Как работает спидометр автомобиля и для чего он нужен?

Какие бывают тахометры

В основном встречаются аналоговые (в виде циферблата со стрелкой) и электронные (дисплей) тахометры. Более экзотичные — выполненные в виде бегущей шкалы на газоразрядных лампах (часто встречаются на автомобилях американского производства), а также механические — наследие самых первых автомобилей.

Механические

Самые первые тахометры, устанавливаемые на автомобили в начале и середине ХХ века представляли собой устройства, связанные напрямую с коленвалом двигателя.

Принцип работы был достаточно прост: на коленчатом валу имелась шестерня, входившая в зацепление с тросовым приводом, который и передавал крутящий момент на катушку, представлявшую собой электромагнит самого устройства. Чем больше оборотов — тем больше возникающая магнитная индукция — тем больше отклоняется стрелка прибора. Все очень просто. Впрочем, и погрешность измерения была достаточно высокой и могла достигать значения до 500 об/мин.

Аналоговые

Дальнейшее развитие, привело к появлению аналоговых тахометров, использующих схожий принцип работы. Отличие заключается в том, что вместо постоянного привода от коленвала, для считывания количества оборотов используется частота подачи энергии на катушку зажигания.

Как это выглядит в работе.  Для возникновения искры на свече зажигания, на катушку, преобразующую низкое (12В) напряжение в высокое (от 12000 до 24000В) подается кратковременный импульс низкого напряжения. Этот же импульс подается одновременно и в электрическую схему аналогового тахометра и обмотку электромагнита. Чем больше импульсов поступает на обмотку — тем большая сила индукции возникает — на тем больший угол отклоняется стрелка.

Необходимо заметить, что погрешность аналоговых тахометров может находиться в пределах от 100 до 500 об/мин.

Цифровые

Поскольку цифровые электронные тахометры все больше заменяют своих аналоговых собратьев, не говоря уже о механических, на них остановимся более подробно.

Основной принцип работы цифрового тахометра заключается в измерении и подсчете количества импульсов, поступающих на первичную обмотку катушки зажигания, либо измерении интервала времени, соответствующего этим интервалам и переводе полученной информации в цифровые значения, отображаемые на табло.

Видео — цифровой тахометр с множеством настроек и Shift Light:

Помимо того, что цифровой тахометр оперирует всеми вышеперечисленными значениями, для повышения точности измерения прибор также обрабатывает значения, поступающие с датчика холостого хода и, иногда, датчика коленвала. Все данные при этом суммируются, а полученное среднее значение является практически истинным показателем.

Поскольку примерно половина от общего количества автомобилей (особенно малолитражные или небольшого класса) не комплектуются штатным тахометром, производители электроники предлагают установочные комплекты для самостоятельного монтажа электронного тахометра.

Простой набор представляет, собственно, сам дисплей, чаще жидкокристаллический со встроенной платой обработки поступающей информации и комплект проводов для подключения к штатным выводам катушки (первого цилиндра при распределенной системе зажигания), а также питания.

Более сложные могут содержать дополнительные датчики холостого хода, а также выносной оптрон. Впрочем, такие комплекты устанавливают с определенной целью — получения полного контроля над оборотами двигателя. Для повседневного использования достаточно и простого комплекта.

Для ясности, ниже приведена типичная схема подключения электронного тахометра, получающего информации только с катушки зажигания.

Как и описывалось выше, сигнал тахометр получает с контакта К катушки зажигания на которую поступают импульсы низкого напряжения, питание — от клеммы Б катушки зажигания (постоянный +12В при включении зажигания), минус — масса автомобиля.

Еще один вариант схемы подключения тахометра — с использованием информации контроллера («мозгов») автомобиля приведен ниже.

В этом случае, для отображения количества оборотов двигателя используется информация, поступающая от датчика положения коленчатого вала и обработанная контроллером.

Виды и принцип работы одометра

Чтобы понять, как работает одометр, следует обратить внимание наследующее:

• чтобы пройти один километр, колесу необходимо совершить четко фиксированное число оборотов;
• с учетом того, что количество оборотов колеса фиксировано, можно высчитать пройденный путь в километрах;

Данную информацию можно видеть на счетчике пробега. Также можно обнулить данные одометра перед поездкой, чтобы определить точное расстояние при поездке из одного пункта в другой, для вычисления расхода топлива от заправки до заправки и т.д. При этом сбросить общий пробег автомобиля стандартными методами нельзя как на механических, так и на электронных одометрах.

