Спидометр. виды и устройство. погрешность и особенности

Погрешность одометров

Когда говорили о погрешности спидометров, указали, что она может составлять 10% и даже превышать этот показатель. У одометров тоже есть свои пределы точности. В зависимости от типа устройства и износа автомобиля, погрешность может быть и 2%, и 10%. Это не является большой проблемой, так как значительное влияние на износ деталей и работоспособность машины оказывает пробег в десятки, а, иногда, и в сотни тысяч километров.

Думается, что любому ясно, что самыми точными приборами являются современные цифровые одометры. Их погрешность составляет порядка 2% от реального. И это лишь при длительной эксплуатации автомобиля, и больших пробегах. Хотя это может и не быть виной разработчиков, или самого измерительного устройства. Ведь движение может фиксироваться, когда автомобиль стоит, а его колеса крутятся. Так, например, бывает при пробуксовывании или во время стендовых испытаний.

Электромеханические одометры, за счет своего гибридного устройства, опережают механические приборы, но уступают цифровым. Точность их показаний может отклоняться на 5%. Устаревшие, механические одометры, даже не в самом плохом состоянии, могут ввести в заблуждение на количество пройденных километров, сопоставимое с 7–10% от реального пробега.

Работа электромеханического спидометра

Устройства с подобным принципом работы более популярны, особенно в отечественном автопроме. Конфигурации их – разные. Суть работы остаётся неизменной и схожа с механическими аналогами, имеется датчик скорости и сам счётный узел. Отличается лишь особенность реализации функций.

В электромеханических устройствах применяются такие датчики:

• обычные шестерёнчатые, соединённые со вторичным валом коэффициента полезного действия и приводом левого колеса;
• импульсные, работающие на основе эффекта Холла;
• индукционные;
• комбинированные.

Скоростные узлы бывают модифицированными, магнитоиндукционными с используемой индикацией магнитоэлектрических приборов. Работают в комплекте с шестерёнчатым датчиком скорости автомобиля. Точными считают счётные узлы с основой электронного блока и обеспечиваемой индикацией с применением миллиамперметра. Они функционируют совместно с комбинированными и электронными датчиками.

Ещё одна хорошая статья: Датчик детонации: что это такое, где находится, назначение, принцип работы, признаки неисправности

В модифицированных системах измерение обеспечивается с использованием специальной микросхемы или датчика, устанавливающего сигнал и преобразующего его электронным блоком, передавая показания на приборы. Величина силы тока пропорциональна скорости автомобиля, в этой зависимости и находится стрелка устройства. В скоростных узлах, блок перерабатывает сигнал, полученный датчиком скорости. Принцип проведения индикации сохраняется.

Виды спидометров

Несмотря на большое разнообразие автомобильных спидометров, основная классификация состоит в их делении по таким признакам:

• используемый метод измерения;
• тип индикатора.

Существующие виды можно разделить на 3 большие группы: механические, электромеханические и электронные. При этом, чтобы понять какую скорость переменного движения показывает спидометр автомобиля и как обеспечиваются измерения, надо разобраться со спецификой его работы и обработки данных.

По способу измерения

В зависимости от принципа работы, точной является следующая классификация. Автомобильные спидометры делят на:

1. Хронометрические. Функционирование основано на одновременном использовании одометра и часов. Заложена формула, при котором расстояние делится на затраченное время. По законам физики, так считается скорость.
2. Центробежный. Вращательная манжета плеча регулятора, фиксируемая пружиной, прокручивается совместно со шпинделем и отходит в стороны центробежной силой. Расстояние отклонения равняется интенсивности движения.
3. Вибрационный. Резонанс колебаний рамы или подшипника провоцирует вибрацию градуируемых с периодичностью, соизмеримой с числом вращений колёс.
4. Индукционный. Включает систему постоянных магнитов, совмещённых во вращении с приводным шпинделем. При работе мотора и прокручивании колёс производятся вихревые токи в установленном магнитном поле. В движение вовлекается диск, регулируемый пружиной. Стрелочный механизм отображает скорость движения на приборах контроля.
5. Электромагнитный. Производит сигналы, а его привод перемещается в соответствии с их числом.
6. Электронный. Механическую связь обеспечивают импульсы тока, передаваемые при каждом обороте шпинделя. Информация поступает на встроенный счётчик, определяющий частоту в соответствии с фиксированным промежутком времени. Дальше данные преображаются в показания скорости и переводятся на панель управления авто.

