Jump to content

Спидометр

(Перенаправлено с Велосиметра )

Спидометр
Современный спидометр в Toyota Corolla
Классификация Измерять
Промышленность Автомобильная промышленность
Приложение скорости Измерение
изобретатель Йосип Белушич
Изобретенный 1888 (136 лет назад) ( 1888 )
Анимация электронного спидометра Aston Martin процедуры самопроверки автомобиля . , показывающая, как стрелка аналогового спидометра может указывать скорость
Спидометр Ford , показывающий мили в час (внешний) и км/ч (внутренний), а также одометр в милях .
Цифровой спидометр с ЖК-дисплеем в Honda Insight.

Спидометр , или измеритель скорости — это прибор который измеряет и отображает мгновенную скорость транспортного средства. Теперь они универсально подходят для автомобилей , они стали доступны в качестве опций в начале 20 века и в качестве стандартного оборудования примерно с 1910 года. [ 1 ] В других транспортных средствах могут использоваться устройства, аналогичные спидометру, с другими средствами измерения скорости, например. лодки используют журнал ямы , а самолеты используют указатель воздушной скорости .

Чарльзу Бэббиджу приписывают создание раннего типа спидометра, который обычно устанавливался на локомотивы . [ 2 ]

Электрический спидометр изобрел хорват Йосип Белушич. [ 3 ] в 1888 году и первоначально назывался велосиметром.

Операция

[ редактировать ]

Спидометр был первоначально запатентован Йосипом Белушичем (Джузеппе Беллушичем) в 1888 году. Он представил свое изобретение на Всемирной выставке 1889 года в Париже . Его изобретение состояло из указки и магнита, которого использовалось электричество . в работе [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Немецкий изобретатель Отто Шульце запатентовал свою версию (которая, как и версия Белушича, работала на вихревых токах) 7 октября 1902 года. [ 7 ]

Механический

[ редактировать ]

Во многих спидометрах используется вращающийся гибкий трос автомобиля , приводимый в движение зубчатой ​​передачей, связанной с трансмиссией . Однако ранний Volkswagen Beetle и многие мотоциклы использовали трос, приводимый в движение передним колесом.

Некоторые ранние механические спидометры работали по принципу регулятора, при котором вращающийся груз, действующий против пружины, выдвигался дальше по мере увеличения скорости, подобно регулятору, используемому в паровых двигателях. Это движение было передано указателю для обозначения скорости.

За ним следовал хронометрический спидометр, где пройденное расстояние измерялось за точный интервал времени (некоторые спидометры Smiths использовали 3/4 секунды), измеряемый спусковым механизмом. Это перешло на указатель спидометра. Хронометрический спидометр устойчив к вибрации и использовался в мотоциклах до 1970-х годов.

Когда автомобиль находится в движении, узел шестерни спидометра поворачивает трос спидометра, который затем поворачивает сам механизм спидометра. Небольшой постоянный магнит, прикрепленный к тросу спидометра, взаимодействует с небольшой алюминиевой чашкой (так называемой чашкой скорости ), прикрепленной к стержню указателя аналогового спидометра. Когда магнит вращается рядом с чашкой, изменяющееся магнитное поле создает вихревой ток в чашке , который сам по себе создает другое магнитное поле. Эффект заключается в том, что магнит оказывает крутящий момент на чашку, «таща» ее и, следовательно, указатель спидометра в направлении ее вращения без механического соединения между ними. [ 1 ]

Вал указателя удерживается в нулевом положении с помощью тонкой торсионной пружины . Крутящий момент на чашке увеличивается со скоростью вращения магнита. Таким образом, увеличение скорости автомобиля приведет к скручиванию чашки и указателя спидометра против пружины. Чашка и указатель будут вращаться до тех пор, пока крутящий момент вихревых токов на чашке не уравновесится противодействующим моментом пружины, а затем остановятся. Учитывая, что крутящий момент на чашке пропорционален скорости автомобиля, а прогиб пружины пропорционален крутящему моменту, угол указателя также пропорционален скорости, поэтому одинаково расположенные метки на циферблате можно использовать для пробелов в скорости. . На заданной скорости указатель останется неподвижным и укажет на соответствующую цифру на циферблате спидометра.

Возвратная пружина откалибрована таким образом, чтобы заданная скорость вращения троса соответствовала определенному показанию скорости на спидометре. Эта калибровка должна учитывать несколько факторов, в том числе передаточные числа шестерен хвостового вала, приводящих в движение гибкий трос, передаточное число главной передачи в дифференциале и диаметр ведомых шин .

