью механической моделью, электронные и совмещающие преимущества обоих вариантов. У каждой разновидности отличается принцип работы.

Механические модели

Спидометры этого типа используются чаще всего. В конструкции присутствую только механические элементы. Особенности работы:

1. Магнитный узел служит контроллером скорости. В качестве указателя используется стрелка, положение которой зависит от вращения магнитного элемента. Крутящая сила передается посредством гибкого вала.
2. В устройстве находится алюминиевый барабан. Он производит вращательные движения под воздействием магнитного поля.
   Непосредственно на оси магнита зафиксирована возвратная пружина и стрелка спидометра. Чем интенсивнее двигается магнитный элемент, тем больше отклоняется указатель.

Специальный червячный привод и счетчик барабанного типа используются для отображения пройденной дистанции. Механические счетчики отличаются минимальной погрешностью в показаниях за счет непосредственной связи с вращающимися колесами. Есть один нюанс – при износе шестерни спидометры могут показывать данные с высоким отклонением.

Электромеханические варианты

Устройства электромеханического типа имеют схожее строение с предыдущей разновидностью. Главными элементами внутренней конструкции являются датчик, скоростной и счетный узлы. Приборы ведут расчет скорости с помощью электромеханических элементов, вид которых может отличаться в разных моделях. Ниже будут рассмотрены существующие типы датчиков. Индикатором служит миллиамперметр или усовершенствованная механическая система. Скоростные узлы в таких устройствах могут быть модифицированными, магнитоиндукционными.

Электронные спидометры

Такие модели можно назвать усовершенствованной версией электромеханики. Электронные спидометры не имеют связи механического характера между вторичным валом и панелью. Существует 2 разновидности устройств:

1. Бестросовые спидометры. Устройства оснащаются мультипольным магнитом, вращение которого происходит синхронно с движением вала. Изменения интенсивности магнитного поля влияют на уровень сопротивления элемента. Такой механизм обеспечивает образование необходимых импульсов.
2. Оптоэлектронные приборы имеют небольшой трос и фотопрерыватель. Реальная скорость автомобиля высчитывается с помощью этих элементов. Фотопрерыватель издает импульсы, частота которых пропорциональна скорости оборотов троса.

Электронные спидометры в большинстве случаев оснащаются стрелочной индикацией и цифровым одометром.

Типы датчиков

Автомобильные спидометры можно классифицировать по методике измерения скорости. Выше упоминалось, что существуют различные виды датчиков. Что измеряет спидометр автомобиля в зависимости от типа встроенного механизма:

1. Электромагнитный. Количество сигналов датчика скорости соответствует количеству движений привода.
2. Индукционный. В системе задействованы магниты с высокой индукцией. Вращение колеса создает вихревой ток. Диск с пружиной, участвующий в движении, отвечает за корректность отображения показателя.
3. Электронный. При вращении вала передаются токовые импульсы. Счетчик фиксирует их частоту в заданном периоде. Собранные данные конвертируются в скоростные измерения.
4. Вибрационный. Используется возникающий резонанс колебаний рамы или подшипника. Учитывается вибрационная градуированная, которая пропорциональна количеству оборотов колеса.
5. Хронометрический. Измерение скорости базируется на соотношении показателей одометра и часов.

Существует также центробежный тип. Манжета плеча регулятора, фиксирующаяся пружиной, двигается в стороны за счет возникающей центробежной силы. Амплитуда смещения соответствует интенсивности движения.

Тип индикатора

Измерители скорости бывают стрелочными и цифровыми. Отвечая на вопрос, как работает спидометр на машине этих двух типов, можно сказать, что приборы отличаются только методом отображения информации. Многие автолюбители считают цифровой тип наиболее точным. В реальности такие варианты имеют примерно одинаковую погрешность со стрелочными моделями.

Аналоговые механические устройства получили широкое распространение благодаря простой конструкции и легкости восприятия. Полностью цифровые приборы устанавливаются в автомобилях класса бизнес и премиум. Надо сказать, такие датчики не всегда отличаются необходимой точностью показаний.

Часто встречающиеся неисправности

Поломка спидометра в большинстве случаев связана с обрывом или повреждением троса. Причиной неисправности может стать дефект электронного или механического индикатора. В ряде случаев наконечник троса теряет контакт с шестерней. Поломку может вызвать обрыв провода, соединяющего индикатор с датчиком.

