Mekanisk och elektronisk hastighetsmätare. Enhet och funktionsprincip
Det är ingen slump att hastighetsmätaren är placerad på den mest framträdande platsen på bilens instrumentbräda. När allt kommer omkring visar den här enheten hur snabbt du kör och låter dig kontrollera efterlevnaden av den tillåtna hastighetsgränsen, vilket direkt påverkar trafiksäkerheten. Låt oss inte glömma hastighetsböter, som kan undvikas om du med jämna mellanrum tittar på hastighetsmätaren. Dessutom, på landsvägar med hjälp av denna enhet, kan du spara bränsle om du håller den optimala hastigheten vid vilken bränsleförbrukningen är minimal.
Den mekaniska hastighetsmätaren uppfanns för över hundra år sedan och används fortfarande i stor utsträckning i fordon idag. Sensorn här är vanligtvis ett kugghjul som griper in i ett speciellt kugghjul på sekundäraxeln. I framhjulsdrivna fordon kan sensorn placeras på drivhjulens axel och i fyrhjulsdrivna fordon i växellådan.
Som hastighetsindikator (6) på instrumentbrädan används en pekanordning, vars funktion är baserad på principen om magnetisk induktion.
Överföringen av rotation från sensorn (1) till hastighetsindikatorn (egentligen hastighetsmätaren) utförs med hjälp av en flexibel axel (kabel) (2) från flera tvinnade stålgängor med en tetraedrisk spets i båda ändar. Kabeln roterar fritt runt sin axel i en speciell plastskyddsmantel.
Ställdonet består av en permanentmagnet (3), som är monterad på en drivkabel och roterar med den, och en aluminiumcylinder eller skiva (4), på vars axel hastighetsmätarnålen är fixerad. Metallskärmen skyddar strukturen från effekterna av externa magnetfält, som kan förvränga enhetens avläsningar.
Rotationen av en magnet inducerar virvelströmmar i ett icke-magnetiskt material (aluminium). Interaktion med magnetfältet hos en roterande magnet gör att aluminiumskivan också roterar. Förekomsten av en returfjäder (5) leder dock till att skivan, och med den pekarens pil, endast roterar genom en viss vinkel proportionell mot fordonets hastighet.
En gång försökte vissa tillverkare använda tejp- och trumtypindikatorer i mekaniska hastighetsmätare, men de visade sig inte vara särskilt bekväma, och de övergavs så småningom.
Trots enkelheten och kvaliteten hos mekaniska hastighetsmätare med en flexibel axel som drivning ger denna design ofta ett ganska stort fel, och själva kabeln är det mest problematiska elementet i den. Därför håller rent mekaniska hastighetsmätare gradvis på att bli ett minne blott och ger plats för elektromekaniska och elektroniska enheter.
Den elektromekaniska hastighetsmätaren använder också en flexibel drivaxel, men den magnetiska induktionshastighetsenheten i enheten är anordnad annorlunda. Istället för en aluminiumcylinder installeras här en induktor, i vilken en elektrisk ström genereras under påverkan av ett föränderligt magnetfält. Ju högre rotationshastigheten för permanentmagneten är, desto större ström flyter genom spolen. En pekare milliammeter är ansluten till spolens terminaler, som används som en hastighetsindikator. En sådan enhet låter dig öka avläsningarnas noggrannhet jämfört med en mekanisk hastighetsmätare.
I en elektronisk hastighetsmätare finns det ingen mekanisk koppling mellan hastighetssensorn och enheten i instrumentbrädan.
Enhetens höghastighetsenhet har en elektronisk krets som behandlar den elektriska pulssignalen som tas emot från hastighetssensorn genom ledningarna och matar ut motsvarande spänning till dess utgång. Denna spänning appliceras på en rattmilliameter, som fungerar som en hastighetsindikator. I mer moderna enheter styr steppern ICE pekaren.
Som hastighetssensor används olika enheter som genererar en pulsad elektrisk signal. En sådan anordning kan till exempel vara en pulsinduktiv sensor eller ett optiskt par (ljusemitterande diod + fototransistor), där bildandet av pulser sker på grund av avbrott i ljuskommunikationen under rotation av en slitsad skiva monterad på en axel.