Одним из ключевых недостатков вихретокового спидометра является то, что он не может показывать скорость автомобиля при движении задним ходом, поскольку чашка будет вращаться в противоположном направлении - в этом случае стрелка будет прижиматься к механическому стопорному штифту на нулевой отметке. позиция.

Электронный

[ редактировать ]

Многие современные спидометры электронные . В конструкциях, заимствованных из более ранних вихретоковых моделей, датчик вращения, установленный в трансмиссии, подает серию электронных импульсов, частота которых соответствует (средней) скорости вращения карданного вала и , следовательно, скорости автомобиля, при условии, что колеса имеют полную тягу. Датчик обычно представляет собой набор из одного или нескольких магнитов, установленных на выходном валу или (в трансмиссиях) коронном колесе дифференциала, или зубчатом металлическом диске, расположенном между магнитом и датчиком магнитного поля . Когда рассматриваемая деталь вращается, магниты или зубцы проходят под датчиком, каждый раз создавая импульс в датчике, влияя на силу измеряемого магнитного поля. [ 1 ] В качестве альтернативы, особенно в автомобилях с мультиплексной проводкой, некоторые производители используют импульсы, поступающие от колесных датчиков ABS, которые передают информацию на приборную панель через шину CAN . Большинство современных электронных спидометров имеют дополнительную возможность, помимо вихретокового типа, показывать скорость автомобиля при движении задним ходом.

Компьютер преобразует импульсы в скорость и отображает эту скорость на стрелке аналогового типа с электронным управлением или на цифровом дисплее . Импульсная информация также используется для множества других целей ЭБУ или системой управления автомобилем, например, для включения ABS или контроля тяги, расчета средней скорости поездки или увеличения показаний одометра вместо того, чтобы поворачивать его непосредственно с помощью троса спидометра.

Другая ранняя форма электронного спидометра основана на взаимодействии точного часового механизма и механического пульсатора, приводимого в движение колесом или трансмиссией автомобиля. Часовой механизм пытается подтолкнуть указатель спидометра к нулю, а пульсатор, приводимый в движение автомобилем, пытается подтолкнуть его к бесконечности. Положение стрелки спидометра отражает относительные величины мощности двух механизмов.

Виртуальный спидометр

[ редактировать ]

Виртуальный спидометр — это компьютерный инструмент, который отображает текущую скорость транспортного средства или объекта. Виртуальный спидометр обычно рассчитывает скорость объекта на основе расстояния, которое он проходит за время. Такие спидометры программируются с использованием таких языков программирования, как HTML, CSS и Javascript. Программа использует GPS-модуль мобильного устройства.

Постоянное использование модуля GPS на мобильных устройствах может привести к более быстрому разряду аккумулятора. Кроме того, виртуальные спидометры рассчитывают скорость, измеряя расстояние и время между двумя точками с помощью сигналов GPS. Однако различные факторы окружающей среды, такие как погодные условия, местность и препятствия, могут повлиять на точность этих сигналов и привести к неточным показаниям скорости.

Велосипедные спидометры

[ редактировать ]

Типичные велосипедные спидометры измеряют время между каждым оборотом колеса и выводят показания на небольшой цифровой дисплей, установленный на руле. Датчик установлен на велосипеде в фиксированном месте и пульсирует, когда магнит, установленный на спице, проходит мимо. Таким образом, он аналогичен электронному автомобильному спидометру, использующему импульсы от датчика ABS, но с гораздо более грубым разрешением по времени/расстоянию – обычно один импульс/обновление дисплея за оборот или реже, чем раз в 2–3 секунды на низких оборотах. скорость с колесом диаметром 26 дюймов (660 мм). Однако это редко является критической проблемой, и система часто предоставляет обновления на более высоких скоростях, когда информация имеет большее значение. Низкая частота импульсов также мало влияет на точность измерений, поскольку эти цифровые устройства можно запрограммировать по размеру колес или, кроме того, по окружности колеса или шины, чтобы измерения расстояния были более точными и точными, чем обычные автомобильные датчики. Однако эти устройства имеют некоторые незначительные недостатки, поскольку требуют питания от батарей, которые необходимо время от времени заменять в приемнике (и датчике для беспроводных моделей), а в проводных моделях сигнал передается по тонкому кабелю, который гораздо менее прочный. более прочный, чем тот, который используется для тормозов, шестерен или тросовых спидометров.