По типу индикации

В зависимости от применяемого способа индикации, автомобильные спидометры делят на аналоговые (механические) и цифровые. У первого типа стрелка контрольного прибора напрямую связана с валом редуктора, передающим количество оборотов колёс. Интенсивность работы зависит от движения автомобиля. По типу аналоговые автомобильные спидометры бывают стрелочными, ленточными и барабанными. Разница между ними состоит в способе передачи показаний на спидометр автомобиля. При производстве современных машин используют только стрелочный тип.

Ещё одна хорошая статья: Лонжерон автомобиля: что это такое, сколько их в авто, как выглядит, где находится, для чего нужен, фото + видео

Цифровой прибор «выигрывает» при сравнении с механическим индикатором. Основное его преимущество – способность отражать важную информацию, обеспечивая достаточную точность. Скорость на дисплее отображается в цифровом эквиваленте, а водитель при помощи показаний одометра может оценивать пробег автосредства за сутки или за конкретную поездку.

Новые модели машин дополнительно оснащены звуковым сигналом, проявляющимся в виде назойливого писка, напоминающим водителю, что нужно уменьшить давление на педаль газа. При этом такой спидометр показывает скорость с задержкой, потому что электроника «думает». Результат – заметное снижение точности при изменении ритма езды.

Погрешности приборов

Даже электронный одометр имеет неточности. Их невозможно исключить, поэтому принято учитывать определённые стандарты, допускающие предел этого значения. К примеру, на механическом приборе погрешность не должна превышать 5%-15%.

Ошибки устройства объясняется наличием различных зазоров, слабостью троса, плохим сцеплением и слабыми пружинами. Больше погрешностей выдаёт механический одометр, цифровой — гораздо меньше, ведь имеется возможность считывать показания микроконтроллёра, датчика.

Погрешность бывает и на спидометре, рассчитывающим скорость автомобиля. Идеально точную информацию прибор вывести просто неспособен, так как скорость зависит от нескольких составляющих: вращения колеса, его диаметра и т. д.

Интересно будет проследить за погрешностями прибора на разных скоростных режимах.

1. 60 км/ч — погрешностей почти не бывает.
2. 110 км/ч — погрешность составляет 5-10 км/ч.
3. 200 км/ч — среднее значение доходит до 10%.

Ещё погрешность варьируется согласно следующим моментам.

На автомобилях с передним приводом погрешность проявляется, чуть ли, не на каждом повороте. Причина — спидометр интегрирован с одним колесом. Из-за этого поворот влево снижает показания, вправо — увеличивает их.
На погрешность влияет нестандартный размер колёс

Разница в 1 см увеличивает погрешность до 2,5%.
Немаловажное значение имеет диаметр резины. При малейшем несоответствии со стандартом показания спидометра занижаются или завышаются.
Влиять на погрешность может давление в шинах и износ протектора

К примеру, если колесо плохо накачено, это приводит к занижению показателей максимальной скорости.

Наиболее точные показания даёт, как и говорилось, только цифровой девайс или устройство, подключённое к GPS-навигатору. Преимущества спутникового позиционирования трудно недооценить. Современные системы демонстрируют точную скорость транспортного средства без каких-либо погрешностей.

Стандартный спидометр помечен шкалой в 10 км/ч, а его стрелка дёргается на ухабах. Он может лишь завышать показания, но не занижать. В противном случае дорожная обстановка будет ложно оценена, и возникнет аварийная ситуация. Например, если будет показываться 100 км/ч вместо реальных 120 км/ч.

Несколько слов о погрешностях, связанных с размерами шин. Тут вступает в силу сама конструкция спидометра. Он состоит из двух приборов, объединённых в едином корпусе. Один прибор измеряет скорость, другой — показывает пробег автомобиля. Так они и называются: скоростным и счётным узлами.

Теперь конкретно: если автомобиль обут в резину, порядком поношенную, спидометр будет завышать показания, так как вступает в силу система градации через каждые 10 км/ч и закон округления чисел, используемый в одометрах.

Виды спидометров

Есть большое разнообразие АС, всех их классифицируют на виды по:

• методу измерения;
• типу индикатора.

