Устройство спидометра (электронного, механического привода)

Спидометры разделяют по принципу действия на магнитно-индукционные и электрические; по способу привода — с приводом гибким валом и с электроприводом.

Спидометр состоит из двух функциональных узлов, объединенных в одном корпусе и имеющих общий привод.

Один из этих узлов, преобразующий частоту вращения входного вала привода или сигнал от датчика в показания скорости на шкале, называют скоростным узлом (собственно спидометр).

Другой узел, преобразующий частоту вращения входного вала или иной сигнал от датчика в показания пробега автомобиля на счетных барабанчиках, называют счетным узлом.

В тех случаях, когда на автомобиле необходимо контролировать частоту вращения коленчатого вала двигателя, применяют также тахометр. С целью унификации производства в тахометрах обычно используют скоростной узел спидометра. Привод тахометра присоединяют к распределительному валу двигателя или специальному выводу от него.

Для привода спидометров и тахометров применяют гибкие валы, если длина их троса не превышает 3,55 мм. При большей длине троса рекомендуется применять спидометр с электроприводом (или электрический спидометр), так как при длинном гибком вале наблюдаются колебания стрелки спидометра из-за скручивания вала.

Принцип действия магнитоиндукционных скоростных узлов автомобильных спидометров

Принцип действия магнитоиндукционных скоростных узлов всех спидометров с приводом от гибкого вала или с электроприводом одинаковый, но они отличаются конструктивным исполнением.

Рассмотрим схему наиболее распространенной конструкции скоростного узла — магнитоиндукционного или, как его иногда называют, магнитовихревого (рис. 2, а). Магнит 2 закреплен на приводном валике 1 прибора. Оба полюса или несколько пар полюсов магнита расположены по периферии диска.

На оси 6, свободно вращающейся в двух подшипниках, закреплена деталь 3 из немагнитного материала (например алюминия), называемая картушкой. Снаружи ее с некоторым зазором размещен экран 4 из магнитомягкого материала (обычно сталь Ст10), который концентрирует магнитное поле.

При вращении магнита 2 его поле наводит в теле картушки вихревые токи, создающие магнитное поле картушки. При взаимодействии поля магнита и поля картушки возникает крутящий момент, стремящийся повернуть картушку в направлении вращения магнита.

Повороту оси картушки препятствует спиральная пружина-волосок 5, создающая противодействующий момент, значение которого пропорционально углу поворота. Угол поворота картушки пропорционален только окружной скорости полюсов магнита, т. е.

смещение стрелки 8 спидометра пропорционально частоте вращения магнита. Следовательно, зависимость показаний спидометра от скорости автомобиля линейна, и шкала спидометра 7 равномерна.

Все спидометры имеют на приводном валике однозаходный червяк, от которого приводится в действие счетный узел. Принцип действия счетных узлов всех отечественных спидометров одинаков, однако по конструкции их разделяют на два вида: с внешним зацеплением и с внутренним зацеплением счетных барабанчиков.

Между входным валиком спидометра и начальным барабанчиком установлена жесткая связь, поэтому точность показаний пробега автомобиля зависит от правильности расчета передаточного числа редуктора спидометра и состояния шин автомобиля.

Скоростной узел спидометра при изготовлении регулируют изменением натяжения пружины-волоска 5 и степени намагниченности магнита 2. Регулировка натяжения волоска дает параллельный сдвиг характеристики скоростного узла спидометра вверх или вниз (рис.

3, линия 2). При намагничивании магнита изменяется наклон характеристики, она идет более круто (рис. 3, линия 1).

Варьируя обеими регулировками, добиваются попадания характеристики спидометра или ее контрольных точек (20 и 80 км/ч) в зону I, предусмотренную ГОСТ.

К ведомому валу коробки передач автомобиля подсоединен редуктор 14 (см. рис. 2) привода спидометра, передаточное число iс которого выбирают в зависимости от передаточного числа irп главной передачи и радиуса качения колеса автомобиля.

Если за 1 км пути входной валик спидометра должен сделать 624 оборота, а колесо за это время делает 1000/(2πrк) (где rк — радиус качения колеса) оборотов, то Отсюда расчетное передаточное число редуктора спидометра

где rк — в м.

Радиус качения колеса может быть подсчитан по формуле rк — 0,5Dо + Вш (1 — λш), где Dо — диаметр обода колеса, м; Вш — высота профиля шины в свободном состоянии, м; λш — коэффициент радиальной деформации шины, равный 0,1—0,16 для стандартных и широкопрофильных шин.

Погрешность измерения пройденного пути зависит не только от точности выбора передаточного числа редуктора спидометра, но и от отклонения действительного радиуса качения колеса от расчетного из-за износа протектора, изменения давления воздуха в шинах, нагрузки на колеса, пробуксовки колес, неровностей дороги и т. д.

Погрешность, вызываемая этими факторами, составляет 10—15 % общего пробега. У автомобилей, движущихся значительную часть времени задним ходом (в карьерах), пробег, учитываемый счетным узлом, может быть сильно занижен вследствие сброса показаний при движении назад.

Поэтому некоторые спидометры имеют специальный привод счетного узла, обеспечивающий суммирование показаний при движении в любом направлении (спидометр СП 125, установленный на автомобиле БелАЗ).