Часто встречающейся проблемой является дергающаяся стрелка спидометра. Обычно это говорит о растяжении троса или неисправности проводки. При ДТП иногда стрелка полностью замирает на последнем зафиксированном показателе. Это связано с резкой потерей контакта с источником питания. При выключении зажигания указатель опускается до нуля блоком управления.

На вопрос, какой тип спидометра лучше, нет однозначного ответа. Каждая разновидность имеет свои достоинства и особенности. По надежности и практичности разные варианты почти не уступают друг другу. Знание того, как работает спидометр в автомобиле, поможет понять причину поломки в случае неисправности. Выход прибора из строя – это повод произвести экстренный ремонт или полную замену устройства.

Выбрать инструктора:

• Автоинструктор Лариса
• Автоинструктор Игорь
• Автоинструктор Светлана
• Автоинструктор Алексей
• Автоинструктор Марина
• Автоинструктор Юрий
• Автоинструктор Оксана
• Автоинструктор Виктор
• Автоинструктор Екатерина
• Автоинструктор Дмитрий

Отзывы:

Все отзывы

Почему не работает спидометр — основные причины и диагностика

Спидометр, как следует из названия, показывает скорость автомобиля. Соблюдение скоростного режима важно не только для того, чтобы избежать штрафов, но и для совершения безопасных поворотов и других маневров. Чем выше скорость, тем большим должен быть радиус безопасного поворота. Если радиус меньше необходимого, велика вероятность ухода машины в занос и опрокидывания автомобиля. Поэтому исправность спидометра так же важна, как и качественная работа рулевого управления или тормозной системы.

Как работает спидометр

Существуют две основные модификации спидометров:

• механические;
• электронные.

Принцип работы механического спидометра заключается в трансформации скорости вращения вала в энергию, которая сдвигает стрелку. Привод спидометра расположен в механической или автоматической коробке переключения передач и соединен с индикатором с помощью гибкого защищенного металлическим кожухом троса. Наконечники обеих сторон тросика выполнены в виде четырехгранника, благодаря чему эффективно передают вращение от привода к индикатору. Механический спидометр всегда соединен с одометром (индикатором пробега автомобиля) и составляет с ним единый блок.

Принцип работы электронного спидометра заключается в датчике, который вырабатывает импульсы определенной частоты и длительности (зависит от скорости автомобиля). Датчик присоединен либо к отдельному электронному спидометру, либо к бортовому компьютеру. И компьютер и спидометр выполняют одинаковую функцию – подсчитывают количество импульсов за единицу времени и преобразуют значение в понятные километры или мили в час.

Неисправности спидометров

Чаще всего встречаются следующие неисправности:

• обрыв или повреждение тросика;
• соскакивание наконечника тросика с ведомой шестерни;
• неисправность механического или электронного индикатора;
• неисправность датчика импульсов;
• плохой контакт или обрыв провода, который соединяет датчик и индикатор или компьютер.

Видео — Как починить спидометр

Диагностика и ремонт механического спидометра

• Для диагностики вам понадобятся:
• моторчик на 12 Вольт;
• плоская и крестовая отвертки;
• фонарик; домкраты и подставки;
• инструкция по ремонту или обслуживанию вашего автомобиля.

Для проверки спидометра приподнимите переднюю пассажирскую сторону автомобиля с помощью домкрата. О том, как делать это безопасно, читайте в статье (Замена и восстановление амортизаторов). Снимите переднюю панель (торпедо), чтобы добраться до комбинации приборов. На некоторых моделях автомобилей можно обойтись без этой операции, поэтому внимательно изучите инструкцию по ремонту и эксплуатации вашей машины. Снимите комбинацию приборов и открутите фиксирующую гайку тросика от индикатора, заведите двигатель и включите 4 передачу. Проверьте, крутится ли тросик в защитном кожухе? Если да, заглушите двигатель, вставьте и закрутите наконечник тросика, после чего снова заведите мотор, включите 4 передачу и посмотрите на показания индикатора. Если стрелка не меняет положения, неисправен индикатор, его необходимо заменить.

Если при работающем двигателе и включенной передаче тросик не крутится, необходимо заглушить мотор и снять тросик с привода, расположенного на коробке переключения передач со стороны водителя. Вытащите тросик из подкапотного пространства и осмотрите наконечники, не повреждена ли форма (квадрат). Покрутите наконечник с одной стороны тросика и наблюдайте за наконечником другой стороны. Если оба наконечника вращаются синхронно, без усилий и грани наконечников не слизаны, то проблема в изношенной шестеренке привода, поэтому ее необходимо заменить. Эта операция описана в инструкции по ремонту и эксплуатации автомобиля.

