Как работает спидометр автомобиля и для чего он нужен?

Измерители скорости: краткий обзор

Ежедневно каждый из нас сталкивается с таким понятием, как «скорость». Это может быть скорость движения человека или механического средства, ветра или воды, линейная или вращения. Примеров существует множество. И

каждому показателю требуется отдельный метод измерения. Эта статья представляет обзор таких приборов, как измерители скорости.

Оказывается, таких устройств существует огромное множество. Одни предназначены для измерения скорости движения транспортных средств, другие — для характеристики движения жидкостей или газа по трубопроводам, третьи — для измерения скорости ветра. Однако существует ряд специфических устройств, имеющих весьма узкое направление. Это, например, приборы, измеряющие скорость свертывания крови или измерители скорости колебания твердых поверхностей в диапазоне ультразвуковых частот. Есть и множество других. В этой статье мы вкратце рассмотрим основные из таких приборов, как они называются и для чего предназначены.

Итак, начнем наш обзор:

1. Анемометр. Это метеорологическое устройство представляет собой измеритель скорости ветра и газовых потоков. Оно состоит из лопастной или чашечной вертушки, закрепленной на оси, которая соединяется с измерительным механизмом.

2. Анеморумбометр. Этот прибор, как и предыдущий, также предназначается для измерений скорости и направления ветра и газа.

3. Атмометр. Это устройство, предназначенное для измерений скорости испарения жидкости.

4. Велосиметры. Это измерители скорости колебания твердых поверхностей в ультразвуковом диапазоне.

5. Вертушка. Это прибор, предназначенный для измерения скорости течения рек.

6. Гемодромограф. Это одно из первых устройств, которые стали использовать для определения скорости движения артериальной крови.

7. Гемокоагулограф. Это прибор, предназначенный для измерения скорости свертывания крови.

8. Гиротахометр – механизм измерения угловых скоростей.

9. Деселерометр – устройство, предназначенное для замеров снижения скорости различных транспортных средств.

10. Микроанемометр – прибор, применяемый для измерений скорости ветра.

11. Нейротахометр. Это механизм, служащий для измерений скорости, а также продолжительности последовательных или одиночных движений конечностей.

12. Нефоскоп – измеритель скорости и направления движения облаков.

13. Перспектометр. Имеет другое название – «волномер-перспектометр». Используется для замеров различных элементов волн: длины, высоты, периода, скорости, а также направления распространения.

14. Пневмотахометр – устройство для измерений максимальной объемной скорости воздушных потоков при форсированном вдохе или выдохе.

15. Радар – локационный прибор. В частном случае используется как измеритель скорости движения автомобиля.

16. Радиорефлексометр – механизм дистанционного измерения скорости рефлекторной реакции. Имеет функцию передачи информации по радиоканалу.

17. Секундомер – бытовой прибор для замеров времени различных процессов.

18. Спектрокомпатор – астрономический прибор, служащий для измерений разности лучевых значений скоростей двух звезд. Он использует эффект Доплера по относительному смещению спектральных линий звезд в спектрах путем совмещения фотографий на экране.

19. Спидометр — измеритель скорости движения сухопутных транспортных средств, а также пройденного пути.

20. Тахиметр – устройство, предназначенное для измерений скорости течения жидкостей.

21. Тахогенератор – механизм, определяющий скорость вращения.

22. Тахометр – так же, как и предыдущий механизм, используется для измерения скорости и частоты вращения.

23. Термоанемометр – измеритель скорости потоков жидкостей и газов.

24. Электроспирограф – устройство, служащее для определения и графической регистрации значения объемной скорости выдоха или вдоха.

25. Эффузиометр – прибор, предназначенный для автоматической регистрации и измерения плотности газов.

Вот мы в двух словах и рассмотрели различные измерители скорости и определили назначение каждого из них.

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.

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.

Устройство и принцип работы

Принято думать, что одометр умеет считать километры пути. На самом деле устройство замеряет количество оборотов колес авто при его движения. Наверное, каждый мог наблюдать разный пробег при одном и том же расстоянии, но при разных диаметрах колес.

Одометр устроен следующим образом:

• Механический счетчик либо электронный дисплей – элементы позволяют считать данные с панели приборов;
• Счетчик или датчик, который считает обороты колес;
• Контроллер, внутри которого по специальным алгоритмам обороты колес превращаются в километры.

Само по себе устройство может быть механическим либо электронным. Колесо на каждый километр способно осуществить точное количество оборотов. При этом данный показатель в разных условиях будет одинаковым. Если прибор точно знает количество оборотов на один километр, то вполне способен просчитать пройденное расстояние.