На автомобилях КамАЗ, МАЗ, КрАЗ и других установлен спидометр с бесконтактным электроприводом, состоящий из датчика I (МЭ307) и приемника II (12.3802), электрическая схема которых приведена на рисунке 4.

Датчик МЭ307 представляет собой электрический трехфазный генератор с ротором в виде четырехполюсного постоянного магнита, вращение которому передается от ведомого вала коробки передач через передачу привода спидометра, состоящего из червячной пары и сменной пары цилиндрических прямозубых зубчатых колес. Статор датчика имеет три обмотки L1'—L3', расположенные между собой под углом 120° и соединенные звездой.

Приемник 12.

3802 магнитоиндукционный с электрическим приводом состоит из четырех узлов, объединенных в одном кожухе: скоростного и счетного узлов обычной для спидометров конструкции, синхронного электродвигателя и электронного блока.

Скоростной и счетный узлы соединены с ротором синхронного электродвигателя. Электродвигатель питается от электронного блока, собранного на печатной плате и состоящего из транзисторов VT1—VT3 и резисторов R1—R6.

Статор электродвигателя состоит из трех обмоток L1'—L3', каждая из которых имеет 2300 ± 10 витков и сопротивление 220 Ом.

При вращении ротора датчика его магнитное поле создает в обмотках катушек L1'—L3' статора датчика ЭДС, частота импульсов которой пропорциональна частоте вращения ротора.

Индуктируемый положительный импульс ЭДС (например, в обмотке L1' датчика) открывает транзистор VT1 приемника и к обмотке L1 электродвигателя начинает поступать ток с вывода «+» и далее через транзистор VT1 на массу приемника.

Положительные импульсы ЭДС поступают от датчика через каждые 120° поворота его ротора, что создает в обмотках статора электродвигателя вращающееся магнитное поле, частота вращения которого равна частоте вращения ротора датчика.

Резисторы R1—R6 служат для ускорения запирания транзисторов и снижения ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотках электродвигателя при запирании транзистора.

Тахометр с электроприводом (рисунок 5), применяемый на автомобилях КамАЗ, ЗИЛ-133ГЯ и других, состоит из датчика I (МЭ307) и приемника II (121.3813).

Принцип действия приемника 121.3813 аналогичен принципу действия приемника 12.3802, однако в нем отсутствует счетный узел и изменена шкала. Датчик тахометра МЭ307 приводится во вращение от вала привода топливного насоса.

Диоды VD1-VD6, стабилитрон VD7 и резистор R7 служат в схеме приемника для той же цели, что и резисторы R1-R6 в схеме приемника спидометра, т. е. снижают ЭДС самоиндукции в обмотках двигателя приемника при запирании транзисторов в обмотках фаз.

Дополнительный вывод при установке тахометра предназначен для подключения реле блокировки стартера, которое при работающем двигателе исключает возможность включения стартера, предотвращая тем самым поломку привода стартера, а также автоматически отключает автомобильный стартер, когда двигатель начал работать, что значительно повышает ресурс стартера.

Принцип действия автомобильного электронного тахометра

Принцип действия электронного тахометра ТХ193 (автомобиль BA3-2103) основан на преобразовании импульсов, возникающих в первичной цепи системы зажигания при размыкании контактов прерывателя, и измерении их магнитоэлектрическим прибором.

Тахометр (принципиальная схема на рисунке выше) состоит из блоков: блока формирования запускающих импульсов, блока формирования измерительных импульсов (мультивибратора) и измерительного прибора Р. Функции блока формирования запускающих импульсов выполняет фильтр, состоящий из трех звеньев: R1-С1; R2-С2 и СЗ-С4.

Этот фильтр выделяет из выходного сигнала в форме затухающей синусоиды импульс определенных длительности и формы, который затем подается как запускающий на одностабильный мультивибратор.

Он предназначен для получения импульсов тока прямоугольной формы с постоянной амплитудой и длительностью, частота которых определяется частотой входного сигнала.

В исходном устойчивом состоянии транзистор VT4 открыт под действием силы тока, протекающего через резистор R10, а конденсатор С5 заряжен. Напряжение на коллекторе этого транзистора мало, а падение напряжения на резисторе за счет силы тока эмиттера значительно. Поэтому ток в цепи коллектора транзистора VT2 отсутствует.

Положительный запускающий импульс, подаваемый на базу транзистора VT2, открывает его, и конденсатор С5 разряжается по цепи эмиттер—коллектор транзистора VT2 — резистор R10. При этом транзистор VT4 переходит в закрытое состояние, и пока конденсатор С5 не разрядится, остается закрытым, так как к его базе приложен отрицательный потенциал.

Транзистор VT2 в этом случае открыт под действием силы тока, протекающего по цепи R9-R8. При открытом состоянии транзистора VT2 через измерительный прибор Р проходит импульс, длительность которого определяется параметрами разрядной цепи конденсатора С5 (в основном цепи R10 C5).

Частота импульсов, подаваемых мультивибратором на измерительный прибор, равна частоте срабатывания прерывателя, а время разряда конденсатора выбирается меньшим, чем время между последовательными размыканиями контактов прерывателя при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Измерительный прибор, таким образом, показывает силу среднего эффективного тока Iэф, которая пропорциональна частоте импульсов одностабильного мультивибратора. Резистором R7 регулируют при настройке тахометра амплитуду импульса, подаваемого мультивибратором. Резистор R3 выполняет роль компенсатора температурной погрешности прибора.