Механический одометр

Первым  типом одометров на автомобилях является полностью механический счетчик. На приборной панели находится набор барабанов с цифрами, которые вращаются по мере прохождения автомобилем того или иного расстояния (одного километра, десятка километров, сотен, тысяч километров и т.д.).

Одометры данного типа просты и надежны, однако их главным минусом является то, что при достижении определенного пробега происходит полное обнуление. Также одометры данного типа не «умеют» учитывать погрешность. Точность их показаний напрямую связана с размерностью колес. Установка колес другого размера, отличного от рекомендуемого стандартного, приведет к заметным отклонениям и неточностям.

Электромеханические и электронные одометры

На более современных автомобилях стали устанавливать электромеханические и электронные одометры, которые вместо барабанов с цифрами  получили ЖК-дисплеи. Первый тип взаимодействовал с механическим датчиком, после чего выводил информацию на дисплее.

Чуть позже появились полностью электронные одометры, которые получают информацию об оборотах колеса от датчика Холла.  При этом данные от датчика сначала подаются в ЭБУ и записываются в его память, а уже затем отображаются на дисплее.

Это позволило не только сохранять информацию о пробеге, но и прописывать данные в блоки управления различных систем автомобиля. В свою очередь, электронная система стала «просчитывать» межсервисные интервалы, появилась возможность фиксировать расход топлива по пробегу, прогнозировать запас хода на остатке топлива в баке и т.п.

Точность прибора

Независимо от того, является ли спидометр электронным или механическим, его необходимо тщательно откалибровать, чтобы точно перевести вращение трансмиссионного вала в скорость автомобиля. Калибровка по умолчанию основывается на нескольких предположениях о машине, включая передаточное число в дифференциале и размер шины. 

Производители проводят обширные испытания, чтобы определить взаимосвязь этих факторов со скоростью. Используя это тестирование, они установили силу магнитного поля и сопротивление, предлагаемое волосяной пружиной, в соответствии с фактической скоростью транспортного средства.

Наиболее распространенные причины прекращения работы
спидометра:

• неисправный датчик скорости
• поломка редуктора
• поврежденная проводка
• неисправный блок управления двигателем.

Предыстория.

спидометр

В большинстве автомобилей на передней панели можно увидеть набор контрольно-измерительных приборов, который состоит из тахометра, датчика температуры двигателя, уровня заправки топливного бака и других

В ходе поездки чаще всего водитель обращает внимание на спидометр, показывающий мгновенную скорость движения автомобиля, которая выражается в милях или в километрах в час. Его стандартный вариант, который состоит из перемещающейся по шкале стрелки, актуален до сих пор

История изобретения спидометра насчитывает порядка сотни лет, впервые прибор для измерения скорости появился в 1901 году на автомобилях «Oldsmobile». Вплоть до 1910 года спидометр считался диковинной вещью и устанавливался лишь в качестве опции, только потом автозаводы стали включать его в обязательную комплектацию. Модель от 1916 года, которая была изобретена Николой Тесла, дошла до нынешних дней, почти не претерпев изменений.

По способу измерения:

Центробежный
– плечо регулятора, которое удерживается пружиной, вращается совместно со шпинделем и откидывается в стороны центробежной силой так, смещение прямо пропорционально скорости.

Хронометрический
– комбинация часового механизма с одометром.

Индукционный
— система постоянных магнитов, вращающихся вместе с приводным шпинделем, генерирует вихревые токи в диске из меди или алюминия, помещённом в магнитное поле. Диск, таким образом, втягивается в круговое движение, но его вращение замедляется ограничительной пружиной. Диск соединен со стрелкой, показывающей скорость.

Электромагнитный
— скорость определяется по ЭДС, вырабатываемой тахогенератором, подключённым к шпинделю.

Вибрационный
– применим для быстровращающихся машин. Механический резонанс колебаний подшипников или рамы машины вызывает колебания градуированных язычков с частотой, соответствующей числу оборотов машины.