Механический одометр приводится в действие с помощью гибкого кабеля – он изготовлен из туго свернутой пружины. Зачастую, кабель находится внутри трубки из металла, которая, в свою очередь, находится в резиновом корпусе.

Для функционирования механизма кабель одной стороной подключен к выходному валу коробки передач, а обратной стороной к приборной панели. Там кабель соединен с входным валом на одометре.

Внутри механического устройства применено несколько червячных передач. В общем и целом передаточное отношение равно – 1690:1.

Входной кабель заставляет вращаться первую червячную передачу – один оборот способен провернуть шестерню лишь на один зуб. Этот же механизм заставляет вращаться и следующую передачу, которая приводит в движение следующую.

В каждом индикаторе механического типа имеется ряд шпилек, которые торчат с одной стороны. Также имеется набор из двух шпилек, которые точат уже с дугой стороны.

Когда две шпильки соединяются с шестеренкой, одни зубец попадает между шпилек и может вращаться совместно с индикатором, пока шпильки не переместятся дальше. В данном механизме работает и одна из шпилек, имеются большее число и совершает 1/10 часть приворота.

Теперь, наверное, ясно и понятно, почему когда одометр показывает между 19 999 и 20 000 цифра «2» находится где-то посередине, а не на общем уровне с остальными цифрами. Дело в том,  что в устройстве используются небольшие шпильки, предотвращающие одинаковое положение всего цифрового ряда. Зачастую, для того. чтобы все цифры стали в ровный ряд, прибор должен показать 21 000.

Что касается электронных одометров современных автомобилей, то здесь все гораздо сложнее. У каждого был или есть велосипед с компьютером. Так вот на колесе такого велосипеда закреплен магнит, на неподвижной части, например, на вилке, закреплен геркон. Когда магнит проходит рядом с герконом, компьютер считает оборот колеса, а затем обновляется информация на дисплее.

В автомобиле используется система, подобная велосипедной. Конечно, магнитного датчика автовладелец на колесе не обнаружит – вместо него можно наблюдать зубчатую шестерню на выходном вале КПП. Специальный датчик считает импульсы, когда мимо него проходит зубец шестеренки.

В некоторых моделях авто можно видеть щелевое колесо и оптические датчики – такая реализация есть в компьютерной мышке. Компьютер автомобиля знает, сколько машина проедет между импульсами и на базе этих цифр обновляет показания одометра.

Одна из интересных вещей касательно современного одометра связан с тем, как данные о пробеге попадают на панель приборов. Кабеля, который был в механическом датчике, здесь совсем нет. Приборная панель получает информацию от ЭБУ через электронные цепи.

В данном случае автомобиль можно сравнить с локальной сетью. В большинстве машин применяют стандартные коммуникационные протоколы – например, SAE J1850. Благодаря им все электронные системы и устройства в автомобиле могут общаться и обмениваться данными между сбой.

ЭБУ автомобиля учитывает каждый импульс и следит за общим расстоянием, которое автомобиль прошел за время совей жизни.

Среди специалистов есть мнение, что с электронным одометром сложнее продать машину – его трудно скрутить назад. Цифры на приборной панели поменять легко, но ЭБУ, блок КПП или другие системы обмануть очень трудно.

Погрешность показаний

Одометр – не точный измерительный прибор. Он имеет погрешности, как и спидометр. Сегодня существует целые стандарты этих самых погрешностей. Считается, что механический счетчик пробега имеет погрешность от 5% до 15%.

Если автомобиль эксплуатируется по большей части в жестких условиях, то погрешности могут составить и больше.

Необходимо учитывать, что датчик считает обороты колес, а значит, погрешность увеличивается за счет износа узлов и механизмов, износа шин и других систем. Также на погрешность влияет пробуксовка – машина не едет, но одометр считает.

На показания могут влиять зазоры, расслабившиеся пружины, плохое сцепление. Электромеханическая система считывает сигналы, которые ЭБУ подает в одну единицу времени.

В этом случае процент погрешности будет ничтожно мал. Но в среднем, погрешность электромеханического прибора составляет больше 5%, а погрешность электронного одометра меньше, чем 5%.

Корректировка одометра

Корректировку одометра в России очень любят. Есть мнение, что она помогает подороже продать любую машину. Обычно автомобиль нещадно эксплуатируется в режиме такси, в перевозках или других коммерческих целях, нередко машина используется просто в обычном режиме, но пробег – это магическая цифра.