По способу измерения

Классификация спидометров автомобилей по принципу работы:

Вид АС	Принцип работы
Хронометрический	Гибрид одометра и часов – пройденное расстояние разделяется на затраченное время. В результате получается скорость движения транспортного средства.
Центробежный	Плечо регулятора, удерживаемое пружиной, вращается вместе со шпинделем и отбрасывается в стороны центробежной силой. При этом расстояние смещения пропорционально скорости.
Вибрационный	Прибор данного типа используется для транспортных средств, которые быстро вращаются. Механический резонанс колебаний рамы или подшипников машины приводит к вибрации градуированных язычков с частотой, соответствующей числу оборотов транспортного средства.
Индукционный	Состоит из системы постоянных магнитов, вовлечённых во вращательное движение вместе с приводным шпинделем. Он производит вихревые токи в установленном в магнитном поле диске. Происходит привлечение во вращательное движение диска, которое ограничивается специальной пружиной. Скорость указывает стрелка, соединённая с ним.
Электромагнитный	Датчик быстроты движения подаёт электросигналы, а сам привод «девайса» перемещается в соответствии с количеством сигналов.
Электронный	Датчик вырабатывает импульс тока за каждый оборот шпинделя. Сигналы поступают на счетчик, который подсчитывает их за фиксированный промежуток времени. Далее информацию обрабатывает микропроцессор, где происходит ее конвертирование в показания скорости, которая визуализируется на панели управления автомобиля.

По типу индикатора

По способу визуализации данных спидометры делятся на:

• аналоговые, или механические;
• цифровые.

Аналоговый

Схема работы универсального аналогового АС:

• стрелка спидометра связана с валом редуктора;
• последний в свою очередь получает привод от вращающихся колёс.

Интенсивность движения вала редуктора пропорциональна быстроте вращения колес. Поэтому именно этот узел наиболее достоверно отображает скорость автомобиля.

В таблице представлены разные аналоговые спидометры:

Тип	Описание
Стрелочный	Скорость указывает стрелка, которая движется на полукруглом циферблате.
Ленточный	Интенсивность хода автомобиля показывает лента, проходящая мимо делений на горизонтально размеченной шкале.
Барабанный	Деления прибора находятся на барабане – при его вращении цифры появляются в окошке, отображая скорость.

Из всех типов аналоговых спидометров в современных автомобилях используется только стрелочный.

Цифровой

Особенности цифрового АС:

• имеет наивысшие показатели точности;
• индикатор – дисплей, отображающий скорость в цифровом эквиваленте;
• на экране водитель может посмотреть суточный и суммарный пробег;
• имеет сигнализацию, которая срабатывает при превышении установленного предела скорости движения транспортного средства.

Основным недостатком цифрового автомобильного спидометра является задержка показаний. В результате некорректно отображаются данные при смене скорости.

Наглядно, как работает цифровой автомобильный спидометр с использованием IPHONE 4 можно посмотреть на видео, снятым каналом videoSPBLIFE.

На фото представлены разные виды АС:

Цифровой

Стрелочный

Ленточный

Барабанный

Погрешность одометра

Всем известно, что любые современные приборы в своей работе имеют какие-либо неточности. Существуют некоторые стандарты, допускающие погрешности. У механических девайсов, к примеру, допускается этот показатель в 5%. Если транспортное средство эксплуатируется в каких-либо жестких условиях, то цифра эта может увеличиваться до 15%. В таких случаях идет скидка на износ различных деталей, узлов транспортного средства (например, пробуксовку). Формально в этом случае происходит вращение колес (якобы происходит движение), но ведь путь в километрах не увеличивается.

Читать также: Лада веста радиус колес

Определенную погрешность в работе может показывать и одометр, и спидометр (разница между этими приборами теперь понятна). Также на показания прибора влияют различные зазоры, ослабление троса, плохое сцепление, слабые пружины. Электромеханические девайсы считывают сигналы, которые указывает контроллер скорости за определенный промежуток времени. В этих случаях погрешность более низкая, точность выше. Автомобили с электромеханическими приборами, даже очень старые, редко выдают погрешность более 5%. Цифровые приборы самые точные, здесь не задействованы механические связи. Если такие девайсы имеют погрешность, то это напрямую связано с износом колес.

Устройство и принцип работы

Основные разновидности приборов:

• с механическим способом измерения и передачи сигнала;
• с электронным датчиком и проводной схемой коммутации;
• электронные с механическим приводом одометра.

Механический спидометр

Оборудование связано с редуктором гибким тросом в оболочке. При движении автомобиля крутящий момент передается на вращающийся намагниченный диск, расположенный внутри алюминиевой плоской катушки, соединенной со стрелкой. Узлы установлены на подшипниках скольжения, не требующих смазки или обслуживания на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля. Поверх катушки предусмотрен стальной экран, обеспечивающий защиту от внешних электромагнитных помех (например, от работающей системы зажигания).

После начала движения вращающийся магнит наводит вихревые токи в катушке, взаимодействующие с постоянным полем и приводящие к отклонению стрелки. В конструкции предусмотрена спираль, удерживающая стрелку в требуемом положении.