Диагностика и ремонт электронного спидометра

Для диагностики и ремонта вам понадобятся:

• плоская и крестовая отвертка;
• тестер;
• набор ключей;
• сканер для инжекторного двигателя (вместо него можно использовать обычный осциллограф).

Запустите самодиагностику бортового компьютера (БК). На большинстве инжекторных автомобилей, которые произведены после 2000 года, БК поддерживает эту функцию. Если БК выдаст ошибку, необходимо расшифровать ее с помощью специальной таблицы, которая находится в инструкции по обслуживанию и ремонту вашего автомобиля. Но, результаты диагностики покажут, работает вся система спидометра, или нет. Для устранения неисправности придется искать повреждение самостоятельно. Для этого приподнимите автомобиль, как описано выше. Присоедините осциллограф к среднему контакту датчика скорости (установлен на месте привода спидометра) и плюсовому контакту аккумулятора. Заведите двигатель и включите 1 передачу.

Исправный датчик будет выдавать импульсный сигнал напряжением не меньше 9 Вольт с частотой 4 – 6 Герц. Если датчик исправен, необходимо выключить передачу и с помощью тестера проверить провод, который соединяет датчик с контроллером электронного блока управления (ЭБУ). Или с помощью осциллографа проверить сигналы датчика на входе ЭБУ. Если сигналы есть, необходимо проверить клеммы и провод, который соединяет ЭБУ и комбинацию приборов (индикатор спидометра). Если есть специальный сканер, то желательно проверить индикатор спидометра, это позволит точнее определить причину неисправности.

Чаше всего спидометр перестает работать из-за попадания в клеммы воды и грязи, а также из-за обрыва или перелома сигнальных проводов. Поэтому в большинстве случаев достаточно высушить и почистить контакты. Если по результатам проверки выявится неисправность датчика скорости, потребуется его замена. Подробно эта процедура, а также замена поврежденного индикатора, описана в инструкции по эксплуатации и ремонту вашего автомобиля. 

Как работают спидометры? — Объясните, что Stuff

Как работают спидометры? — Объясните этот материал

Вы здесь: Домашняя страница > Инструменты, инструменты и измерения > Спидометры

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 23 марта 2023 г.

Извините, сэр, вы хоть представляете, как быстро вы ехали? Это вопрос, которого боится задавать каждый автомобилист полицейский. сторона дороги. Если бы вы смотрели прямо перед собой, не глядя за приборной панелью у вас может быть лишь смутное представление о том, что сказать. Если вы смотрели на спидометр, с другой стороны, вы будете знать точный ответ, возможно, с точностью до одного-двух километров или миль в час. Вы когда-нибудь задумывались над тем, как на самом деле работает спидометр? работает? Это действительно гениальное использование электромагнетизма!

Фото: Спидометр и приборы на приборной панели отреставрированного Plymouth 1949 года. фото Кристина Руссо любезно предоставлена ​​ВВС США.

Содержание

1. Как измерить скорость
2. Спидометры механические (вихретоковые)
3. Как работают спидометры — подробнее
4. Прочие механические спидометры
5. Электронные спидометры
6. Узнать больше

Как измерить скорость

Если вы читали нашу статью о движении, то знаете, что скорость определяется очень просто: это расстояние, которое вы проходите, деленное на к тому времени, когда вы принимаете. Итак, если вы проедете 200 километров, и вам понадобится четыре часа, ваша средняя скорость 50 километров в час.

Измерение вашей средней скорости после того, как вы путешествовали, на самом деле не такая большая помощь, особенно если вас спрашивает полицейский вопросы. Как быстро вы ехали, сэр? Эм, потяни меня снова в пару часов, когда я доберусь до места назначения… и я поделю расстояние, которое я прошел к тому времени, когда это заняло … и тогда я должен быть в состоянии дать вам какой-то ответ. Хорошо?

Иллюстрация (ниже): чтобы найти среднюю скорость от точки А до точки Б, вы можете разделить расстояние между ними на время, которое вам потребовалось. Но это ничего не говорит вам о вашей скорости в пути, потому что вы могли путешествовать по другим маршрутам или делать паузы в пути. Только спидометр может сказать вам вашу реальную скорость в любой момент.

