Что показывает спидометр автомобиля физика

Что показывает спидометр

Вне зависимости от того, как именно спидометр показывает скорость, он считается одним из наиболее важнейших устройств современного автомобиля. Мы вынуждены смотреть на его показания, иначе не получится избежать наказания за нарушения скоростных ограничений, действующих на территории страны.

Что собою представляет комбинация спидометр/одометр

Комбинированный прибор обозначает ведомую скорость в машине, измеряет пройденный пробег, показывает километраж одной поездки и мгновенную скорость движения.

Внимание! Значение шкалы спидометра помогает водителю определить срок замены моторной жидкости и фильтров и рассчитать топливный расход.

Спидометр бывает оснащён одометром — механизмом, замеряющим количество оборотов колеса машины. Таким образом, выявляется километраж, пройденный машиной. Удаётся рассчитать суточный и общий пробег.

Состоит одометр из:

• счётчика количества оборотов автомобиля;
• индикатора, демонстрирующего пройденный путь в км или милях;
• устройства, фиксирующего обороты.

Одометр классифицируются на следующие типы.

1. Механический прибор считается прародителем современных устройств. Он был придуман ещё в Древней Греции.
   Скручивать такой одометр проще простого, достаточно воздействовать на механизм кручения. Счётчик механического одометра реагирует на обороты и преобразовывает их в километры. Однако недостатком такого устройства является самопроизвольное обнуление данных при достижении определённого значения.
2. Комбинированный одометр — усовершенствованная модель, дающая возможность корректировать данные посредством CAN-крутилки.
3. Цифровой прибор, действующий на основе микроконтроллёра. Всё в таком одометре происходит в цифре, а воздействовать на показания устройства можно только с помощью высокопрофессионального оборудования. Электронные одометры входят в систему бортового компьютера автомобиля.

Принцип функционирования спидометра хорошо виден на примере механического устройства. Изменение скорости осуществляется за счёт механической связи между редукторным валом и стрелкой. Оба элемента соединяются тросом достаточной длины, поскольку вал расположен далеко от трансмиссии. Скорость его обусловлена конечной амплитудой вращения колёс.

Особая шестерёнка в главной передаче вращается вместе с выходным шкивом и тоже напрямую связана с тросиком, заключённым в специальный защитный кожух.

Ещё один обязательный элемент — дискообразный магнит, поставленный рядом со стальным барабаном. Последний закреплён на игле, а полученные показатели выводятся на шкалу.

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.

1. 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.
2. На погрешность влияет нестандартный размер колёс. Разница в 1 см увеличивает погрешность до 2,5%.
3. Немаловажное значение имеет диаметр резины. При малейшем несоответствии со стандартом показания спидометра занижаются или завышаются.
4. 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.

Отличия: спидометр и одометр

Счётчик показаний пробега монтируется непосредственно в сам спидометр. По этой причине многим кажется, что устройство является единым прибором. На самом деле это не так:

• спидометр показывает только скорость движения автомобиля;
• одометр — указывает пройденный путь в км.

Функционал обоих приборов не взаимосвязан, а комбинирование обеих шкал сказывается всего лишь на удобстве водителя.

Источник статьи: http://osnova35.ru/chto-pokazyivaet-spidometr.html

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 представляет собой устройство?

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.

Американский спидометр

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

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).

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

• используемый метод измерения;
• тип индикатора.

Существующие разновидности 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.

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.

Как устроен механический прибор, принцип работы

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.

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:

• 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.

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 прибора

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 он 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:

• разрушение шестерёнок (возникает, если они изготовлены из пластика);
• обламывание троса на участке сцепления со скоростной частью;
• окисление контактов;
• повреждение проводов питания;
• неисправность электроники.

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 механического прибора

Алгоритм выявления неисправностей и их устранения выглядит так:

1. Для обнаружения проблем необходимо приподнять пассажирскую сторону машины, используя домкрат.
2. Снять переднюю панель, чтобы найти сам прибор. (Этот этап в отдельных моделях опускают, потому следует посмотреть инструкцию по эксплуатации или обучающее видео).
3. Снять приборы, удалив фиксирующую гайку от тросика индикатора, завести двигатель и включить 4 передачу.
4. Удостовериться в том, что трос в защитном кожухе проворачивается. Если это происходит надо заглушить мотор, вставить и закрутить наконечник тросика, а потом повторно завести мотор и включить 4 передачу – оценить показания индикатора. Если стрелка меняет своё положение – есть неисправность, устранить её поможет замена.

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

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. Как найти причину? Совет АВТО электрика

Особенности эксплуатации

Спидометры автомобильные имеют один главный недостаток – достаточная погрешность в сравнении с другими приборами. Её проявление в процентном соотношении 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.

Источник статьи: http://motorist.guru/ustrojstvo/spidometr-avtomobilya.html