Другие, обычно старые велосипедные спидометры, имеют тросовый привод от того или иного колеса, как в спидометрах мотоциклов, описанных выше. Они не требуют питания от батареи, но могут быть относительно громоздкими и тяжелыми и могут быть менее точными. Поворотная сила колеса может обеспечиваться либо системой зубчатых передач на ступице (используя, например, тормоз ступицы, цилиндрическую шестерню или динамо-машину), как в типичном мотоцикле, либо с помощью устройства с фрикционным колесом, которое толкает колесо. внешний край обода (то же положение, что и ободные тормоза, но на противоположном крае вилки) или боковина самой шины. Первый тип довольно надежен и требует минимального обслуживания, но требует, чтобы датчик и ступичная передача были правильно подобраны к размеру обода и шины, тогда как второй тип требует незначительной калибровки или вообще не требует ее для получения умеренно точных показаний (со стандартными шинами «расстояние», пройденное в каждой Вращение колеса за счет фрикционного колеса, установленного на ободе, должно изменяться довольно линейно в зависимости от размера колеса, почти как если бы оно катилось по самой земле), но они непригодны для использования на бездорожье и должны быть правильно натянуты и очищены от дорожной грязи, чтобы избегайте скольжения или застревания.

Большинство спидометров имеют допуск около ±10%, в основном из-за различий в диаметре шин. [ нужна ссылка ] Источниками ошибок из-за различий в диаметре шин являются износ, температура, давление, нагрузка автомобиля и номинальный размер шин. Производители транспортных средств обычно калибруют спидометры так, чтобы они показывали высокие показания на величину, равную средней погрешности, чтобы их спидометры никогда не показывали скорость ниже фактической скорости транспортного средства, чтобы гарантировать, что они не несут ответственности за водителей, нарушающих ограничения скорости. [ нужна ссылка ]

Чрезмерные погрешности спидометра после изготовления могут быть вызваны несколькими причинами, но чаще всего это связано с нестандартным диаметром шины, и в этом случае ошибка:

Размер почти всех шин теперь указан как «T/A_W» на боковой стороне шины (см. Код шины ) и самих шин.

Например, стандартная шина «185/70R14» диаметром = 2*185*(70/100)+(14*25,4) = 614,6 мм (185x70/1270 + 14 = 24,20 дюйма). Другой вариант — «195/50R15» с 2*195*(50/100)+(15*25,4) = 576,0 мм (195x50/1270 + 15 = 22,68 дюйма). При замене первой шины (и колес) на вторую (на колесах 15" = 381 мм) спидометр показывает 100 * ((614,6/576) - 1) = 100 * (24,20/22,68 - 1) = на 6,7% выше, чем фактическая скорость. При фактической скорости 100 км/ч (60 миль в час) спидометр будет показывать примерно 100 x 1,067 = 106,7 км/ч (60 * 1,067 = 64,02 миль в час).

В случае износа новая шина «185/70R14» диаметром 620 мм (24,4 дюйма) будет иметь глубину протектора ≈8 мм, в установленных законом пределах она уменьшается до 1,6 мм, при этом разница составляет 12,8 мм в диаметре или 0,5 дюйма, что составляет 2% для 620 мм (24,4 дюйма).

Международные соглашения

[ редактировать ]

Во многих странах законодательно установленная ошибка в показаниях спидометра в конечном итоге регулируется Правилом 39 Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН). [ 8 ] который охватывает те аспекты официального утверждения типа транспортного средства, которые касаются спидометров. Основная цель правил ЕЭК ООН – облегчить торговлю автотранспортными средствами путем согласования единых стандартов утверждения типа, а не требовать, чтобы модель транспортного средства проходила различные процедуры утверждения в каждой стране, где она продается.

Государства-члены Европейского Союза также должны предоставлять одобрение типа транспортным средствам, соответствующим аналогичным стандартам ЕС. Те, что закрывают спидометры [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] аналогичны правилам ЕЭК ООН в том, что они определяют, что:

  • Указанная скорость никогда не должна быть меньше фактической скорости, т.е. не должно быть возможности непреднамеренного превышения скорости из-за неправильных показаний спидометра.
  • Указанная скорость не должна превышать 110 процентов истинной скорости плюс 4 км/ч (2,5 мили в час) при указанных испытательных скоростях. Например, при скорости 80 км/ч (50 миль в час) указанная скорость не должна превышать 92 км/ч (57 миль в час).

Стандарты определяют как пределы точности, так и многие детали того, как ее следует измерять в процессе утверждения. Например, тестовые измерения следует проводить (для большинства транспортных средств) на скоростях 40, 80 и 120 км/ч (25, 50 и 75 миль в час) и при определенной температуре окружающей среды и дорожного покрытия. Между различными стандартами существуют небольшие различия, например, в минимальной точности оборудования, измеряющего истинную скорость транспортного средства.