Здесь мы говорим о средней скорости; что тебе нужно знаете, как автомобилист, это ваша мгновенная скорость: скорость вы собираетесь в любой момент. Разобраться с этим намного сложнее чем вы думаете. Если вы видели гаишников (или камеры контроля скорости) возле обочине дороги, вы, наверное, знаете, что они используют радар лучи для проверки скорости. Радарная пушка (ручная или установленная внутри скоростного камера) стреляет невидимым электромагнитным лучом в вашу машину скорость света. Ваш автомобиль снова отражает луч, изменяя это очень незначительно. Пистолет выясняет, как был луч влияет и, исходя из этого, вычисляет вашу скорость. Теперь в теории мы могли бы у всех быть радарные пушки, установленные в наших машинах, стреляющие лучами в фонарные столбы и здания и ждут отражения назад — но это ужасно много хлопот! Нет ли более простого способа выяснить, как быстро мы идем?

Фото: Измерение скорости с помощью радара. Некоторые скоростные пушки используют LIDAR (отраженный лазерный свет) вместо радара (который использует отраженные радиоволны). Фото Лека Матео предоставлено ВВС США.

Что нам действительно нужно, так это выяснить, насколько быстро машина колеса крутятся. Если мы знаем, насколько велики колеса, мы можем тогда вычислить скорость довольно легко. Но как измерить колесо скорость вращения? Даже эта проблема непростая. Представьте, сколько труднее это должно было казаться на заре автомобилестроения, еще в 1902 года, когда немецкий инженер Отто Шульце изобрел первый практическое решение: вихретоковый спидометр.

Фото: Спидометры могут выглядеть как счетчики с подвижной катушкой (вольтметры, амперметры и т. д.), но они работают совершенно по-другому — используя вихревую энергию вихревых токов.

Рекламные ссылки

Механические (вихретоковые) спидометры

Вот что мы хотим от нашего спидометра. У нас есть машина колеса, вращающиеся с определенной скоростью, и мы хотим знать, с помощью простого указатель и циферблат, что это за скорость. Итак, нам нужно подключить вращая колеса к указателю каким-то хитрым способом. Даже это довольно сложно: колеса мчатся, но указатель, какой-то расстояние, просто щелкает вперед и назад. Как мы конвертируем непрерывное, вращающееся движение в прерывистое, мерцающее, указатель движение? Ответ заключается в использовании электромагнетизма!

Вал, вращающий колеса автомобиля, соединен с спидометр длинным гибким тросом из скрученных проводов. кабель немного похож на мини-карданный вал: если один конец кабеля вращается, как и другой, хотя кабель длинный и гнущийся. Верхним концом тросик входит в заднюю часть спидометра. Когда он вращается, он поворачивает магнит внутри корпуса спидометра в одинаковая скорость. Магнит вращается внутри полой металлической чашки, известной как чашка скорости, которая также может свободно вращаться, хотя и ограничена тонкая спираль из проволоки, известная как спираль. Однако магнит и чашки скорости не соединены вместе: они разделены воздухом. Чашка скорости прикреплена к стрелке, которая перемещается вверх и вниз по циферблату спидометра.

Работа: Примерно до 1960-х практически во всех спидометрах использовалась комбинация механической энергии и электромагнетизма. Небольшое колесо (красное), приводимое в движение диском (оранжевым), прикрепленным к одному из передних колес автомобиля (серое), крутило трос (зеленый), который змеился к спидометру (синий). В этом очень раннем экземпляре, датируемом 1904 годом, для перемещения иглы использовался «центробежный» механизм; более поздние конструкции перешли на электромагнетизм. Работа из патента США 765 841: Спидометр Джозефа В. Джонса, 26 июля 1919 г.04, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета добавлены для ясности).

Как все это работает? При вращении троса спидометра он поворачивается магнит с той же скоростью. Вращающийся магнит создает флуктуирующее магнитное поле внутри скоростного стакана и по законам электромагнетизм, то есть электрические токи текут внутри чашки, как хорошо. По сути, чашка скорости превращается в своего рода электричество. генератор. Но, в отличие от нормального генератора (тот, который производит электричество для вашего дома в электростанции), токи в Кубку скорости некуда деваться: не на чем нести их силу прочь. Так что потоки просто бесполезно плавают в завихрениях вихри — мы называем их вихревыми токами именно по этой причине. С это электрические токи, и они движутся в электрическом проводник внутри магнитного поля, другой закон электромагнетизма говорит, что они будут создавать движение. Как? Токи на самом деле заставляют чашку вращаться таким образом, что она пытается догнать вращающийся магнит. Но пружинка останавливает чашку от вращается очень далеко, так что вместо этого он просто немного поворачивается, вытягивая указатель вверх по циферблату, как он это делает. Чем быстрее едет машина, тем чем быстрее вращается кабель, чем быстрее вращается магнит, тем больше вихревые токи он генерирует, тем больше сила на чашке скорости, и тем больше он способен тянуть стрелку вверх по циферблату. Если вы не можете представить себе все это ясно, взгляните на небольшую анимацию ниже.

