Механічний та електронний спідометр. Пристрій та принцип роботи

В статті:

• Будова та робота механічного спідометра
• У чому відмінність електромеханічного приладу
• Особливості електронного спідометра
• Звідки береться похибка свідчень
• Що таке одометр

Спідометр не випадково знаходиться на самому видному місці панелі приладів автомобіля. Адже цей пристрій показує, наскільки швидко ви їдете, і дозволяє контролювати дотримання допустимого швидкісного режиму, від чого залежить безпека дорожнього руху. Не забудемо також про штрафи за перевищення швидкості, яких можна уникнути, якщо періодично поглядати на спідометр. Крім того, на заміських трасах за допомогою даного приладу можна заощаджувати пальне, якщо підтримувати оптимальну швидкість, при якій витрата палива мінімальна.

Будова та робота механічного спідометра

Механічний вимірювач швидкості був винайдений понад сто років тому і досі широко застосовується у транспортних засобах. Датчиком тут зазвичай служить шестерня, що має зачеплення зі спеціальною шестернею на вторинному валу коробки передач. У машинах з переднім приводом датчик може розташовуватись на осі провідних коліс, а у повнопривідних – у роздавальній коробці.

Як покажчик швидкості (6) на панелі приладів використовується стрілочний прилад, робота якого заснована на принципі магнітної індукції.

Передача обертання від датчика (1) на покажчик швидкості (власне спідометр) здійснюється за допомогою гнучкого валу (тросика) (2) з кількох кручених сталевих ниток з чотиригранним наконечником на обох кінцях. Тросик вільно обертається навколо своєї осі у спеціальній пластиковій захисній оболонці.

Виконавчий механізм складається з постійного магніту (3), який насаджений на приводний трос і обертається разом з ним, і алюмінієвого циліндра або диска (4), на осі якого закріплена стрілка спідометра. Металевий екран захищає конструкцію від впливу зовнішніх магнітних полів, які б спотворити показання приладу.

Обертання магніту викликає вихрові струми в немагнітному матеріалі (алюмінії). Взаємодія з магнітним полем магніту, що обертається, змушує обертатися і алюмінієвий диск. Однак наявність поворотної пружини (5) призводить до того, що диск, а разом з ним і стрілка покажчика, лише повертаються на деякий кут, пропорційний швидкості руху автомобіля.

У свій час деякі виробники пробували застосовувати в механічних спідометрах покажчики стрічкового і барабанного типу, проте вони виявилися не надто зручними, і від них зрештою відмовилися.

Незважаючи на простоту і надійність механічних спідометрів з гнучким валом як привод, така конструкція часто дає досить велику похибку, а сам трос є в ній найбільш проблемним елементом. Тому чисто механічні спідометри поступово йдуть у минуле, поступаючись місцем електромеханічним і електронним пристроям.

У чому відмінність електромеханічного приладу

В електромеханічному спідометрі також використовується гнучкий приводний вал, але магнітоіндукційний швидкісний вузол у приладі влаштований інакше. Замість алюмінієвого циліндра тут встановлена котушка індуктивності, в якій під впливом магнітного поля, що змінюється, генерується електричний струм. Чим вище швидкість обертання постійного магніту, тим більше струм, що протікає через котушку. До висновків котушки підключений стрілочний міліамперметр, який використовується як індикатор швидкості. Такий пристрій дозволяє підвищити точність показань, порівняно з механічним спідометром.

Особливості електронного спідометра

В електронному спідометрі відсутній механічний зв'язок між датчиком швидкості та пристроєм у приладовій дошці.

У швидкісному вузлі приладу є електронна схема, яка обробляє електричний імпульсний сигнал, що отримується від датчика швидкості проводів, і видає на свій вихід відповідну напругу. Ця напруга подається на стрілочний міліамперметр, який є індикатором швидкості. У сучасніших приладах стрілочним покажчиком керує кроковий двигун.

Як датчик швидкості застосовуються різні пристрої, що виробляють імпульсний електричний сигнал. Таким пристроєм може бути, наприклад, імпульсний індукційний датчик або оптична пара (світловипромінюючий діод + фототранзистор), в якій формування імпульсів відбувається за рахунок переривання світлового зв'язку при обертанні насадженого на вал диска з прорізами.