Диод VD3 служит для защиты транзистора VT2.

Измерительный прибор Р—магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой, отклонение стрелки на угол 270° при силе тока 10 мА, сопротивление рамки прибора 160 Ом. Для стабилизации напряжения питания прибора установлен стабилитрон VD5, что исключает погрешность показаний при повышении напряжения в бортовой сети автомобиля.

Источник: http://www.xn--b1agveejs.su/avtoelektronika/307-spidometry-tahometry.html

Устройство спидометра его виды и неисправности

Спидометр — это достаточно важное устройство современного автомобиля. Это не только контроль скорости,  чтобы не нарушать правила, это так же контроль расстояния позволяющее вовремя проходить ТО.

По устройству их можно разделить на три вида:

1. механические;
2. электронные;
3. электромеханические.

Спидометр на ВАЗ 2107 механический, а дополнительное устройство установленное после привода спидометра так называемый датчик скорости, необходим для корректной работы ЭБУ.

Спидометр состоит:

1. трос спидометра;
2. шайба опорная;
3. датчик скорости;
4. привод спидометра 13 зубьев;
5. уплотнительная шайба;
6. стопорный шарик;
7. ведущая шестерня привода;
8. уплотнительное кольцо.

Устройство механического спидометра

У механического спидометра вращение от КПП через привод передается посредством троса на спидометр.

В качестве измерителя скорости используется магнитоиндукционный узел со стрелочным указателем, а для отображения пройденного расстояния используется червячный привод 4 с барабанным счетчиком 5 (одометр). В былые времена применялись барабанные и ленточные спидометры.

Стрелка принимает положение на шкале которое зависит от частоты вращения магнита 1, который приводится  во вращение от вала. Магнит 1 своим магнитным полем, вращаясь увлекает за собой алюминиевый барабан 2, на оси которого закреплена стрелка указателя скорости с возвратной пружиной 3. Чем быстрее вращение магнита, тем больше отклонение стрелки.

От вала через червячную передачу 4 работает барабанный счетчик 5 расстояния.

Устройство и работа электронного спидометра

Электронные спидометры более точны, чем механические и могут иметь узлы от электромеханического спидометра, например более привычный нам барабанный счетчик расстояния.

Устройство электронного спидометра  основан на преобразовании вращения выходного вала КПП в импульсы с величиной 1- 5 вольт с последующим преобразованием в величину скорости или  пройденного расстояния без использования электродвигателей. Вдаваться подробно в их работу не имеет смысла, это прерогатива инженеров.

Определение расстояния ведется подсчетом импульсов. 6000 прямоугольных импульсов, в соответствии с международными стандартами равны 1 километру пути. Отображаться показания могут как на электронном табло так и посредством барабанного счетчика.

При отображении скорости, импульсы преобразуются в ток, чем больше импульсов за единицу времени, тем больше отклонение стрелки и естественно выше скорость.

Электромеханические

В таких устройствах уже отсутствует трос как средство передачи вращения. Вращение преобразуются в импульсы как в электронных устройствах с последующим преображением во вращение с помощью электродвигателей. Далее эти электродвигатели вращаясь со скоростью в прямой зависимости от скорости вращения выходного вала КПП, управляют работой своих узлов, спидометра или одометра.

Датчик скорости

Датчик скорости ВАЗ 2107 как уже упоминалось, стоит после привода и его основная задача выработка  импульсов для ЭБУ. По ним определяется скорость машины в программе ЭБУ для выбора режима работы двигателя.

В  электронном варианте с такого датчика снимаются импульсы не только для ЭБУ, но и для спидометра.

При неисправном датчике скорости возможны провалы в работе двигателя, снижение мощности и как правило повышенный расход топлива.

Неисправности спидометра

Основными поломками при отказе спидометра являются:

• стирание зубьев шестерни привода;
• обрыв троса;
• стирание граней троса;
• шум спидометра.

Выявить все эти неисправности лучше всего, чтобы исключить ошибку в диагностике путем  визуального осмотра. А неисправность связанную с шумом, пожалуй устранить не удастся даже смазкой. Шум в спидометре возникает с сильной выработкой валов.

Источник: https://znatokvaz.ru/stati/ustroystvo-spidometra-ego-vidyi

Устройство спидометра (электронного, механического привода)

Леонардо да Винчи в 1500 г. создал прототип механизма для измерения скорости конного экипажа. И только в 1901 году усовершенствованный аналог изобретения был установлен компанией Oldsmobile на автомобили. С тех пор устройство спидометра разительно изменилось. Рассмотрим принцип работы, почему врут механические и электрические спидометры, а также основные поломки.

Механические

По своему устройству аналоговые спидометры делятся на следующие виды:

• стрелочные. Скорость показывается перемещением стрелки по циферблату в форме полусферы;
• ленточные. Положение окрашенной ленты на горизонтально размеченной шкале показывает фактическую скорость автомобиля. Немного видоизмененный аналог такого измерителя вы могли видеть на ВАЗ 2101 и 2102;
• барабанные. Индикатор был нанесен на барабане, который вращался пропорционально изменению скорости.