По системе спутникового позиционирования
— скорость определяется по системе спутникового позиционирования GPS электронным путём как пройденное расстояние, делённое на время пути.

Электронные
— оптический, магнитный или механический датчик вырабатывает импульс тока за каждый оборот шпинделя. Импульсы обрабатываются электронной схемой и скорость выводятся на индикатор.

Типы современных спидометров

Все спидометры можно разделить на три большие группы:

• Механические спидометры;
• Электромеханические спидометры;
• Электронные спидометры.

Эти спидометры отличаются способами измерения скорости и отображения результатов измерений.

Механические спидометры.
Это традиционное и самое простое решение. В спидометрах этого типа и процесс измерения скорости (а также пройденного расстояния), и индикация производится с помощью механических устройств. В качестве датчика выступает специальная шестерня, соединенная с вторичным валом КПП, а в качестве индикатора — скоростной узел магнитоиндукционного типа со стрелочным указателем и барабанный счетчик (одометр). Ранее использовались барабанные и ленточные спидометры, однако они вышли из употребления 30-40 лет назад.

Электромеханические спидометры.
В таких приборах измерение скорости производится с помощью различных электронных или электромеханических датчиков, подключенных к КПП или непосредственно к колесу. Индикация скорости в электромеханических спидометрах осуществляется с помощью миллиамперметра или модифицированного скоростного узла механического спидометра, а индикация пройденного расстояния — счетным барабаном, приводимым в движение шаговым электромотором.

Электронные спидометры.
Это дальнейшее развитие электромеханических спидометров, главное отличие заключается в замене одометра — в электронном спидометре он полностью цифровой (на основе ЖК-дисплея). Также некоторое распространение получили спидометры с цифровой индикацией скорости, однако они значительно уступают стрелочным приборам.

Рассмотрим устройство каждого типа спидометров более подробно.

Что еще влияет на точность показаний одометра

На самом деле правдивость пробега на одометре зависит от многих факторов. Например, на точность пройденного пути может повлиять даже высота протектора резины. Все дело в том, что в современных автомобилях пройденный километраж как мы уже сказали считается по количеству оборотов колеса.

Сами понимаете, что от высоты протекторы резины будет зависеть общий внешний диаметр колеса, который, естественно, повлияет на количество оборотов колеса во время движения на определенном отрезке пути. Например, чем меньше протектор резины, тем больше будет зафиксировано количество полных оборотов колеса. И наоборот, чем больше протектор покрышек, тем меньше датчик зафиксирует оборотов колеса на определенном отрезке пути машины. 

В том числе на показания одометра влияет давление в колесах, а также температура окружающего воздуха и даже длительность пути. Например, если вы привыкли редко проверять давление в колесах, и часто ездите на колесах, в которых не хватает давление, то это приводит к тому, что колеса сильно проминаются, что способствует уменьшению внешнего диаметра колес.

В результате датчик, определяющий количество полных оборотов колес при спущенных шинах, посчитает больше оборотов колес, чем при нормальном давлении, которое рекомендует автопроизводитель.

В том числе во время нашего движения давление в колесах постоянно меняется. Например, из-за изменения температуры на улице. Также при длительной поездке колеса нагреваются, что способствует изменению давления в колесах. В итоге все это сильно влияет на погрешность одометра. 

«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.

Android-Спидометр

Рейтинг Google Play	4.0
Разработчик	x-droid
Версия игры	5.17
Требования	Android 2.1 и выше
Интернет	Нет

Русский язык	Да
Права ROOT	Нет
Цена	Бесплатно
Размер файла. apk	2,3 mb
Ссылка	скачать

Скриншоты приложения

Основной экран

Расширенные настройки

Статистика

Управление данными

Дополнительные функции

Последнее обновление программы версии 5.18.2 выпущено 17 ноября 2017 года. Программа имеет очень простой интерфейс, но много дополнительных функций и настроек. Приложение Android-Спидометр бесплатное, и его можно использовать без режима онлайн.

Описание программы

Это многофункциональное приложение:

• показатели скорости
• таймер;
• циклометр;
• компас;
• акселерометр;
• секундомер;
• HUD;
• данные со спутников.

