Измеритель скорости. Виды и работа. Применение и особенности
Измеритель скорости является востребованным прибором, который используется для различных целей. Он измеряет скорость движения объектов и веществ в километрах в час или метрах в секунду.
Виды измерителей скорости
Измеритель скорости очень точное оборудование, которое используется практически повсеместно в различных отраслях промышленности и бытовой жизни. Его конструкция многократно модернизировалась под определенные цели.
Существуют следующие разновидности измерителей скорости:
Спидометр
Спидометр – это прибор для измерения скорости колесных транспортных средств. Он устанавливается на панель приборов автомобилей, сельхозтехники, спецтехники и поездов. Он бывает механическим, электронным и электромеханическим.
Механическое устройство оснащается тросом, который выполняет роль привода. Трос подсоединяется к коробке передач или напрямую к оси колеса. Один его оборот соответствует обороту колеса и соответственно прохождению определенной дистанции. Специальный механизм с шестеренками оперативно проводит расчет соответствия пройденной дистанции за определенный промежуток времени к скорости в километрах в час. Подобное оборудование оснащается цифровой шкалой и стрелкой, которая указывает на достигнутую скорость. Механические спидометры используются и сейчас. Их главный недостаток заключается в периодическом износе троса, который необходимо менять. Помимо текущего показания скорости механические модели имеют встроенный в корпусе циферблат, показывающий пробег транспорта с момента начала его эксплуатации.
Электронные спидометры оснащаются датчиками, передающими информацию в электронном виде на циферблат на панели приборов. Она отображается как светящиеся цифры. Отсутствие стрелок позволяет проводить более комфортную визуальную оценку показателей скорости движения.
Электромеханические спидометры являются гибридом двух типов. В них снятие показателей осуществляется электрическим датчиком, но вывод данных о развиваемом темпе движения проводится с помощью стрелки.
Радар
Радар – это прибор предназначенный для измерения скорости движущегося объекта без физического контакта с ним. Обычно такое оборудование применяется правоохранительными органами, а также спортивными судьями. Принцип действия прибора заключается в том, что он создает радиосигнал, который направляется на движущийся объект. После при достижении волны к автомобилю или другому объекту, волна отражается и возвращается на чувствительный элемент устройства. По характеристикам отражаемой волны прибор вычисляет скорость, с которой двигался объект. Существует также устройство, где вместо радиосигнала направляется луч лазера. Выдаваемая на циферблате скорость выражается в километрах за час.
Данное оборудование является не идеальным и дает небольшую погрешность, которая указывается производителем. Радары отличаются между собой не только по классу точности, но и дистанции измерения. Все зависит от мощности излучателя и чувствительного элемента, который принимает отраженные сигналы.
Современные радары существенно отличаются от первых устройств этого класса. Дело в том, что в связи с наличием штрафов за превышение скорости, для защиты от подобных неприятностей началось производство так называемых антирадаров. Данные оборудования позволяют глушить радиосигналы и сбивать показатели, которые выдает радар. В связи с этим полицейские измерители скорости начали оснащаться системой шифрования с особой технологией отправки импульсов и их восприятия. Нельзя сказать, что это дает стопроцентную гарантию от погрешности, но по крайней мере позволяет игнорировать глушение от большинства приборов подавляющих сигналы.
Анемометр
Анемометр – это измеритель скорости передвижения воздушных и газовых потоков. Принцип его действия заключается в наличии лопастей подобных тем, что используются в вентиляторах или в авиации. При прохождении ветра сквозь диффузор анемометра лопасти начинают проворачиваться. Специальный механизм измеряет частоту вращения и определяет скорость движения потока в километрах в час или метрах в секунду. Такое оборудование обычно используется метеорологами для расчетов изменения погоды. По характеристикам движения ветра определяется через сколько времени циклон достигнет определенной местности.
В бытовой жизни анемометры нашли свое применение в авиации. Они устанавливаются на аэродромах для определения параметров силы ветра с целью корректировки диспетчерами пилотов при посадке самолетов. Анемометрами пользуются военные снайперы для корректировки направления полета пули. С помощью специальных таблиц определяется угол сноса пули ветром при полете. Чем слабее воздушный поток, тем по более ровной траектории нужно выпускать пулю. Данный показатель является важным при стрельбе на длинные дистанции.
Анемометры используются в вентиляционных системах. С их помощью проводится регулировка вентиляторов для точной настройки вентилирования без создания сквозняков. Вывод показателей скорости осуществляется с помощью стрелки как в обычных спидометрах для автомобиля или на циферблат, если прибор является электронным или электромеханическим.