Аналоговый спидометр

Механический спидометр стрелочного типа – единственный из аналоговых видов измерителей скорости, которые до сих пор устанавливаются на многие автомобили. Рассмотрим устройство аналогового спидометра, принцип работы которого основывается на явлении магнитной индукции. Составные компоненты:

• червячный узел, устанавливающийся в КПП. Шестерня вращается вместе с вторичным валом КПП, что позволяет рассчитать скорость вращения приводов, соответственно, и колес;
• тросиковый привод, который тянется от червячного узла к приборной панели;
• магнитный элемент;
• металлическая пластина, соединенная со стрелкой;
• пружина;
• шкала.

Сопутствующим элементом спидометра можно считать счетчик пройденного расстояния, который через червячную передачу соединен с тросиком. Устройство и способы смотки одометра мы рассматривали ранее, поэтому заострять внимание на этом не будем.

В полноприводных автомобилях скоростная часть спидометра может находиться в раздаточной коробке.

Принцип работы

Вращение вторичного вала МКПП через главную передачу связано с червяком и шестерней (червячная передача), которая крепится к тросу. Соответственно, вращение вторичного вала провоцирует движение троса, который оборачивается вокруг своей оси внутри кожуха. Трос, тянущийся от КПП к приборной панели, соединен с магнитом, который находится вблизи металлической пластины и соединен со стрелкой.

С курса физики все мы знаем о влиянии магнитных полей на ферромагнетики. Вращаясь вокруг своей оси, магнит провоцирует отклонение металлической пластины, как бы утягивая ее за собой. Соответственно, чем выше скорость вращения магнита, тем быстрее будет крутиться металлическая часть, и тем больше будет подыматься стрелка автомобильного спидометра. Именно так работает механический спидометр.

Электронный спидометр

В электронном счетчике отсутствует механическая связь между показаниями на приборной панели и вторичным валом КПП. Способ реализации во многом зависит от устройства датчика скорости, который бывает двух типов:

• оптоэлектронный. В корпусе КПП, как и в случае с механическим спидометром, устанавливается скоростная часть с тросиком. Вот только показания скорости автомобиля рассчитывается на основании импульсов, формирующихся фотопрерывателем. Частота импульсов пропорциональна скорости вращения троса, что позволяет высчитать фактическую скорость автомобиля;
• безтросовый. В корпусе КПП устанавливается магнитно-резистивный элемент (МРЭ). Многополюсный магнит вращается вместе с ведомым валом КПП. Возникающие изменения магнитного поля увеличивают/уменьшают сопротивление МРЭ, которое преобразовывается мостовой схемой в импульсы.

Еще большее распространение получил электронный спидометр, работающий на эффекте Холла. Если к проводнику или полупроводнику прямоугольной формы приложено постоянное напряжение и его пронизывает под прямым углом линии магнитного поля, на противоположных плоскостях проводника возникает напряжение, которое и было названо в честь первооткрывателя Эдвина Холла.

Частота изменения выходного напряжения будет пропорциональна скорости вращения задающего диска. Именно частота импульсов напряжения позволяет ЭБУ высчитывать фактическую скорость автомобиля.

Стоит заметить, что ранее главная функция датчика скорости – показывать скорость движения авто, стала теперь по большей мере сервисной. Датчик скорости используется системой питания двигателя в определенных режимах работы.

Поэтому при поломке или некорректной работе электронного датчика мотор может глохнуть при смене передач, неустойчиво работать, терять тягу.

Почему спидометр врет

Любой автомобильный спидометр искажает показания. По большей мере связано это с калибровкой устройств, точно выполнить которую достаточно сложно. Также стоит учесть, что скорость измеряется по вращению лишь одной из оси главной передачи (редуктор, установленный в МКПП). А ведь при повороте колесо, находящееся на внутреннем радиусе, проходит меньшее расстояние, нежели внешнее колесо.

Но главную поправку в показания автомобильного спидометра вносит размерность колес. Чем больше диаметр колеса, тем большее расстояние автомобиль пройдет за один оборот приводного вала.

Поломки

К основным неисправностям относятся:

• разрушение шестеренок червячной передачи, которые часто изготавливаются из пластика;
• обламывание троса в месте зацепления со скоростной частью, вкручивающейся в КПП;
• окисление контактов датчика, обламывание проводов питания. Проверку питания можно осуществить своими руками при помощи мультиметра;
• неисправность электронной части, располагающейся в щитке приборов.

Предлагаем посмотреть видео процесса базовой диагностики в случае, если не работает спидометр.

Источник: https://greviews.ru/ystroistvo-spidometra-elektronnogo-mehanicheskogo-privoda/

Схема и устройство спидометра

Без спидометра нам не обойтись. Скорости велики, а их влияние на безопасность неоспоримо. Спидометр не только украшает приборную панель, но сохраняет нервы, деньги, а иногда и жизнь. Не по мельканию же кустов за обочиной определять скорость! Глаз даже опытного водителя в долгой поездке «замыливается» – и немалые 100 км/ч кажутся черепашьим шагом.

Скорость, о которой мы говорим, «мгновенная». Это она важна при экстренном торможении или энергичном маневре. Но спидометр включает и одометр с точностью измерения до километра, иногда – до 100 метров. Хотите точней – обзаводитесь навигационной системой вроде GPS.

Наиболее просты механические спидометры. Приводятся от трансмиссии «гибким валом» – особым тросиком, хорошо передающим вращение. Так как одинаковые спидометры бывают на разных авто, в их приводе применяют простейший редуктор, передаточное число которого подобрано к автомобилю.