Если пробег большой, то цена снижается. Вот одометр и крутят назад, чтобы увеличить стоимость автомобиля. Этим часто занимаются санитары автомобильного рынка – перекупщики. Хотя, по правде говоря, корректировка счетчика пробега уже давно превратилась в один из этапов предпродажной подготовки.

Корректировку можно проводить и своими силами – для этого покупается или изготавливается специальное устройство. Но при должном опыте выявить откорректированный пробег легко – проводят диагностику крепления привода. Если место, где привод фиксируется, чистое, то туда не вмешивались. Если все вокруг покрыто грязью, то гайку выкручивали и пробегу доверять не стоит.

Корректор электромеханического одометра также легко позволяет получить любой пробег. Но для работ необходимо вскрывать корпус и рассоединять шестеренки. Если целостность корпуса нарушена, а элементы крепежа имеют следы, которых на них быть не должно, то пробег не настоящий.

Электронные счетчики корректируют при помощи электронных систем и ПО – так называемые калькуляторы одометров. Нужно искать следы работ по нарушенной целостности корпуса.

В самых современных автомобилях пробег считается и фиксируется одновременно в разных блоках и смотав счетчик километража только на приборной панели при должных навыках и серьезном оборудовании можно увидеть реальных пробег, например, в блоке климат-контроля.

Роль устойства в определении пробега подержанного автомобиля

Погрешности в измерениях одометра при эксплуатации авто часто объясняются объективными причинами: изношенностью транспорта и отдельных узлов, жесткими эксплуатационные условиями и т.п. В зависимости от типа одометра показатели нормальной погрешности могут варьироваться в пределах 5 -10%, в случае механического типа устройства – достигать 15%.Устранение естественных причин искажения результатов способны снизить процент ошибки в работе одометра. Однако это не всегда совпадает с интересами автовладельцев.

ВНИМАНИЕ! Нередко причиной искажения показаний прибора является намеренная корректировка общего пробега машины в ту или иную сторону. Чаще всего – в сторону их уменьшения, когда дело касается предпродажной подготовки подержанного автомобиля

Чаще всего – в сторону их уменьшения, когда дело касается предпродажной подготовки подержанного автомобиля.

Тысячи накатанных километров на индикаторе одометра – главный показательный критерий технического состояния автомобиля: чем больше пробег – тем выше степень изношенности его узлов и комплектующих; значит — ниже продажная цена.

Процедуру «омоложения» заезженного авто путем значительного снижения его пробега в обиходе называют «скруткой спидометра» или «отмоткой». Несмотря на сомнительную законность такого подхода, на рынке услуг сегодня существует и предлагается специальное оборудование, компьютерные программы, обещающие корректировку пробега любого типа одометров.

Проще всего «отмотать механику», цифровым приборам требуется спецоборудование и опытный специалист, способный перепрограммировать несколько бортовых контроллеров.

Бывалые автолюбители советуют диагностировать подержанный авто на предмет «скрутки»: показания магнитных датчиков колеса передаются не только на счетчик пробега, но и на другие функциональные узлы автомобиля, а значит могут быть восстановлены.

Даже небольшой тест – драйв, по мнению опытных водителей, может выявить манипуляции с бортовым оборудованием. Скачущие показания на индикаторах одометра во время пробной езды укажут на факт вмешательства в работу прибор; уберегут покупателя от опрометчивого шага.

Возможные неисправности электронного спидометра

Правильная работа спидометра крайне важна для работы всего автомобиля. Поэтому следует постоянно внимательно следить за его исправностью.

В случае, если спидометр неисправен, проблему следует искать в нескольких узлах. Поломки могут происходить в результате:

• нарушения работы датчика;
• разъединения наконечника тросика устройства и шестерни;
• поломки «электронной начинки» спидометра;
• нарушения целостности электрических проводов;
• окисления и загрязнения поверхности разъёмов;
• перегоревшего предохранителя, который вмонтирован в электросеть приборной панели;
• ошибок функционирования блока электронного управления;
• ошибки, допущенной в ходе монтажа приборной панели после её разборки.

Как устройство работает

Счетчик пробега – так максимально кратко можно определить функциональное предназначение одометра. Именно одометр, а не спидометр — как некоторые привыкли думать! — ведет счет намотанным на колеса километрам и отображает их на индикаторах панели приборов легкового и грузового автотранспорта.

Одновременно прибор фиксирует два важных показателя: текущий (суточный) километраж и общий (суммарный) пробег автомобиля в километрах.

Конструктивно работу одометра обеспечивают:

• магнитный счетчик оборотов колеса автомобиля;
• связанный с ним контроллер фиксации оборотов;
• 2 индикатора с показаниями пройденных километров, вмонтированных в гнездо спидометра на передней панели автотранспортного средства.