Как работают спидометры — более подробно

1. Когда двигатель проворачивается, карданный вал вращается, заставляя колеса вращаться.
2. Трос спидометра, приводимый в движение карданным валом, тоже крутится.
3. Трос вращает магнит с той же скоростью внутри чашки скорости. Магнит постоянно вращается в одном направлении (в данном случае против часовой стрелки).
4. Вращающийся магнит создает вихревые токи в чашке скорости.
5. Вихревые токи заставляют чашку скорости вращаться против часовой стрелки, пытаясь догнать магнит. Помните, что магнит и чашка скорости никак не соединены друг с другом — между ними находится воздух.
6. Волосяная пружина сжимается, удерживая чашу скорости так, чтобы она могла лишь немного повернуться.
7. Когда чашка скорости поворачивается, она поворачивает стрелку вверх по циферблату, указывая скорость автомобиля.

Другие механические спидометры

Фото: Центробежный регулятор, используемый в некоторых устаревших механических спидометрах и оборудовании для регулирования скорости.

Помимо вихревых токов и крутящихся тросов, изобретатели конца 19-го и начала 20-го века пробовали несколько других способов измерения скорости, используя изобретательные механические методы.

Были, например, спидометры регулятора, которые работали примерно как центробежные регуляторы (ограничители скорости) в паровых машинах с грузами, которые поднимаются выше по мере того, как ось вращается быстрее. Грузы были соединены с рычагом, который перемещал иглу вверх и вниз по циферблату, чтобы указать скорость.

В 1916 году компания Waltham запатентовала механизм с воздушной чашкой, аналогичный вихретоковой конструкции, но с парой заполненных воздухом чашек, обращенных друг к другу. Когда одна чашка вращалась, вращающийся внутри нее воздух притягивал воздух во второй соседней чашке, соединенной со стрелкой и волосяной пружиной, как в вихретоковом спидометре. Эта идея была разработана никем иным, как великим пионером в области электротехники и плодовитым изобретателем Николой Теслой.

Другие спидометры использовали электромагнетизм по-разному. Патент 1960-х годов Генри Магнуски из Motorola описывает спидометр, основанный на своего рода генераторе электроэнергии. построен вокруг оси автомобиля, который производит ток, пропорциональный скорости автомобиля, который управляет как спидометром, так и одометром (индикатором пробега). Заменив механический трос в традиционном спидометре на электрический, Магнуски придумал более надежный прибор, который также можно было бы использовать для автоматического контроля скорости.

Электронные спидометры

Фото: Существует довольно много приложений для спидометров для смартфонов, которые рассчитывают вашу скорость с помощью сигналов GPS (спутниковое позиционирование) (или другого местоположения телефона) (пройденное расстояние) и времени. Это полный спидометр для iPhone от Дэниела Дж. Переса. Приложения для Android включают GPS-спидометр, одометр и SpeedView.

Почти все спидометры, произведенные до 1980-х годов, работали с использованием вихретокового и тросового механизма, что очень похоже на оригинальную запатентованную конструкцию Шульце. Но есть недостатки. Во-первых, есть много механических деталей, которые изнашиваются (что делает их неточными). или внезапно потерпеть неудачу. Если тросик спидометра оборвется, вся штуковина моментально придет в негодность — и на это потребуется механик, чтобы сделать ремонт. Длинные тросы спидометра особенно непрактично, что всегда было проблемой для больших коммерческих транспортных средств, таких как грузовики и автобусы. Вихретоковые спидометры также далеко не идеальны для велосипедов, не в последнюю очередь потому, что они на руль большой спидометр не поместишь! И проблема не только в кабеле: может быть трудно прочитать обычный циферблат спидометра, если вы мчаться по автостраде, особенно ночью: вы действительно хотите оторвать взгляд от дороги, чтобы понять где стрелка на циферблате? Некоторые люди предпочитают видеть их скорость как простое число на хорошо освещенном цифровом дисплее.