Регламент ЕЭК ООН смягчает требования к транспортным средствам, выпускаемым серийно после утверждения типа. При аудите соответствия производства верхний предел указанной скорости увеличивается до 110 процентов плюс 6 км/ч (3,7 миль в час) для легковых автомобилей, автобусов, грузовиков и аналогичных транспортных средств и до 110 процентов плюс 8 км/ч (5,0 миль в час) для двух - или трехколесные транспортные средства, максимальная скорость которых превышает 50 км/ч (31 миль в час) (или объем цилиндров, если они оснащены тепловым двигателем , более 50 см3). 3 (3,1 куб.дюйма)). Директива Европейского Союза 2000/7/EC, касающаяся двух- и трехколесных транспортных средств, предусматривает аналогичные, слегка смягченные ограничения в производстве.

Австралия

[ редактировать ]

До июля 1988 года в Австралии не существовало австралийских правил проектирования спидометров. Их пришлось ввести, когда камеры контроля скорости впервые использовались. Это означает, что для этих старых автомобилей не существует юридически точных спидометров. Все транспортные средства, изготовленные 1 июля 2007 года или после этой даты, а также все модели транспортных средств, представленные 1 июля 2006 года или после этой даты, должны соответствовать Правилам 39 ЕЭК ООН. [ 12 ]

Спидометры в транспортных средствах, изготовленных до этих дат, но после 1 июля 1995 года (или 1 января 1995 года для пассажирских транспортных средств с передним управлением и легковых автомобилей повышенной проходимости), должны соответствовать предыдущим австралийским правилам проектирования. Это указывает на то, что им нужно отображать скорость только с точностью ± 10% на скоростях выше 40 км/ч, а для скоростей ниже 40 км/ч указанная точность вообще не указана.

Все транспортные средства, произведенные в Австралии или импортированные для поставок на австралийский рынок, должны соответствовать австралийским правилам проектирования. [ 13 ] Правительства штатов и территорий могут устанавливать правила допуска скорости сверх установленных ограничений скорости, которые могут быть ниже 10%, разрешенных в более ранних версиях Австралийских правил проектирования, например, в Виктории. [ 14 ] Это вызвало некоторые разногласия, поскольку водитель мог бы не осознавать, что он превышает скорость, если бы его автомобиль был оснащен спидометром с заниженными показаниями. [ 15 ]

Великобритания

[ редактировать ]
Спидометр, показывающий мили в час и км/ч, а также одометр и отдельный одометр «путешествия» (оба показывают пройденное расстояние в милях).

Положения о дорожных транспортных средствах (конструкция и эксплуатация) с поправками 1986 года разрешают использование спидометров, отвечающих либо требованиям Директивы Совета ЕС 75/443 (с поправками, внесенными Директивой 97/39), либо Правилам 39 ЕЭК ООН. [ 16 ]

Положения о транспортных средствах (одобрение) 2001 г. [ 17 ] разрешает допускать отдельные транспортные средства. Как и в правилах ЕЭК ООН и директивах ЕС, спидометр никогда не должен показывать указанную скорость ниже фактической скорости. Однако он немного отличается от них тем, что для всех фактических скоростей от 25 до 70 миль в час (или максимальной скорости транспортных средств, если она ниже этого значения) указанная скорость не должна превышать 110% фактической скорости плюс 6,25. миль в час.

Например, если автомобиль на самом деле движется со скоростью 50 миль в час, спидометр не должен показывать скорость более 61,25 миль в час или менее 50 миль в час.

Соединенные Штаты

[ редактировать ]

Федеральные стандарты в США допускают максимальную ошибку в 5 миль в час при скорости 50 миль в час в показаниях спидометра коммерческих автомобилей. [ 18 ] Модификации послепродажного обслуживания, такие как другие размеры шин и колес или другая дифференциальная передача, могут привести к неточности спидометра.