Але, мабуть, найбільшого поширення набули датчики швидкості, принцип дії яких ґрунтується на ефекті Холла. Якщо помістити провідник, яким протікає постійний струм, в магнітне полі, то ньому виникає поперечна різниця потенціалів. За зміни магнітного поля змінюється і величина різниці потенціалів. Якщо в магнітному полі обертається диск, що задає, з прорізом або виступом, то отримаємо імпульсну зміну поперечної різниці потенціалів. Частота імпульсів буде пропорційна швидкості обертання диска, що задає.

Для відображення швидкості замість стрілочного вказівника іноді використовують цифровий дисплей. Однак цифри, що постійно змінюються, на спідометрі дещо гірше сприймаються водієм, ніж плавний рух стрілки. Якщо ввести затримку, то миттєва швидкість може відображатися не зовсім точно, особливо під час розгону або гальмування. Тому аналогові стрілочні покажчики, як і раніше, переважають у спідометрах.

Звідки береться похибка свідчень

Незважаючи на постійний технологічний прогрес в автомобільному виробництві багато хто зазначає, що точність показань спідометрів залишається не надто високою. І це не плід уяви окремих водіїв, що розігралася. Невелика похибка навмисно закладається виробниками при виготовленні приладів. Причому ця похибка завжди у велику сторону, щоб виключити ситуації, коли під впливом різних факторів показання спідометра виявляться нижчими за реальну швидкість руху автомобіля. Це робиться для того, щоб водій випадково не перевищив швидкість, орієнтуючись на неправильні значення на приладі. Окрім забезпечення безпеки, виробники переслідують і власний інтерес — вони прагнуть виключити судові позови від незадоволених автомобілістів, які отримали штраф або потрапили в ДТП через помилкові свідчення спідометра.

Похибка спідометрів, як правило, нелінійна. Вона близька до нуля на швидкості близько 60 км/год і поступово підвищується зі зростанням швидкості. На швидкості 200 км/год похибка може сягати 10 відсотків.

На точність показань впливають інші чинники, наприклад, пов'язані з датчиками швидкості. Особливо це стосується механічних спідометрів, у яких поступово зношуються шестірні.

Нерідко додаткову похибку вносять і власники машин, встановлюючи шини, розмір яких відрізняється від номінального. Справа в тому, що датчик вважає обороти вторинного валу КПП, які пропорційні оборотам коліс. Але при зменшеному діаметрі шин машина за один оберт колеса проведе менший шлях, ніж з шинами номінального розміру. А це означає, що спідометр покаже завищену на 2...3 відсотки швидкість порівняно з реальною. До такого ж ефекту спричинить і їзда на недокачаних шинах. Установка шин збільшеного діаметра, навпаки, спричинить заниження показань спідометра.

Похибка може виявитися зовсім неприпустимою, якщо замість штатного встановити спідометр, який не розрахований на роботу в даній конкретній моделі автомобіля. Це потрібно враховувати, якщо виникне потреба замінити несправний прилад.

Що таке одометр

Одометр служить для відліку пройденої відстані. Не слід плутати його зі спідометром. Насправді це два різні прилади, які часто поєднують в одному корпусі. Пояснюється це тим, що обидва прилади зазвичай використовують один і той же датчик.

У разі використання гнучкого валу як привод передача обертання на вхідний вал одометра проводиться через редуктор з великим передатним числом - від 600 до 1700. Раніше застосовувалася черв'ячна передача, за допомогою якої оберталися зубчасті коліщатка з цифрами. У сучасних аналогових одометрах обертанням коліщаток керують крокові електромоторчики.

Все частіше можна зустріти прилади, в яких пробіг автомобіля відображається у цифровому вигляді на рідкокристалічному дисплеї. При цьому інформація про пройдену відстань дублюється в блоці керування двигуном, а іноді і в електронному ключі автомобіля. Якщо змотати цифровий одометр програмним способом, підробку можна досить просто виявити за допомогою комп'ютерної діагностики.

Якщо зі спідометром виникли неполадки, їх у жодному разі не можна ігнорувати, їх потрібно усувати негайно. Адже йдеться про безпеку — вашу та інших учасників дорожнього руху. А якщо причина криється в несправному датчику, можуть виникнути ще й проблеми з мотором, оскільки блок управління двигуном регулюватиме режим роботи агрегату на основі неправильних даних про швидкість.