Подобное оборудование не всегда имеет механический привод. Существуют также анемометры с теплочувствительным элементом, который начинает деформироваться при остывании. При движении воздушного потока чувствительный элемент обдувается, и его температура снижается. При этом оборудованием проводятся сложные расчеты, в результате которых выводятся точные показатели скорости ветра с поправкой на температуру самого воздуха. Одними из последних изобретений стали ультразвуковые анемометры, которые анализируют растворение звука посылаемого против движения воздушных масс.
Хронограф
Хронограф снимает характеристики о полете пули или другого мелкого объекта в метрах за секунду. Также отдельные модели могут иметь возможность переключения показателей на километры в час. Хронографы имеют сложную конструкцию и являются очень чувствительными. Те приборы, которые применяются для измерения скорости движения пуль и прочих боеприпасов выполняются в двух вариантах – дульном и рамочном.
Рамочный хронограф является более универсальным. Он выполнен в виде рамки, в которую нужно прицелиться, чтобы пуля пролетела между стенками. С помощью такого хронографа можно измерить скорость движения практически любого мелкого объекта. Это может быть стрела и даже брошенный рукою камень. Подобное оборудование более габаритное, но благодаря универсальности пользуется большой популярностью.
Измеритель скорости газового потока
Также существуют измерители скорости для газовых и воздушных потоков, которые двигаются внутри труб. Данные устройства фиксируются на трубопроводах и оснащаются крыльчаткой, которая проворачивается при контакте со средой. Подобное оборудование имеет много общего со счетчиками газа, но в отличие от них оно показывает не какой объем был пропущен всего, а позволяет рассчитать, сколько газа при такой интенсивности перекачки можно провести за определенный промежуток времени. Подобное оборудование выдает показатели не только в метрах за секунду, но и в объеме. Это могут быть литры или кубические метры.
Интенсивность давления на крыльчатку в различных газах отличается. В связи с этим оборудование калибруется производителем под среду, с которой будет работать. Таким образом, если измеритель скорости рассчитан для природного газа, он не будет давать точные показатели в случае работы с углекислотой. Помимо оборудования для веществ в жидком состоянии, существуют и измерители для газообразной среды, такой как воздух и даже пар.
Скоростемер для воды
Измеритель скорости воды имеет подобную конструкцию, что и для газовой среды. Его используют в исключительных случаях, когда нужно узнать скорость движения водяного потока, а не объем прокачки. Данный показатель является важным при тестировании оборудования для пожаротушения, водяных пушек и в прочих целях. Такой скоростемер представляет собой вытянутую трубку, которая подсоединяется к гибкому шлангу или трубопроводу. Кроме устройств с вращающейся крыльчаткой, снятие показателей может осуществляться лазером или ультразвуковыми волнами.
Спидометр автомобиля: что это такое, виды, устройство и принцип работы. Погрешности и неисправности
Автомобильный спидометр – это специальный измерительный прибор, предназначенный для определения мгновенной скорости движения машины. Устройство бывает электронным (со стрелкой) и цифровым. Спидометр отображает показания в милях или км/ч.
Находится прибор на передней панели, возле рулевого контроллера рядом с одометром (прибором, показывающим пройденный авто путь).
В статье: что такое автомобильный спидометр, типы, его назначение, принцип работы, почему он врёт, диагностики и ремонт и полезные советы по эксплуатации. Обещаю, будет интересно!
Что такое спидометр в автомобиле
Автомобильный спидометр предназначен для измерения мгновенной скорости движения автомобиля. Данные цифровой спидометр отображает в километрах или милях в час (последняя единица измерения применима в Америке). Скорость транспортного средства устанавливает цифровой или аналоговый (механический) прибор. Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки при детальном сравнении.
Если автомобиль заднеприводный, спидометр будет контролировать вращение вторичного вала коробки, и, отталкиваясь от этого показателя, будет рассчитывать данные. Мгновенная скорость движения будет зависимой величиной от размера колёс, отклонения прибора и передаточного числа редуктора заднего моста. Следовательно, даже современный спидометр показывает число с некоторой погрешностью.
Внимание! Согласно правилам, регламентируемым ГОСТом, средняя погрешность измерительного устройства может быть только положительной. Она не должна превышать скорость машины более чем на 10% + 6 км.
Если транспортное средство переднеприводное, интенсивность движения измеряется при помощи привода левого колеса. Погрешность результатов измерения будет изменяться, потому что к данным прибавляется эффект от закругления на дорогах. Приборы при повороте налево отразят меньшее значения, направо – большее. Стрелка спидометра отразит среднее значение (минимальная погрешность) у полноприводных машин.