Иллюстрация: Как работает электронный спидометр: 1) Магнит, подключенный к одному из колес (или, что более вероятно, к карданному валу, прикрепленному к одному из колес), вращается с высокой скоростью. 2) Каждый раз, когда он делает один полный оборот, он проходит мимо датчика Холла (или другого магнитного), и поле от магнита запускает датчик. 3) Схема усиливает сигналы датчика и преобразует их в мгновенную скорость и пройденное расстояние. 4) Цифровой дисплей на приборной панели действует как спидометр и одометр, одновременно отображая скорость и расстояние.

Электронные спидометры работают совершенно по-другому. Маленький магниты, прикрепленные к вращающемуся приводному валу автомобиля, проносятся мимо крошечных магнитные датчики (герконы или Датчики Холла) расположен рядом. Каждый раз, когда магниты проходят мимо датчиков, они генерируют кратковременный импульс электрического тока. Электронная схема подсчитывает, как быстро приходят импульсы, и преобразует это в скорость, отображается в электронном виде на ЖК-дисплее. Поскольку схема измеряет количество оборотов колеса, она также может вести подсчет того, как далеко вы путешествовали, удваивая как одометр (дальномер). Электронные спидометры также могут отображать скорость с помощью аналоговых указателей и циферблатов. традиционные вихретоковые спидометры: в этом случае электронный схема приводит в действие хорошо управляемый электродвигатель (называемый шаговым двигателем), который поворачивает указатель на соответствующий угол. Электронные спидометры более надежны и компактны, чем механические. датчики движения могут находиться на любом расстоянии от дисплея, который показывает вашу скорость, что делает подходят для любого вида транспорта от велосипеда до 40-тонного грузовика!

«Как быстро вы ехали, сэр?»
«Боюсь, офицер, но я довольно хорошо представляю, как моя машина это вычисляет. Это считается?».

Узнать больше

На этом сайте

• Вихретоковые тормоза (электромагнитные тормоза)
• Датчики Холла
• Законы движения
• Магнетизм
• Герконы
• Пружины

На других объектах

Исторический интерес

• Как работает спидометр: Popular Science, август 1959 г. Вот альтернативное объяснение из всегда превосходного журнала Popular Science, с изображением механизма спидометра лучше, чем то, что сделал я. Это также объясняет, как работают спидометры с подвижной полосой.
• Что вы должны знать о спидометре Шайлер Ван Дуйн. Popular Science, сентябрь 1941 г. Еще одна классическая статья с отличным рисунком спидометра в разрезе. Также несколько исторических фотографий того, как спидометры собирались на заводах. Наверное, сейчас все делают роботы!

Патенты

• Патент США 3,477,022: Схема управления электронным спидометром и одометром Пола Д. Ле Мастерса и др., General Motors Corporation. Выпущено 4 ноября 1969 г. Описывает современный спидометр и одометр на эффекте Холла.
• Патент США 3,477,022: Индикатор скорости автомобиля, одометр и система автоматического контроля скорости Генри Магнуски, Motorola. Выпущен 22 октября 1968 года. Спидометр, в котором используется своего рода электромагнитный генератор, встроенный вокруг оси автомобиля, что устраняет необходимость в длинном, механически сложном (и потенциально ненадежном) кабеле.
• Патент США 1 209 359: Индикатор скорости Николы Теслы, Waltham Watch, Co., 29 мая 1914 г. Вихретоковый спидометр или спидометр с воздушным сопротивлением, запатентованный одним из пионеров электромагнетизма.
• Патент США 1038016: Магнитный спидометр Джона К. Стюарта, 10 сентября 1912 г. Типичный вихретоковый спидометр.
• Патент США 765841: Спидометр Джозефа У. Джонса, 26 июля 1904 г. Простой механический спидометр начала 20 века.
• Патент США 765,841: Электрический одометр и индикатор скорости от WA Phillips. 19 апреля, 1892 г. Одометр и спидометр на основе центробежного регулятора.