На заднеприводном спидометр обычно контролирует вращение вторичного вала КП. Значит, показания зависят от размера шин, передаточного числа редуктора заднего моста и собственной погрешности прибора. Пример: на «жигулях» замена пары 4,44 на 3,9 изменит показания на 14%.

В этих случаях обязательна замена и редуктора спидометра. Однако зубчатки редуктора не резиновые – поэтому идеального соответствия спидометра размеру шин не бывает, а они ведь еще изнашиваются… Суммарная ошибка показаний до 10% и даже больше – дело обычное.

Часто этим объясняются рекорды дворовых гонщиков.

Спидометры переднеприводных автомобилей с поперечным расположением двигателя обычно «обслуживают» привод левого колеса после главной пары. Значит, к погрешности спидометра и влиянию размера шины прибавляется эффект от закругления дороги: на поворотах влево «приборная скорость» чуть меньше, чем посередине машины, а вправо – чуть больше.

Как сказываются шины нештатного размера? Замена шины 175/70R13 на шину 165/70R13 или наоборот меняет показания спидометра на 2,5%.

Деформация «хитрая», а плата за нее – и рост расхода топлива, и падение максимальной скорости, хотя при этом сами показания спидометра… завышены!

Механический спидометр устроен просто: поверх магнитного диска 1, приводимого тросом, расположен с небольшим зазором вращающийся на оси алюминиевый колпак (картушка) 2 со стрелкой и возвратной пружиной 3 (см. рис.). Когда диск вращается, его магнитные силовые линии возбуждают в картушке токи, создающие свое магнитное поле. При взаимодействии двух полей картушка увлекается за диском, но пружина ограничивает ее поворот углом, зависящим от скорости вращения диска. Циферблат отградуирован в соответствии с тарировкой прибора, зависящей от жесткости возвратной пружины. Любое изменение ее жесткости недопустимо – показания спидометра окажутся искажены.

Одометр – набор барабанчиков с цифрами (еще их называют «декадами»). Каждый связан с соседним зубчатой передачей с отношением 1:10. С началом движения крайний – километровый отсчитывает единицы километров, когда он сделает один оборот, соседний 10-километровый покажет в своем окошке единицу. Через 100 км первый оборот завершит 10-километровый барабанчик. И так далее. Отечественные одометры ведут счет до 99 999 км, затем обнуляются. Нынче многие одометры шестизначные. Отдельные модели включают в себя удобную опцию – счетчик короткого (обычно не больше 1000 км) пробега с точностью до сотни метров. Водитель может его обнулить нажатием кнопки.

К сожалению, работоспособность механического спидометра сильно зависит от износа его собственных деталей, а также привода. Важно проложить гибкий вал без резких перегибов (иначе трос изнашивается, стрелка колеблется, механизм шумит) – не на каждом автомобиле это удается. Тросовый привод затрудняет сборку и разборку приборного щитка.

В конце концов, от троса отказались – спидометр стал электронным, он работает по сигналу датчика скорости. Показанный датчик совмещен с редуктором, который, кстати, можно установить и на старую машину с тросовым приводом: отвинти колпачок с накаткой – и прикручивай трос.

У нас электронные спидометры впервые появились на ГАЗ-3110, ВАЗ-2110, ими комплектовали последние варианты «ИЖ-Ода».

По внешнему виду первые электронные спидометры трудно отличить от механических. Стрелка на своем месте, барабанчики с цифрами тоже. Но отныне стрелка – деталь электронного измерителя числа импульсов от датчика скорости.

Угол ее поворота пропорционален числу импульсов в единицу времени – подробности технологии пересчета оставим специалистам. Одометр похож на механический, но «декады» подчиняются управляемому электроникой микроэлектродвигателю.

Эти приборы несколько точней механических, но все же погрешность 5–7% у них случается, ведь они избавились лишь от слабых мест самой механики (люфтов, капризов троса, картушки, возвратной пружинки т.п.).

Полностью электронные приборы совершенней. Но и здесь привычные стрелки на своих местах: оказывается, большинство людей понимают их «язык» лучше, чем любые цифры на дисплее.

Такой приборный щиток можно встретить на «самарах» ВАЗ-2113…2115 и части машин «десятого» семейства. С обратной стороны этот комплекс – произведение искусства. Всеми стрелками командует электроника через исполнительные электродвигатели.

Дисплеи (одометра и температуры воздуха) жидкокристаллические.

При всех возможностях электроники основа измерений, то есть контроль вращения ведущего колеса с шиной, остается. Значит, связанные с этим ошибки измерений неизбежны, а разработчики «продвинутых» спидометров, похоже, не интересуются возможностью их тонкой подстройки.

Почему – вопрос открытый. Вряд ли это неразрешимая проблема – предусмотрена же эта функция у маршрутных компьютеров! На фото один из них. В числе задач МК – учет расхода топлива. Тут не обойтись без измерений пройденного расстояния.

В наше время положение реперных точек легко проверить современными навигационными средствами. Строители-дорожники с ними тоже знакомы.

Источник: https://xn—-7sbbil6bsrpx.xn--p1ai/sxema-i-ustrojstvo-spidometra.html

Устройство автомобилей



Для осуществления контроля за скоростью движения и пройденным путем автомобиль оборудуется спидометром (рис. 1). Достоверную информацию об этих параметрах можно получить через частоту вращения колес автомобиля. Впрочем, зная передаточные числа трансмиссии, можно установить прибор, воспринимающий частоту вращения колес на каком-либо элементе трансмиссии, имеющем неразрывную связь с колесами и располагающимися как можно ближе к кабине или салону автомобиля.