На главном экране отображена цифра, которая при движении показывает скорость, а в правом нижнем углу — значения пройденной дистанции.

Чтобы попасть в расширенные настройки, нужно смахнуть экран вправо.

В них можно:

• анализировать статистику по средним и максимальным скоростям;
• просматривать километраж;
• активировать функцию HUD.
• персонализировать рекламу;
• включать или отключать отображение разных данных;
• настраивать ориентацию экрана: портретную или альбомную;
• изменять фон и т. п.

Если смахнуть экран влево, можно записать маршрут, сохранить местоположение или открыть карту. Тут же управление данными и сбрасывание счетчиков. Есть возможность использовать фоновую работу программы и виджет.

Технические характеристики

Приложение поддерживает ОС Android 2.1+. Файл разрешения «. apk» весит 2,3 МБ.

Плюсы и минусы

Среди плюсов стоит выделить:

• функциональность;
• простые настройки;
• управление данными;
• программа переведена на русский язык;
• виджет.

Минусов тоже оказалось достаточно:

• скачивать приложение нужно со сторонних ресурсов;
• примитивный дизайн;
• не всегда точные показатели скорости;
• много рекламы.

Установка механического спидометра

Как установить спидометр на велосипед? Алгоритм установки:

• Ослабляем гайки крепления переднего колеса и снимаем его.
• Полностью откручиваем правую крепежную гайку.
• Крепим привод спидометра на ось так, чтобы его внутренняя металлическая втулка вращалась вместе с колесом.
• Устанавливаем колесо на место (адаптер для подключения тросика на приводе должен быть направлен вверх).
• С помощью кронштейна крепим стрелочный прибор на руле.
• Соединяем привод спидометра и указатель скорости с помощью троса (он входит в комплект поставки).
• Делаем несколько оборотов колеса.
• Закрепляем тросик с помощью пластиковых хомутов на передней вилке и руле.

Важно! Значительные изгибы тросика недопустимы

Почему спидометры и одометры завышают показания?

Зачем же установлены такие технические требования к спидометрам, которые, в свою очередь, влияют на показания одометра? На самом деле это сделано с целью безопасности дорожного движения. Например, если бы спидометр занижал показатели скорости, то водители считали бы тогда, что едут слишком медленно и естественно при определенных условиях увеличили бы скорость движения.

А также занижение показателей скорости повлияло бы на количество выписываемых штрафов с камер фото и видеофиксации, которые следят за соблюдением скоростного режима. Ведь согласитесь, что в случае если спидометр машины показывал ее скорость меньше чем реальности, то мы частополучали бы штрафы за превышение скорости. В этом случае массовые иски автопроизводителям от владельцев автомобилей были бы обеспечены. 

Но это не единственная причина почему автопроизводители в среднем завышают показания спидометров в сторону увеличения скорости на 5-10%. Так как показания спидометра напрямую связаны с километражем на одометре, получается, что из-за погрешности спидометра одометр неправильно отсчитывает километраж автомобиля. В итоге в зависимости от условий эксплуатации автомобиля (например, от средней скорости движения машины) при пробеге 100 000 км, погрешность километража на одометре может составить в среднем 2000-5000 км. Знаете, какой плюс дает производителю эта погрешность на одометре? Конечно, это фактически уменьшает гарантийные обязательства перед владельцем автомобиля.

Все мы знаем, что при покупке нового авто любой автопроизводитель дает заводскую гарантию, в пределах 100 000 — 150 000 км пробега автомобиля. В итоге в случае погрешности спидометра и одометра фактически получается, что заводская гарантия заканчивается раньше, чем 100 тыс. — 150 тыс. км пробега, так как в реальности машина проехала немного меньше.

В настоящий момент в большинстве автомобилей применяется электронный одометр, который пришел на смену классическому механическому одометру, долгое время используемый в мировой автопромышленности. Но несмотря на более точную электронику принцип съема показаний остался прежним. 

Так что несмотря на электронный одометр, который отображает пройденный километраж машины на ЖК-дисплеи, показания километража снимаются с датчика, который считает обороты колес.

Соответственно погрешность показания одометра может не только зависеть естественных погрешностей прибора, но и напрямую зависит от состояния резины и исправности ходовой части машины.