Угол отклонения индикатора зависит от частоты вращения постоянного магнита и скорости движения автомобиля. Одновременно работает редуктор для привода механического счетчика пробега, частота вращения барабанов настраивается на заводе под характеристики трансмиссии автомобиля.

В конструкции счетного узла используют червячный механизм, обеспечивающий повышенное передаточное соотношение при небольших габаритах. Редуктор заполнен специальной смазкой, инертной к перепадам температуры. Задняя часть спидометра закрыта пластиковым или металлическим кожухом с резьбовой втулкой для крепления троса. Спереди установлено плоское либо фасонное стекло, в корпусе предусмотрены гнезда для монтажа ламп накаливания системы подсветки.

Ряд производителей применял ленточные приборы: диск вращал бобину, обеспечивая смещение пленки красного цвета относительно неподвижной шкалы. При снижении скорости катушка возвращалась назад под воздействием усилия спиральной пружины. Подобный спидометр использовался на ранних сериях машины ГАЗ-24 «Волга». В 30-х гг. встречались приборы с подвижным 2-цветным барабаном и фиксированной шкалой с прямоугольным окном.

Электронный спидометр

Прибор работает с датчиком, установленным в коробке передач и определяющим скорость вращения вторичного вала. Контроллер спидометра получает дополнительную информацию от тахометра, некоторые производители автомобилей заносят в память допустимые размерности шин, снижая погрешность измерения.

Между датчиками и комбинацией приборов отсутствует механическая связь, сигналы передаются по кабелям. Для корректировки показаний одометра необходимо подключение компьютера, на простых моделях пробег накручивают «моталкой», имитирующей сигнал от КПП.

Электромеханический спидометр

Оборудование отличается применением счетчика пробега с приводом от шагового электродвигателя, получающим информацию от сенсора на картере коробки скоростей или ШРУС переднего левого колеса. Для отправки сигнала о скорости автомобиля используют электропроводку либо тросовый привод. Импульс от вращающегося магнита преобразуется микросхемой, усиливается и подается на ввод миллиамперметра, связанного со стрелкой индикации скорости. Если трос не предусмотрен, то микроконтроллер обрабатывает информацию от сенсора, а затем транслирует на миллиамперметр.

Для привода электромеханических измерителей скорости используют датчики:

• механического типа, состоящие из набора шестерен;
• импульсные, оборудованные чувствительным элементом, работающим на базе эффекта Холла;
• индукционные, формирующие сигнал на основе эффекта электромагнитной индукции;
• комбинированные, состоящие из механического узла на коробке и дополнительных электронных сенсоров, повышающих точность измерения.

Вне зависимости от типа датчика, в электромеханических приборах используют механические одометры. Барабаны вращает шаговый электродвигатель, питание подается от микросхемы. За счет электроники повышена точность измерения.

Виды спидометров для велосипеда, конструкция, плюсы и минусы

Виды спидометров:

• Беспроводной.
• Электронный.
• Механический.

Каждый имеет свои преимущества и недостатки.

Механический спидометр

Механические спидометры уже давно не пользуются былой популярностью. Им на смену пришли электронные велокомпьютеры. Тем не менее некоторым велосипедистам нравятся винтажные модели.

Сначала детально рассмотрим конструкцию.

Устройство состоит из таких конструктивных элементов:

• корпус;
• тросик;
• приводное колесико.

Чаще всего такие устройства устанавливают на шоссейные велосипеды. Устанавливать приборы на горные велосипеды не рекомендуется, потому что при попадании грязи, пыли или песка устройство быстро выходит из строя.

Главное — правильно установить механический спидометр. Покрышка должна контактировать с приводным колесиком. Для этого необходимо правильно его установить. Должен быть чистый контакт. При этом нельзя придавливать приводное колесико к резине. Вследствие чего может уменьшаться скорость движения.

Трос необходимо правильно натянуть. При этом нельзя закручивать трос.

К недостаткам относятся:

• Если на велосипеде установлены деформированные колёса, тогда устройство работать не будет.
• Нельзя сохранять информацию.
• Неправильная установка прибора приводит к постоянному притормаживанию.
• Нельзя пользоваться на проселочных дорогах. Потому что при попадании грязи устройство выйдет из строя.
• Прибор нужно периодически смазывать.

К преимуществам относятся:

• Надежность и доступность.
• Стоимость.
• Работает без батареек.

Электронная модель

Электронный спидометр — это специальный измерительный прибор.

Он предназначен для разных целей:

• текущее время;
• время в пути;
• пробег;
• скорость;
• максимальная и средняя скорость;
• давление и т. д.