Как правило, таким элементом является вторичный вал коробки передач, а на полноприводных автомобилях – вторичный вал раздаточной коробки.

Именно там устанавливается механический или электрический датчик спидометра, который связан с указателем, расположенным на панели приборов.

На переднеприводных легковых автомобилях привод спидометра осуществляется от зубчатого колеса, расположенного на дифференциале.

***

Механический привод спидометра

Спидометр с механическим приводом представлен на рис. 1, а. Датчик 1 представляет собой червячную пару зубчатых колес, одно из которых устанавливается на вторичном валу неподвижно, а второе, изготовленное заодно целое с приводным валиком, устанавливается в крышку картера и может выниматься.

Приводной валик связан с гибким валом 2, который передает вращающий момент на указатель. Гибкий вал (тросик спидометра) представляет собой стальной трос с четырехгранными наконечниками, заключенный с небольшим зазором в оболочку из стальной витой проволоки, имеющую защитный пластмассовый слой.

Указатель спидометра состоит из указателя скорости 6 и счетчика 7 суммарного пути. Принцип действия указателя скорости индукционный.

На входном валике указателя установлен постоянный магнит 3, который при вращении индуктирует вихревые токи в металлическом диске 4, находящемся на одной оси со стрелкой.

Эти токи создают собственное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита.

В результате создается момент, который стремиться повернуть диск по часовой стрелке, при этом величина этого момента тем больше, чем быстрее вращается входной валик. Спиральная пружина 5 противодействует повороту диска со стрелкой. Таким образом, суммарный момент отклоняет стрелку указателя на угол, пропорциональный частоте вращения входного валика.

Счетчик 7 суммарного пути имеет привод через червячную пару от входного валика спидометра и состоит из нескольких барабанчиков, установленных на одной оси с нанесенными на них цифрами от 0 до 9.

Барабанчики вращаются специальным устройством, которое при повороте любого из них на один оборот осуществляет поворот соседнего левого барабанчика на 1/10 оборота.

Крайний правый барабанчик показывает пробег автомобиля в сотнях метров, следующий барабанчик – в километрах, и так далее.

***



Механический привод спидометра из-за невозможности передавать вращение на расстояние более 3,5 м, а также из-за неравномерности вращения вала и его быстрого изнашивания все чаще уступает место электрическому приводу (рис. 1, б).

В качестве датчика привода используется электрический трехфазный генератор с ротором в виде постоянного магнита. Статор датчика имеет три обмотки, расположенные под углом 120˚ и соединенные звездой.

В корпусе спидометра также находится электронный блок управления, собранный на печатной плате, который управляет работой электродвигателя.

• Конструкция и работа указателя скорости и счетчика суммарного пути аналогична спидометру с механическим приводом.
• Электрический датчик привода спидометра, устанавливаемый на автомобилях марки «КамАЗ» имеет такую же конструкцию, как и датчик привода тахометра (указателя частоты вращения коленчатого вала двигателя).

Один из недостатков электрического привода спидометров, устанавливаемых на автомобили с дизельными двигателями (например, автомобиль КамАЗ) заключается в том, что при выключении зажигания во время движения автомобиля спидометр и счетчик пройденного пути перестают функционировать. Дизельный двигатель способен работать при выключенном зажигании, поэтому автомобиль может двигаться. Это дает возможность не учитывать часть пробега недобросовестным наемным водителям, совершающим «левые» рейсы. В этом плане механический привод тоже имеет существенный недостаток – при движении автомобиля задним ходом счетчик пройденного пути будет отматывать показания в обратную сторону. Для автомобилей, которые во время выполнения транспортной работы часто используют задний ход, приходится учитывать этот нюанс.

При оценивании точности показаний спидометра и счетчика пройденного пути следует учитывать влияние на эти показатели состояния шин колес автомобиля, а также давление в них. Если на автомобиле установлены нештатные шины большего или меньшего диаметра, а также при значительном износе шин, либо при недостаточном давлении в шинах, показания приборов будут иметь существенную погрешность.

1. Подробнее с устройством и работой автомобильных спидометров и тахометров можно ознакомиться здесь.
2. ***
3. Гидромеханическая коробка передач



Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/mdk.01.01_transmjssia/kpp_11/index.shtml

Спидометр: скорость под контролем

29 Января 2015

В каждом транспортном средстве обязательно предусмотрен простой прибор, необходимый для контроля скоростного режима и обеспечения безопасности — спидометр. О том, что такое спидометр, как он устроен и работает, а также о существующих типах спидометров и особенностях их эксплуатации читайте в статье.

Назначение спидометра в транспортном средстве

Современные правила дорожного движения в ряде случаев оговаривают максимально допустимую скорость, с которой автомобиль может двигаться в городе, по мостам и магистралям, по различным типам дорог и т.д. Поэтому водитель сталкивается с необходимостью контролировать скорость движения своего автомобиля. Эта задача решается с помощью специального прибора — спидометра.

Спидометр — один из основных приборов любого транспортного средства, позволяющий измерять текущую (мгновенную) скорость ТС. Также все современные спидометры объединены с еще одним прибором — одометром, который позволяет измерять пробег автомобиля. Сегодня спидометр и одометр неразделимы, поэтому здесь мы рассмотрим оба этих прибора.