Например, если на машине будет установлена нештатные колесные диски и резина, то погрешность показания одометра может существенно как увеличиться, так и снизится. Например, на различных автофорумах есть немало примеров, когда владельцы автомобилей, поменяв штатные колеса на другой размер, не только уменьшили погрешность показания спидометра, но и снизили погрешность показаний одометра.

Аналоговые:

Ленточный
– скорость показывает лента, проходящая через деления на неподвижной шкале. Использовался на многих американских и некоторых японских и европейских моделях, а также на ГАЗ-24 до начала 1975 года.

Барабанный
— деления нанесены на вращающийся барабанчик и при его вращении появляются в окошке, показывая текущую скорость. Применялся на многих довоенных автомобилях, некоторых американских автомобилях шестидесятых, а также – относительно современных моделях «Ситроена».

Стрелочный
– наиболее распространённый вариант спидометра, скорость указывает вращающаяся вокруг оси стрелка.

«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

Механический.

Скорость движения автомобиля определяют скоростью вращения его колес. Именно этот показатель фиксируют измерительные приборы.

Один из самых популярных способов измерения скорости – это спидометр магнитоиндукционного типа, имеющий привод от гибкого вала. Он содержит пару функциональных узлов (счетный и скоростной), заключенных в одном корпусе и объединенных общим приводом.

Скоростной узел состоит из постоянного магнита, закрепленного на приводном валике, и катушки, которая установлена на оси. Стрелка, которая показывает скорость, находится на верхнем конце оси. В средней части оси напрессована втулка со спиральной пружиной, внутренний конец которой закреплен на ней. Наружный конец крепится на пластине, предназначенной для изменения натяжения пружины регулировкой скоростного узла. Экран, расположенный вокруг катушки, увеличивает магнитный поток, проходящий через катушку. Возникающие при вращении магнита вихревые потоки, порождают магнитное поле катушки.

При взаимодействии магнитных полей магнита и катушки создается крутящий момент, который стремится развернуть катушку в том же направлении, куда вращается магнит. Возвратная пружина при закручивании препятствует повороту оси, поэтому одновременно возникает и противодействующий момент. В результате, ось стрелки и катушка поворачиваются на определенный угол, который пропорционален частоте вращения валика спидометра и соответствует скорости движения автомобиля.

Спидометр PRO

Рейтинг Google Play	3,8
Разработчик	Mobiem
Версия игры	2.0.4
Требования	Android 4.1 и выше
Интернет	Да

Русский язык	Да
Права ROOT	Нет
Цена	Бесплатно
Размер файла. apk	30,6 mb
Ссылка	скачать

Скриншоты приложения

Старт

Настройки программы

Режим HUD

«Спидометр ПРО» — польское приложение, от компании Mobiem, которое стало доступным для скачивания в сентябре 2016 года.

Описание программы

Выполняет следующие функции:

• измеряет скорость;
• ведет учет данных;
• HUD;
• показывает карту с пройденным маршрутом.

Приложение позволяет отслеживать тренировки или велопрогулки. После включения виджета на экране смартфона появится окошко с отображением темпа передвижения. В разделе с историей путешествий есть таблички, с указанием даты и времени сеанса, длительности и показателей скорости. Также можно удалить историю передвижений.

У приложения приятный интерфейс и яркие крупные неоновые цифры. При желании их цвет можно изменить на розовый, зеленый, белый и ультрамариновый. Также можно настроить яркость экрана и блокировать его вращение.

При активировании режима HUD изображение на экране становится зеркальным. Если положить телефон на торпеду в машине, то цифры с экрана будут отсвечиваться на лобовое стекло, но отображаться корректно, без отзеркаливания.

Технические характеристики

Размер программы — 4 МБ. Работает с операционной системой Android 2.1 и более поздними версиями.

Плюсы и минусы

Среди плюсов нужно выделить:

• простой и понятный интерфейс;
• корректные показатели скорости и расстояния;
• рабочий виджет;
• возможность управления данными;
• низкое энергопотребление.

Благодаря низкому энергопотреблению, даже на телефоне с аккумулятором на 3000 мАч, утилита проработает более 6 часов кряду.

Минусы:

• поддерживает не все модели смартфонов;
• периодически вылетает.