Рассмотрим конструкцию. Электронный спидометр состоит из таких основных компонентов:

1. Основной блок. Это специальный прибор. Как правило, он устанавливается на руль. Батарейки используются в качестве источника питания.
2. Способы соединения. Обязательным условием является регулярная замена аккумулятора.
3. Датчик каденса. Магнит устанавливается на шатун. А на раму монтируется датчик скорости.
4. Датчик колеса. Этот датчик устанавливается на вилку.

Велокомпьютеры делятся на базовые и продвинутые модели. Они отличаются между собой по количеству функций.

К преимуществам относятся:

• Демократичная стоимость.
• Отлично подходят для новичков.

К недостаткам относятся:

• Небольшое количество функций.
• Провода подвержены износу.
• Такое устройство работает только в закрепленном положении.

Принцип работы устройство весьма прост. Прибор подсчитывает сигналы от разных датчиков за определенный промежуток времени.

Рассмотрим подробнее самые популярные функции электронного спидометра:

1. Только самые дорогие модели оснащены такой опцией. Такая функция позволяет быстро определять местоположение.
2. Пульсометр. В комплект поставки входит специальный датчик, который измеряет пульс. Такая функция поможет предотвратить перетренированность.
3. Альтиметр. Такая функция будет актуальна при горных походах.
4. Каденс. Каденс позволяет определять уровень нагрузки.
5. Два велосипеда. Можно пользоваться прибором на двух велосипедах.
6. Термометр. На экране отображается уровень влажности и температура.
7. Секундомер.
8. Часы.
9. Одометр. На экране устройства отображается общий километраж.
10. Максимальная скорость.
11. Средняя скорость.
12. Текущая скорость.

Беспроводной велокомпьютер

Беспроводной велокомпьютер — это современная система контроля. Главным отличием беспроводного велокомпьютера от проводного является способ соединения. Сигнал передается через специальный радиоканал. Батарейки используются в качестве элементов питания.

Беспроводные велокомпьютеры пользуются большой популярностью среди экстремалов и путешественников.

Рассмотрим самые популярные функции:

1. Скорость (максимальная, средняя и текущая).
2. Часы и секундомер.
3. Влагозащита.
4. Синхронизация с ПК.
5. Альтиметр и каденс.
6. Подсветка.
7. Пульсометр.
8. Расчёт времени круга.

К преимуществам относятся:

• Высокие показатели прочности. Используется надежное крепление, поэтому повредить устройство достаточно сложно.
• Информация сохраняется в памяти.
• Устройство подходит как для новичков, так и профессиональных спортсменов.
• Большое количество функций.
• Устройство не нужно смазывать.
• При необходимости устройство можно снять с крепления.
• Передача информации осуществляется без проводов.

К недостаткам относятся:

• Некоторые модели не имеют подсветку.
• Только в дорогих моделях есть GPS.
• Высокая стоимость.
• Регулярно нужно менять батарейки.
• Богатый комплект поставки включает в себя всё необходимое.
• К каждому датчику нужно устанавливать элементы питания.

Принцип работы спидометра автомобиля

Основные составные элементы механического спидометра:

• шестерёнчатый датчик скорости автомобиля;
• гибкий вал, транслирующий вращение на приборы;
• скоростной узел спидометра (сам прибор);
• счётный узел, обеспечиваемый отсчёт пройденных километров.

За основу механического спидометра взят магнитоиндукционный узел, включающий постоянный магнит, прикреплённый на приводном валу, катушку в виде алюминиевого цилиндра. Последний элемент прикреплён к оси и фиксируем стрелкой. Сам центр поддерживается подшипником и имеет сообщение с цилиндрической пружиной. Верх катушки закрыт экраном из металла. Он необходим для защиты от ложных значений при контакте с магнитными полями.

В коробке передач выходной шкив имеет шестерню, которая вращается с ним. Эта шестерня напрямую связана с тросиком привода механического спидометра.

Принцип работы скоростного узла прямо связан с эффектом магнитной индукции. Что измеряет спидометр автомобиля в физике: образованные вихревые токи немагнитного материала. Они возникают при вращении катушки, в результате чего она отклоняется на определённый угол. Он зависит именно от скорости, следовательно, чем быстрее происходит вращение, тем сильнее наклон.

Откуда осуществляется привод спидометра на автомобиле? Крутящий момент на магнит передаётся посредством датчика скорости на сообщённый с ним гибкий вал. Сам прибор — это соединение шестерёнок, прикреплённых на ведущем валу коробки передач. Такая связь обеспечивает получение показаний с минимальной погрешностью за счёт прямой зависимости от скорости вращения ведущих колёс.

Перейдём к тому, как работает электромеханический автомобильный спидометр.