Интересно отметить, что первые автомобили не имели никаких средств для измерения скорости, так как в этом не было особой нужды — машины конца XIX – начала XX века ездили неспешно, едва обгоняя конные повозки, и не создавали проблем.

Однако с течением времени скорости автомобилей росли, и производители стали предлагать простейшие спидометры в качестве, как говорят сегодня, опции.

С 1910 года многие автомобили уже имели спидометры в базовой комплектации, что требовалось и новыми редакциями национальных правил дорожного движения.

• 3 700 ₽
• 2 640 ₽
• 2 475 ₽
• 9 800 ₽
• 1 090 ₽
• 3 070 ₽
• 3 840 ₽
• 2 455 ₽
• 2 405 ₽
• 1 155 ₽

Показать все товары

Первый механический спидометр современной конструкции был установлен в 1923 году на несколько моделей автомобилей Oldsmobile.

Это были приборы OSA (Otto Schulze Autometer), в них использовались принципы, которые и сегодня применяются в механических спидометрах.

Лишь в 1970-х годах появились спидометры новых систем — с электронными датчиками, с цифровой индикацией и т.д. Однако новые приборы стали массово устанавливаться на автомобили только с 1990-х годов.

4 «Перечня неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств» действующих ПДД.

Поэтому состоянию и работоспособности спидометра необходимо уделять самое серьезное внимание, а в случае поломки незамедлительно решать проблему.

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.

Устройство и работа механического спидометра

Механический спидометр состоит из следующих основных частей:

• Шестеренчатый датчик скорости автомобиля (ДСА);
• Гибкий вал, передающий вращение от датчика на спидометр;
• Скоростной узел спидометра (собственно, спидометр);
• Счетный узел спидометра (одометр).

1. магнитный диск
2. алюминиевый колпак
3. возвратная пружина

Основу спидометра составляет магнитоиндукционный скоростной узел, который состоит из обычного постоянного магнита, закрепленного на приводном валу, и катушки, представляющей собой просто плоский алюминиевый цилиндр.

Катушка соединена с осью, на конце которой закреплена стрелка спидометра, ось удерживается в подшипниках и соединена с цилиндрической пружиной.

Сверху катушка закрыта металлическим экраном, который предотвращает возникновение ложных показаний из-за наличия внешних магнитных полей.

Здесь все очень просто: при вращении магнита в катушке (алюминиевом цилиндре) возникают вихревые токи, которые взаимодействуют магнитным полем этого магнита, и в результате катушка тоже начинает вращаться, однако из-за пружины она только отклоняется на тот или иной угол.

Этот угол зависит от скорости вращения магнита, то есть — чем быстрее вращается магнит, тем сильнее отклоняется катушка, и тем большую скорость показывает закрепленная на катушке стрелка.

Крутящий момент на магнит передается от ДСА через гибкий вал. Сам датчик представляет собой шестерню, которая входит в соединение шестерней, закрепленной на вторичном (ведущем) валу коробки передач. Почему выбран именно вторичный вал? Потому что от скорости его вращения зависит и скорость вращения ведущих колес, а значит — и скорость автомобиля.

Однако ДСА в коробке ставится преимущественно на заднеприводных автомобилях, а на машинах с передним приводом датчик устанавливается на привод переднего левого колеса.

От приводного вала во вращение также приводится и одометр. Для этого предусмотрен несложный редуктор, который обеспечивает поворот крутящего момента от гибкого вала и передачу его на счетный узел одометра. Обычно редуктор выполнен на червячных передачах и имеет большое передаточное число — от 600:1 до 1700:1 и более.

Механические спидометры просты и надежны в работе, однако они нередко дают большие погрешности, также некоторые проблемы создает гибкий вал, поэтому сегодня все большее распространение получают электромеханические и электронные спидометры.

Устройство и работа электромеханического спидометра

Электромеханические спидометры — это большое разнообразие конструкций и технических решений.

Независимо от конструкции все электромеханические спидометры имеют те же функциональные узлы, что и механические — датчик, скоростной узел и счетный узел.

Однако существует несколько различных реализаций этих узлов, а значит — множество видов и разновидностей спидометров. Поэтому удобнее провести классификацию электромеханических спидометров по типу используемых в них датчиков и скоростных узлов.

В электромеханических спидометрах используется три основных типа датчиков:

• Традиционные шестереночные датчики, соединенные со вторичным валом КПП или приводом левого переднего колеса;
• Импульсные датчики, работающие на основе эффекта Холла;
• Индукционные датчики, работающие на основе эффекта электромагнитной индукции;
• Комбинированные датчики (включают в себя шестереночный датчик, соединенный с КПП, и любой из электронных датчиков, сигнал от которых и служит для измерения скорости автомобиля).

Что касается скоростных узлов, то их разнообразие меньше:

• Модифицированные скоростные узлы магнитоиндукционного типа с индикацией с помощью магнитоэлектрического прибора (миллиамперметра) — используются только в паре с обычным шестереночным ДСА;
• Счетные узлы на основе электронного блока и с индикацией с помощью миллиамперметра — работают только в паре с электронными и комбинированными датчиками.

В модифицированных магнитоиндукционных скоростных узлах изменение направления силовых магнитных линий от вращающегося магнита измеряется с помощью специализированной микросхемы или датчика, этот сигнал усиливается и преобразуется электронным блоком, и подается на миллиамперметр. Величина тока, поступающего на прибор, пропорциональна скорости движения автомобиля, поэтому стрелка отклоняется на ту или иную отметку спидометра.