Артикул

• Стоит ли использовать телефон вместо велокомпьютера? Мишель Артурс-Бреннан. Cycling Weekly, 9 октября 2018 г. Каковы плюсы и минусы использования телефона в качестве спидометра и одометра?
• Одометр помогает или мешает велопрогулке? Никола Брэди. The Guardian, 30 сентября 2011 г. Спидометры могут разочаровывать и демотивировать серьезных велосипедистов.
• GM превращает все ваше лобовое стекло в проекционный дисплей Тони Борроза. Wired, 17 марта 2010 г. Сколько времени пройдет, прежде чем спидометры будут регулярно проецироваться на наши ветровые стекла?
• Спидометры в метро: ухабистая жизнь, Ричард Перес-Пена. The New York Times, 21 августа 1995 г. Как нью-йоркское метро перешло с механических спидометров на радарные для большей безопасности. Интересная статья из архива Times.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2023. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подпишитесь на нас

Оценить эту страницу

Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2023) Спидометры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-speedometer-works.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Бибтекс

@misc{woodford_speedometer, автор = «Вудфорд, Крис», title = «Спидометры», publisher = «Объясните это», год = «2009», url = «https://www.explainthatstuff.com/how-speedometer-works.html», URL-адрес = «2023-03-24» }

Подробнее на нашем веб-сайте…

• Связь
• Компьютеры
• Электричество и электроника
• Энергия
• Машиностроение
• Окружающая среда


• Гаджеты
• Домашняя жизнь
• Материалы
• Наука
• Инструменты и инструменты
• Транспорт

↑ Вернуться к началу

Как использовать спидометр, чтобы определить, где находится ваша машина .

Но если вы когда-нибудь окажетесь в одном из них, вы можете использовать физику, чтобы сориентироваться.

Представим, что вы в машине без окон. Я знаю, что это безумие, но просто держись. Хоть окон и нет, но спидометр видно. Итак, вот вопрос. Можно ли узнать, сколько вы проехали, просто взглянув на спидометр? Это классическая физическая задача, и мы собираемся решить ее в реальной жизни. Будет весело.

Я начну с некоторых идеализированных ситуаций, чтобы мы могли понять, как решить эту проблему. Затем мы можем попробовать это на реальных данных — видео спидометра моей машины. Это будет реальная задача по физике.

Давайте начнем с простого случая, чтобы убедиться, что мы знаем, что происходит. Предположим, у меня есть автомобиль, движущийся с постоянной скоростью 10 метров в секунду в течение 5 секунд. Поскольку автомобиль движется с постоянной скоростью (в одном измерении), я могу записать следующее определение скорости:

Иллюстрация: Ретт Аллен

это количество времени (интервал времени). Если я алгебраически решу это для Δx, я получу:

Иллюстрация: Ретт Аллен

Самый популярный

При скорости 10 м/с и времени перемещения 5 секунд. Видите, это было просто. Вы, вероятно, могли бы сделать это в своей голове. Но подождите, есть еще один способ взглянуть на эту проблему. Что, если я создам график зависимости скорости от времени? Да, это был бы скучный график, но давайте все же сделаем это. Вот как это будет выглядеть.

Иллюстрация: Rhett Allain

Обратите внимание, что я заштриховал область между линией постоянной скорости и горизонтальной осью. Эта область представляет собой прямоугольник длиной 5 секунд и высотой 10 м/с. Итак, площадь под линией скорости составляет 50 метров — столько же, сколько и смещение выше. Это круто, правда? Хорошо, а как насчет другого примера?

Теперь у меня есть машина, которая стартует со скоростью 5 м/с, но увеличивается до 15 м/с за интервал времени в 7 секунд. В этом случае у него нет постоянной скорости, но есть средняя скорость. Средняя скорость будет просто начальной скоростью (я назову ее v ₁ ) и конечную скорость (v ₂ ) так, чтобы средняя скорость была просто суммой этих двух скоростей, деленной на 2 (вы знаете, среднее значение). Но это также было бы равно смещению, деленному на интервал времени.

Иллюстрация: Rhett Allain

Самый популярный

Используя начальные и конечные значения скорости, средняя скорость будет равна 10 м/конечной скорости. . Таким образом, за интервал времени в 7 секунд это будет перемещение на 70 метров. Но это по-прежнему работает с методом «площадь под кривой». Вот, проверьте.

Иллюстрация: Rhett Allain

Опять же, это смещение совпадает с площадью под кривой. Да, это трапеция, а не прямоугольник, но идея все равно работает. О, только будьте осторожны здесь. Ни один из этих методов не скажет вам положение автомобиля. Вместо этого они дают вам ИЗМЕНЕНИЕ позиции. Если вам нужна фактическая конечная позиция (например, значение по оси X), вам нужно знать положение объекта в начале движения.