Какую скорость измеряет спидометр автомобиля? Среднюю скорость движения, с минимумом погрешностей. Всё зависит от типа трансмиссии, состояния деталей авто, а также скорости движения.
Назначение устройства: что измеряет спидометр автомобиля
Все автомобилисты вынуждены обращать пристальное внимание на показания спидометра при движении машины. Связано это с действием скоростных ограничений во всех странах. При этом чтобы ориентироваться в данных и суметь качественно повлиять на них надо знать, как спидометр определяет скорость автомобиля.
Отображение значения скорости движения авто – основное назначение встроенного прибора. В комплекте с ним на панели располагается одометр. Он призван устанавливать пробег машины. Если устройство электронное, также можно установить километраж одной конкретной поездки. Обладателям механических приборов в этом помогает навигатор GPS (спутниковое позиционирование) – он выполняет ту же функцию.
Система также отражает расход топлива, помогает водителю понять, когда нужно менять фильтры и масла в автомобиле, может констатировать исход других расходных материалов. Следовательно, это устройство позволяет не только не нарушить скоростной режим, но и поддерживать состояние авто в норме.
Для справки! Какую скорость показывает спидометр автомобиля, мгновенную или среднюю? Отдельные факторы увеличивают погрешность, потому данные получаются усреднёнными, взятыми за короткий промежуток времени (доли секунд).
Виды спидометров
Несмотря на большое разнообразие автомобильных спидометров, основная классификация состоит в их делении по таким признакам:
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:
Интересно! Первые механические спидометры были внедрены в машины в 1923 году. По принципу работы они не отличаются от используемых сейчас моделей. Современные устройства, оснащённые электронными датчиками и цифровой индикацией, появились в 1970 годах, но массовое применение они нашли в 1990 годах.
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.
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.
Принцип работы спидометра автомобиля
Основные составные элементы механического спидометра:
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.
Внимание! Принцип устройства механических спидометров прост, они надёжны, но в сравнении с более новыми моделями дают большие погрешности.
Перейдём к тому, как работает электромеханический автомобильный спидометр.
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:
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.
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.
Работа электронного спидометра
Основное отличие электронного устройства от электромеханического заключается во включении в связку одометра с цифровой индикацией. Других принципиальных отличий нет. Такие устройства используют популярные марки, занимающиеся выпуском авто в прокат. Их устанавливают не только на грузовые и легковые автомобили, часто применяют в производстве разной техники.
Скоростной режим определяется с минимальной погрешностью. Приборы максимально точны и защищены. К тому же, скручивать данные о пройденном машиной пути самостоятельно точно не получится, сделать это можно только специальным оборудованием.
Внимание! Несмотря на все плюсы, есть важный недостаток – водителю сложно привыкнуть к блоку с электронной индикацией, потому при проектировании инженеры оставляют классическую стрелку, для простоты восприятия.
Почему спидометр врёт: существующая погрешность
Автомобильный спидометр часто искажает действительные показатели скорости и отражает больше, чем есть на самом деле. Сказать, что это плохо – нельзя, потому что соблюдение режима движения обязанность каждого водителя. Её контроль предотвращает штрафные санкции.
Среднее значение погрешности у современных измерительных приборов – до 10%. Она проявляется на скорости в 200 км/ч, следовательно, если устройство показывает такую цифру, на самом деле машина едет 180 км/ч. При этом, зависимость есть не всегда, при езде 100 км/ч, показатель будет больше на 5-7 единиц, а при 60 км/ч она – минимальна или отсутствует.
Завышать показания будет любой спидометр, потому что он исчисляет скорость по интенсивности движения ведущих колёс. Есть зависимость от диаметра шин и их состояния, величина просто не может быть стабильной.
Видео: Спидометр или навигатор. Кто врёт?
Основные неисправности спидометров
Перечень основных неисправностей устройств:
Некоторые из поломок сможет устранить даже неопытный автолюбитель, главное иметь под рукой необходимые инструменты: моторчик 12-вольтовый, отвёртку, фонарик и домкрат.
Диагностика и устранение неисправностей спидометра
Алгоритм выявления неисправностей и их устранения выглядит так:
Если тросик при рабочем двигателе и включённой передаче не крутится, мотор надо заглушить и снять трос с привода, находящегося на КПП с водительской стороны. Трос надо изъять с подкапотного пространства и осмотреть наконечник, убедиться в том, что его форма правильная (квадратная). Его нужно прокрутить с одной стороны троса и посмотреть на его движение. Если с обеих сторон вращение идёт синхронно, то проблема в шестерёнке, её надо заменить. Осуществить операцию можно самостоятельно по инструкции, описанной в технической документации для конкретной модели.