В скоростных узлах второго типа электронный блок преобразует сигнал, поступающий непосредственно от датчика скорости, а индикация скорости производится так же, как описано выше — с помощью миллиамперметра.

Важно отметить, что в электромеханических спидометрах используются классические барабанные одометры. Их привод осуществляется с помощью шаговых электродвигателей, а управление двигателем обеспечивается тем же электронным блоком, который управляет спидометром.

Они обеспечивают более точные показания, просты в настройке и калибровке (например, при установке нового спидометра или спидометра иного типа, чем был установлен ранее, его калибровка производится с помощью специального сканера без вмешательства в механическую и электронную часть), а передача сигналов от датчиков осуществляется по проводам, которые более удобны и надежны, чем гибкий вал обычных спидометров. При этом в современных автомобилях может использоваться несколько датчиков скорости (обычно это датчики ABS), которые повышают точность измерения скорости и надежность работы спидометра в целом.

Устройство и работа электронного спидометра

В сущности, электронный спидометр отличается от электромеханического тем, что в нем установлен полностью электронный одометр с цифровой индикацией. В остальном спидометры идентичны. В настоящее время именно электронные спидометры получили наибольшее распространение, они устанавливаются как на легковые, так и на грузовые автомобили и иную технику.

Такую популярность этого вида спидометров легко объяснить их надежностью и большей защищенностью.

Дело в том, что «скрутить» показания одометра, установленного в обычном механическом или электромеханическом спидометре, без особого труда может каждый водитель, а изменить показания электронного одометра можно только с помощью специального оборудования.

Поэтому сегодня даже в старых автомобилях при установке тахографа (прибора для записи скоростного режима автомобиля и пройденного пути) или системы контроля транспорта рекомендуется устанавливать и новые электронные спидометры, защищенные от постороннего вмешательства.

Нужно отметить, что сегодня наибольшее распространение имеют электронные спидометры с традиционной стрелочной индикацией, а приборы с цифровой индикацией являются редкостью.

Почему так? Дело в особенностях нашего восприятия: положение стрелки, даже изменяющееся, воспринимается проще и быстрее, чем цифровая индикация скорости.

Мы легко оцениваем скорость автомобиля по стрелке, которая может колебаться, но не способны сразу осознать скорость, выраженную в двух или трех постоянно изменяющихся цифрах. Поэтому датчики со стрелками вряд ли когда-нибудь потеряют свою актуальность.

Особенности эксплуатации спидометров

У спидометров есть одна особенность — они имеют довольно высокую погрешность измерения, при этом точность измерения зависит от ряда факторов.

Наибольшей погрешностью обладают спидометры с механическим приводом (с шестереночным датчиком), причем с течением времени неточность показаний прибора повышается.

Это связано с износом шестерни датчика и в некоторой степени с износом шестерни привода датчика на вторичном валу КПП. Погрешность может достигать 10% и более, а в какой-то момент датчик и вовсе перестанет нормально работать.

Но никакой из типов спидометров не застрахован от ошибок, возникающих вследствие различных факторов. Например, погрешность в 2,5% и более возникает при установке на автомобиль колес уменьшенного или увеличенного диаметра, а также при езде на спущенных покрышках.

Ошибка возникает из-за того, что датчики скорости отсчитывают количество оборотов, совершенных вторичным валом или валом привода ведущего колеса за единицу времени. Так, при уменьшении диаметра колес (или при слишком низком давлении в покрышках) количество оборотов вторичного вала КПП, совершенное за километр пути, будет больше, чем при езде на колесах увеличенного диаметра.

А значит, на колесах малого диаметра спидометр будет показывать увеличенную скорость, а одометр будет отсчитывать увеличенный пробег.

Дополнительную погрешность измерения скорости и пройденного расстояния дают спидометры на переднеприводных автомобилях. Дело в том, что скорость вращения переднего колеса неодинакова при разных углах поворота угла: при повороте влево показания уменьшаются, при повороте вправо — увеличиваются (речь идет, напомним, о левом переднем колесе).

Однако даже на автомобилях, оснащенных колесами рекомендованного диаметра, спидометр может давать погрешность до 10%. Максимальная ошибка возникает на больших скоростях (до 200 км/ч и более) — спидометр завышает показания на 10-20 км/ч.

, однако при скоростях до 60-70 км/ч показания прибора точные.

Эта погрешность вносится в спидометры осознанно в целях безопасности — высокие показания заставляют водителя снизить скорость, да и в реальных условиях показания спидометра более 120 км/ч, в общем-то, и не нужны, а в городе практический предел показаний и вовсе лежит в пределах 40-60 км/ч.

Особое внимание необходимо уделять выбору нового спидометра, который будет установлен на автомобиль в случае поломки старого.

Современные электронные спидометры в этом плане более универсальны — их можно настроить (прописать в компьютере автомобиля) с помощью специального прибора.

При эксплуатации автомобиля необходимо помнить об этих особенностях, а при поломке спидометра как можно скорее делать его ремонт или замену. И в этом случае у водителя не будут возникать проблемы с соблюдением скоростного режима и противоречия с приложениями к ПДД.

Источник: https://www.avtoall.ru/article/6520219/