Хорошо, я хочу найти смещение другим способом. Допустим, я разбил это движение на небольшие промежутки времени (пойду по 0,5 секунды). В течение этого короткого времени я могу представить, что автомобиль движется с постоянной скоростью, а затем просто найти пройденное расстояние как скорость (в начале временного интервала), умноженную на 0,5 секунды — это будет площадь маленького прямоугольника. за это короткое время. Затем я могу просто сложить площади всех этих маленьких прямоугольников. Вот как это будет выглядеть.

Иллюстрация: Rhett Allain

Самые популярные

Обратите внимание, что это не дает идеального значения для «площади под кривой», но это дает идеальное значение для «площади под кривой». На самом деле, если я выберу меньший временной интервал, я получу больше крошечных прямоугольников, которые будут даже лучшим приближением для фактического смещения. Хорошо, давайте на самом деле сделать это таким образом. Вот как это будет работать:

• Начните со значения полного смещения. Установите это значение равным нулю.
• Умножить текущую скорость на длину временного интервала. Это даст вам крошечное смещение для этого маленького прямоугольника.
• Добавьте это значение к общему смещению.
• Теперь перейдите к скорости в начале следующего временного интервала и повторите.

Это называется числовым интегрированием (поскольку оно похоже на интеграл в исчислении, только с числами). Именно так я и сделал (с Питоном), и он выдает смещение 67,5 метров (вместо 70 м), но близко. Итак, зачем вам это делать? Ну, а что, если я знаю только кучу значений скорости, и у меня нет непрерывно возрастающей скорости? В этом случае лучше всего просто получить значения скорости и вычислить крошечные смещения, а затем сложить их. Это то, что произошло бы, если бы у меня были данные о реальной скорости реального автомобиля.

Вот как это будет работать. Я собираюсь установить видеокамеру, которая будет смотреть на мой спидометр, чтобы записывать скорость как функцию времени. Затем я воспользуюсь числовым интегрированием, чтобы найти смещение и выяснить, как далеко я зашел. Но как я узнаю, прав ли я? Вот почему я также запишу движение моего дрона, летящего надо мной. Это будет здорово.

Хорошо, есть небольшая проблема. Вот мой спидометр:

Фотография: Rhett Allain

Самые популярные

Я могу использовать анализ видео (моё любимое приложение для этого — Tracker Video Analysis), чтобы отметить положение стрелки спидометра в каждом кадре видео. Я могу получить время на основе номера кадра и частоты кадров (каждый кадр равен 0,033 секунды), но как насчет фактической скорости? С этим аналоговым спидометром мне придется измерять угловое положение стрелки, а затем преобразовывать его в реальную скорость. Это не супер сложно, но это то, что я должен сделать. При этом я получаю следующие данные о скорости и времени.

Иллюстрация: Rhett Allain

Чтобы было интересно, я начал с отдыха и увеличил скорость. Затем я замедлился и снова ускорился. Вы знаете… для развлечения. Теперь о численном расчете. Вместо того, чтобы просто находить общее перемещение, я могу построить график кумулятивной суммы расстояний после каждого небольшого интервала времени. При этом я получу график зависимости позиции от времени. Это то, что я получаю. О, бонус — это реальный код с данными и вычислениями. Просто щелкните значок карандаша, и вы сможете увидеть (и отредактировать) код Python.

Я очень доволен тем, как все получилось. Но ключевой тест заключается в том, чтобы увидеть, согласуется ли это с фактическим положением автомобиля. Вот вид с дрона.

Самые популярные

Теперь я снова могу использовать Tracker Video Analysis, чтобы получить фактическое положение автомобиля в зависимости от времени. Когда я строю расчетную позицию по сравнению с позицией, используя данные дрона, я получаю это (вот код с данными, если вам это нужно):

Иллюстрация: Ретт Аллен

Да, здесь есть пара вопросов. Как-то сложно точно синхронизировать видео со спидометра и видео с дрона. Может быть, у меня должна была быть большая вспышка света, которую вы могли бы видеть в обоих видах. Но это означает, что две приведенные выше кривые положения начинаются в несколько разное время. Другая проблема в том, что машина ушла из поля зрения дрона еще до окончания движения — значит, данных со спидометра больше.

В целом, два графика имеют одинаковую форму. Я очень доволен результатом. Так да. Вы можете определить положение автомобиля, просто взглянув на спидометр. Что ж, это работает, только если машина движется по прямой, так как у меня не будет данных о направлении поворотов. Я предполагаю, что следующим шагом будет запись данных об ускорении и посмотреть, смогу ли я создать график положения.