Men kanske de mest använda hastighetssensorerna, vars funktionsprincip är baserad på Hall-effekten. Om du placerar en ledare genom vilken en likström flyter i ett magnetfält, uppstår en tvärgående potentialskillnad i den. När magnetfältet ändras ändras också storleken på potentialskillnaden. Om en drivskiva med en slits eller kant roterar i ett magnetfält får vi en impulsförändring i den tvärgående potentialskillnaden. Frekvensen på pulserna kommer att vara proportionell mot rotationshastigheten för masterskivan.
Att visa hastighet istället för en pekare Det händer att en digital display används. Men ständigt växlande siffror på hastighetsmätaren uppfattas sämre av föraren än pilens mjuka rörelse. Om du anger en fördröjning kan det hända att den momentana hastigheten inte visas helt exakt, särskilt under acceleration eller retardation. Därför råder fortfarande analoga pekare i hastighetsmätare.
Trots de ständiga tekniska framstegen inom bilindustrin, noterar många att noggrannheten i hastighetsmätaravläsningarna fortfarande inte är särskilt hög. Och detta är inte frukten av enskilda förares överaktiva fantasi. Ett litet fel har medvetet fastställts av tillverkare redan vid tillverkningen av enheter. Dessutom är detta fel alltid i den stora riktningen, för att utesluta situationer när hastighetsmätaravläsningarna under påverkan av olika faktorer kommer att vara lägre än bilens möjliga hastighet. Detta görs så att föraren inte av misstag överskrider hastigheten, styrt av felaktiga värden på enheten. Förutom att säkerställa säkerheten driver tillverkarna också sitt eget intresse – de försöker utesluta stämningar från missnöjda förare som fått böter eller råkade ut för en olycka på grund av falska hastighetsmätare.
Hastighetsmätarnas fel är som regel icke-linjärt. Den är nära noll vid cirka 60 km/h och ökar gradvis med hastigheten. Vid en hastighet på 200 km/h kan felet nå upp till 10 procent.
Andra faktorer påverkar också avläsningarnas noggrannhet, till exempel de som är associerade med hastighetssensorer. Detta gäller särskilt för mekaniska hastighetsmätare, där växlarna gradvis slits ut.
Ofta introducerar ägarna av bilarna själva ett ytterligare fel genom att ställa in storleken som skiljer sig från den nominella. Faktum är att sensorn räknar varvtalen på växellådans utgående axel, som är proportionella mot hjulens varv. Men med en reducerad däckdiameter kommer bilen att färdas en kortare sträcka i ett varv på hjulet än med däck av nominell storlek. Och det betyder att hastighetsmätaren kommer att visa en hastighet som är överskattad med 2 ... 3 procent jämfört med den möjliga. Att köra med underpumpade däck har samma effekt. Att installera däck med ökad diameter, tvärtom, kommer att orsaka en underskattning av hastighetsmätaravläsningarna.
Felet kan visa sig vara helt oacceptabelt om man istället för en vanlig installerar en hastighetsmätare som inte är designad för att fungera i just den här bilmodellen. Detta måste beaktas om det blir nödvändigt att byta ut en felaktig enhet.
Vägmätaren används för att mäta tillryggalagd sträcka. Det ska inte förväxlas med hastighetsmätaren. Det är faktiskt två olika enheter, som ofta kombineras i ett fall. Detta förklaras av det faktum att båda enheterna som regel använder samma sensor.
Vid användning av en flexibel axel som drivning utförs överföringen av rotation till vägmätarens ingående axel genom en växellåda med ett stort utväxlingsförhållande - från 600 till 1700. Tidigare användes en snäckväxel, med vilken växlar med siffror roterade. I moderna analoga vägmätare styrs hjulens rotation av stegmotorer.
Allt oftare kan du hitta enheter där bilens körsträcka visas digitalt på en flytande kristallskärm. I det här fallet dupliceras information om tillryggalagd sträcka i motorstyrenheten, och det händer i bilens elektroniska nyckel. Om du lindar upp en digital vägmätare programmatiskt kan en förfalskning helt enkelt upptäckas genom datordiagnostik.
Om det finns problem med hastighetsmätaren, bör de under inga omständigheter ignoreras, de måste åtgärdas omedelbart. Det handlar om din och andra trafikanters säkerhet. Och om orsaken ligger i en felaktig sensor, kan det också uppstå problem, eftersom motorstyrenheten kommer att reglera driften av enheten baserat på felaktiga hastighetsdata.