Видео: Что делать, если дёргается стрелка спидометра ВАЗ
Интересное видео о ремонте жигулёвского спидометра.
Ремонт и диагностика электронного спидометра
Обеспечить ремонт электронного спидометра своими руками сложнее. Для выполнения работ необходим тестер и сканер инжекторного двигателя или осциллограф. На всех автомобилях, выпущенных позднее 2000 года, есть бортовой компьютер, позволяющий запустить функцию самодиагностики. Если прибор выдаст ошибку, её надо расшифровать при помощи таблицы в инструкции по эксплуатации.
Результаты диагностики покажут, функционирует вся измерительная система или нет. При обнаружении неисправности, поиск повреждения надо обеспечивать самостоятельно. Для этого работают по аналогии с инструкцией для механического типа, а потом присоединяют осциллограф к среднему контакту датчика скорости и фазе (+) на аккумуляторе. Заводят мотор и включают первую передачу.
Исправный датчик протранслирует импульсный сигнал с напряжением не ниже 9 Вольт и частотой в пределе 4-6 Герц. Если спидометр рабочий, надо включить передачу и с помощью тестера проверить провод, после чего осмотреть клеммы.
Внимание! Электронные приборы чувствительны к попадания влаги и пыли, потому выходят из строя чаще механических. Убрать такую поломку можно просто, достаточно высушить и почистить контакт.
Видео: Не работает спидометр в автомобиле
Полезные советы автоэлектрика, какие могут быть причины поломки автомобильного спидометра.
Особенности эксплуатации спидометра
Спидометры автомобильные имеют один главный недостаток – достаточная погрешность в сравнении с другими приборами. Погрешность зависит от ряда факторов. Самое высокое отклонение от истинных результатов показывают устройства с механическим приводом, для поддержки этой нормы их нужно регулярно поверять. При износе шестерни привода она возрастает и достигает 10% и более.
Электронные приборы лишены этого недостатка, потому имеют повышенную точность, но не одно из устройств не исключает ошибки. Её вероятность возрастает при установке на автомобиль колёс меньшего диаметра или при езде на спущенной шине. Причина высокой погрешности – тактика отсчёта скорости оборотов, совершенных вторичным валом привода ведущего колеса за единицу времени. При его уменьшении или снижения давления внутри покрышки, число оборотов, сделанных за километр пути, будет больше.
Дополнительная погрешность появляется на переднеприводных машинах. Связано это с изменением скорости вращения передних колёс при разных углах наклона. При повороте вправо показатели увеличиваются, влево – уменьшаются.
Внимательно надо выбирать новый спидометр для установки авто в случае полной поломки старого. Устанавливать стоит датчики, рекомендуемые производителем, иначе устройства будут работать с большой ошибкой. Современные устройства считают универсальными.
Водитель должен понимать, что выход спидометра из строя – повод для его экстренного ремонта или замены. Определять скорость «на глаз» — недопустимо, погрешность может быть значительной, тогда возрастёт риск аварии и получения штрафа из-за нарушений ПДД.
Цена за ремонт спидометра в автосервисах начинается от 1000—1500 руб.
Отличия: спидометр и одометр
Одометр – счётчик показаний пробега, встраиваемый в сам спидометр. Иногда водители не подозревают о его существовании и рассматривают как единое устройство, хотя между ними есть принципиальные различия. Спидометр показывает только текущую скорость авто, а одометр – пробег в км. Функции каждого устройства не связаны, их шкалы размещаются рядом для удобства.
Автомобильный спидометр представляет собой простой измерительный прибор, предусмотренный для определения мгновенной скорости движения транспортного средства. Сейчас есть несколько видов устройств – электронные (классическое исполнение со стрелкой) и цифровой, отражаемые показатели на дисплеи. На панели машины водитель может видеть данные в км/ч или милях (для Европы и Америки). Прибор прикреплён на передней панели у руля, для удобства считывания информации водителем. Рядом с ним находится одометр, исчисляющий пробег машины, для его намотки применяют генератор автомобильный.
Важно помнить, что все устройства имеют некоторую погрешность. Допустимыми для спидометра являются 10% от реальных показаний в большую сторону. На цифру может влиять износ протектора, давление в шинах и другие сторонние факторы. Искажение в меньшую сторону считают недопустимым из-за снижения безопасности.
Теперь понятно, что показывает спидометр автомобильный, из чего состоит и в чем заключается принцип его работы. Такое устройство иногда выходит из строя, тогда точная скорость не отображается на приборной панели. Специалисты рекомендуют быстро искать причину неисправности, чтобы избежать серьёзных проблем ввиду нарушения режима движения на участках дороги.