ВАЖНО! «Суточный» километраж одометра сбрасывается до нуля автоматически, когда показания индикатора достигнут определенной величины. Во всех других случаях показания могут «обнуляться» по желанию водителя

Показания общего пробега без специального вмешательства на современных машинах обнулить невозможно!

Цифровая информация на индикаторах одометра имеет большое практическое значение для грамотной эксплуатации автотранспорта:

• Показатели общего пробега позволяет автовладельцу безошибочно определять сроки технического обслуживания своего «железного» друга; косвенным образом они характеризуют степень его износа (что не всегда на руку хозяину авто))
• Суточные показания дают возможность водителю определить расстояние от точки А до точки В; самостоятельно проверить расход топлива на 100км пробега и т.п.

Принцип работы одометра основан на строго установленном факте: колесо автомобиля совершает одинаковое количество оборотов на каждом километре пути независимо от его скорости! Зная фактическое количество оборотов — нетрудно высчитать длину пройденного пути, т.е. пробег автомобиля.

Именно количество оборотов колеса учитывает счетчик одометра во время движения автомобиля, контроллер фиксирует и переводит их в километры, отображая в цифровом формате на индикаторах панели управления.

Зачем отматывают показания пробега?

Понять, одометр что это такое в машине, не составит труда. Это прибор, показывающий пройденное расстояние. Но многие водители скручивают пробег с целью «омолодить» свой транспорт перед продажей.

Покупатель, видя информацию на экране, сделает предположение относительно состояния основных систем. Если пробег небольшой, то продавец запросит за машину цену выше рыночной.

К счастью, пробег скручивают не только с целью обмануть доверчивых покупателей. Иногда владелец проводит оценку топлива на 100 км. Для процедуры нужно обнулить суточный пробег и заправиться. Далее оценивают, на сколько километров хватит залитого топлива.

Очень редко, но бывает, что скрученные данные позволяют установить расстояние между населенными пунктами. На основе этого легко посчитать расход бензина.

Показатели прибора очень важны для тех, у кого транспортное средство является предметом заработка (для таксистов, маршрутчиков). В конце рабочего дня водители определяют суточный пробег и рассчитывают, какое количество бензина было потрачено. Полученное значение умножают на стоимость топлива и высчитывают из общего дневного заработка. В результате получается сумма чистой прибыли.

«Последствия» изобретения спидометра.

С развитием автомобилестроения растет количество машин на дорогах, мощность двигателей и, соответственно, развиваемая ими скорость (к началу 20 века она приблизилась к 30 милям в час). Скорость той же «Самобеглой коляски» значительно выше, чем конного экипажа, поэтому на дорогах участились случаи транспортных происшествий. Изобретение спидометра позволило автомобилистам следить за скоростью движения, тем самым, делая перемещение на транспорте более безопасным.

Появление спидометров позволило вводить скоростные ограничения, что обусловило образование первой дорожной полиции. Машины того времени оборудовались двумя спидометрами: один маленький для водителя, а другой большой, для того чтобы полицейский смог считать показания скорости на расстоянии.

выставка спидометров

Разница между спидометром и одометром

Какая разница между двумя приборами: спидометр и одометр.

Люди, никогда не управлявшие автомобилем, а также только-только начинающие водители вполне могут задаться таким, для опытного водителя ясным, вопросом.

Однако, несмотря на кажущуюся простоту ответа, мы углубимся в историю и откроем некоторые нюансы, которых вы можете не знать.

Спидометр на автомобилях появился не сразу. В первое время, когда слово «автомобиль» было чем-то новым, а большая часть самоходных колесниц комплектовалась всё ещё паровыми двигателями, спидометр попросту был не нужен. И этому есть очень логичное объяснение.

В это время автомобили не набирали скорость, которая бы могла непосредственно угрожать человеческой жизни. Трудно представить дорожно-транспортное происшествие с летальным исходом, произошедшее на скорости 15 километров в час. А ведь автомобили в то время больше и не развивали.

С развитием технологий и увеличением максимальной скорости автомобилей, потребовался контроль за ускорением, ведь человеческий, так называемый, глазомер уже не справлялся.

Впоследствии, на заре 20 века, было изобретено устройство, позволяющее измерять скорость движения автомобиля. Так появился первый спидометр.

Принцип его работы был предельно прост, и скорость измерялась посредством не хитрых механических приспособлений и тросика, связывающего валы с указательной стрелкой.

Интересно, что спидометры, работающие по такому принципу просуществовали практически век, до двухтысячных годов во всём мире, а в автомобилестроении нашей необъятной родины применялись вплоть до 2013 года на автомобилях марки ВАЗ.

Одометр появился чуть позже, когда возникла необходимость измерять расстояния. Сам прибор работает от тех же механизмов, от которых работает и спидометр, однако выполняет совсем иную функцию, чем его старший собрат.

Одометр считает километры или мили, пройденные автомобилем на основе показаний спидометра. Такая система вполне обоснована, и применяется даже в новейших типах спидометров. Ни один современный автомобиль, выпускаемый на постоянной основе не выпускается без наличия одометра, в совокупности со спидометром.

Правда, сейчас уже применяются другие технологии. Расстояние вычисляется на основе магнитных и оптических показаний, что делает измерение более точным.

Одно осталось неизменно: одометр всё так же вычисляет расстояние, пройденное автомобилем, на основе показаний спидометра.

Устройство и принцип работы

Основные типы устройств:

• механическим способом измерения и передачи сигнала;
• с электронным датчиком и проводной коммутационной схемой;
• электронный одометр с механическим управлением.

Механический спидометр

Подключение оборудования к редуктору осуществляется гибким кабелем в оболочке. Когда автомобиль находится в движении, крутящий момент передается на вращающийся намагниченный диск, расположенный внутри плоской алюминиевой катушки, соединенной со стрелкой. Агрегаты установлены на подшипниках скольжения, которые не требуют смазки или обслуживания в течение всего срока службы автомобиля. Над катушкой предусмотрен стальной экран для защиты от внешних электромагнитных помех (например, от работающей системы зажигания).

После начала движения вращающийся магнит наводит в катушке вихревые токи, взаимодействуя с постоянным полем и вызывая отклонение иглы. В конструкции присутствует спираль, удерживающая стрелку в нужном положении.

Угол отклонения индикатора зависит от скорости вращения постоянного магнита и скорости автомобиля. При этом работает коробка передач механического привода одометра, скорость вращения барабана настраивается на заводе под характеристики трансмиссии автомобиля.

В конструкции счетного устройства использована червячная передача, обеспечивающая более высокое передаточное число при малых габаритах. Редуктор заполнен специальной смазкой, устойчивой к перепадам температур. Задняя часть спидометра прикрыта пластиковым или металлическим кожухом с резьбовой втулкой для крепления троса. Спереди — плоское или фигурное стекло, в корпусе предусмотрены прорези для крепления ламп накаливания системы подсветки.

Ряд производителей использовали ленточные устройства: диск вращал катушку, обеспечивая смещение красной пленки относительно фиксированной шкалы. При уменьшении скорости катушка откатывалась назад под действием силы винтовой пружины. Аналогичный спидометр использовался на ГАЗ-24 Волга первой серии. В 1930-е годы были устройства с подвижным двухцветным барабаном и фиксированной шкалой с прямоугольным окном.

Электронный спидометр

Устройство работает с датчиком, установленным в коробке передач, который определяет скорость вращения выходного вала. Контроллер спидометра получает дополнительную информацию от тахометра, некоторые производители автомобилей вводят в память допустимый размер шины, что снижает погрешность измерения.

Между датчиками и комбинацией приборов нет механической связи, сигналы передаются по кабелям. Для корректировки показаний одометра необходимо подключить компьютер; на простых моделях пробег оборачивается «моталкой», имитирующей сигнал с контрольной точки.

Электромеханический спидометр

Оборудование отличается использованием одометра с приводом от шагового двигателя, который получает информацию от датчика на корпусе коробки передач или ШРУСе левого переднего колеса. Для подачи сигнала о скорости автомобиля используется жгут электропроводки или кабель. Импульс от вращающегося магнита преобразуется микросхемой, усиливается и поступает на вход миллиамперметра, подключенного к стрелке указателя скорости. Если кабель не предусмотрен, микроконтроллер обрабатывает информацию с датчика и затем переводит ее в миллиамперметр.

Датчики используются для привода электромеханических измерителей скорости:

• механический тип, состоящий из ряда шестерен;
• импульсные, снабженные чувствительным элементом, работающим на основе эффекта Холла;
• индуктивные, генерирующие сигнал на основе действия электромагнитной индукции;
• комбинированный, состоящий из механического блока на коробке и дополнительных электронных датчиков, повышающих точность измерения.

Независимо от типа датчика, механические одометры используются в электромеханических инструментах. Барабаны вращаются шаговым двигателем, питание от микросхемы. Электроника повысила точность измерения.