Регулирование в США

[ редактировать ]

Начиная с автомобилей в США, выпущенных 1 сентября 1979 года или после этой даты, NHTSA требовало, чтобы спидометры уделяли особое внимание скорости 55 миль в час (90 км/ч) и отображали максимальную скорость не более 85 миль в час (136 км/ч). 25 марта 1982 года НАБДД отменило это правило, поскольку сохранение стандарта не могло принести «значительной пользы для безопасности». [ 19 ]

GPS- устройства могут измерять скорость двумя способами:

  1. Первый и более простой метод основан на том, насколько далеко переместился приемник с момента последнего измерения. Такие расчеты скорости не подвержены тем же источникам ошибок, что и спидометр автомобиля (размер колес, передаточные числа трансмиссии/привода). Вместо этого точность позиционирования GPS и, следовательно, точность расчета скорости зависит от качества спутникового сигнала в данный момент. Расчеты скорости будут более точными на более высоких скоростях, когда отношение ошибки позиционирования к изменению положения будет ниже. Программное обеспечение GPS также может использовать расчет скользящего среднего для уменьшения ошибки. Некоторые GPS-устройства не учитывают вертикальное положение автомобиля и занижают скорость из-за уклона дороги.
  2. Альтернативно, GPS может использовать эффект Доплера для оценки своей скорости. [ 20 ] В идеальных условиях точность коммерческих устройств находится в пределах 0,2–0,5 км/ч. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] но ситуация может ухудшиться, если качество сигнала ухудшится.

Как упоминалось в статье о спутниковой навигации , данные GPS использовались для отмены штрафа за превышение скорости; Журналы GPS показали, что обвиняемый ехал со скоростью ниже разрешенной, когда ему был выписан штраф. То, что данные поступили с устройства GPS, вероятно, было менее важным, чем тот факт, что они были зарегистрированы; Вместо этого, вероятно, можно было бы использовать журналы спидометра автомобиля, если бы они существовали.

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с Харрис, Уильям (10 июля 2007 г.). «Как работают спидометры» . auto.howstuffworks.com . Проверено 30 января 2015 г.
  2. ^ Лестер, И.Е. «Чарльз Бэббидж и разностная машина» . NewMyths.com . Архивировано из оригинала 3 августа 2020 года . Проверено 30 декабря 2022 г.
  3. ^ Соби, Эд (2009). Полевое руководство по автомобильным технологиям . Чикаго Ревью Пресс. п. 78. ИСБН  978-1-55652-812-5 . Проверено 30 января 2015 г.
  4. ^ «US442849Ang использовать Соединенные Штаты» . Гугл Патенты . Проверено 21 сентября 2020 г.
  5. ^ Буллиет, Ричард В. (2020). Колесо: изобретения и переосмысления . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Издательство Колумбийского университета. п. 129. ИСБН  978-0-231-54061-2 .
  6. ^ «Белушич, Йосип» . Хорватская техническая энциклопедия [Хорватская техническая энциклопедия] . 11 ноября 2015 года . Проверено 19 августа 2020 г.
  7. ^ «Спидометр» . Сименс. 26 апреля 2005 г. Проверено 30 января 2015 г.
  8. ^ «Отдел транспорта ЕЭК ООН – Правила транспортных средств – Дополнения к соглашению 1958 года – Правила 21–40» . Европейская экономическая комиссия ООН . Проверено 30 января 2015 г.
  9. ^ «Правила № 39 Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН) — Единообразные положения, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении оборудования спидометра, включая его установку» . Европейская комиссия . Проверено 8 апреля 2017 г.
  10. ^ «Директива Комиссии 97/39/EC от 24 июня 1997 г., адаптирующаяся к техническому прогрессу Директивы Совета 75/443/EEC от 26 июня 1975 г., касающаяся реверса и спидометрического оборудования автомобилей» . Европейская комиссия . 24 июня 1997 года . Проверено 7 января 2007 г.
  11. ^ «Директива 2000/7/EC – спидометры для двух- и трехколесных транспортных средств» . Европейская комиссия . 20 марта 2000 г. Проверено 7 января 2007 г.
  12. ^ «Австралийское правило проектирования 18/03 – Контрольно-измерительные приборы» (PDF) . Система сертификации дорожных транспортных средств . Проверено 7 января 2008 г.
  13. ^ «Австралийское правило проектирования 18/02 – Контрольно-измерительные приборы» . Законодательство Австралийского Союза . Проверено 14 января 2008 г.
  14. ^ Феликс, Лесли (2004). «Измерение скорости автомобиля II» . Национальная ассоциация автомобилистов Австралии . Проверено 14 января 2008 г.
  15. ^ «3.6 Точность спидометров» . Комитет по безопасности дорожного движения штата Виктория, расследование схемы начисления штрафных баллов . Ноябрь 1994 года . Проверено 14 января 2008 г.
  16. ^ «Точность спидометра» . Письменные ответы, Hansard (заседания Парламента Великобритании), понедельник, 12 марта 2001 г. Проверено 7 января 2008 г.
  17. ^ «Правила 2001 года (одобрение) транспортных средств: Приложение 3» . Управление информации государственного сектора . Проверено 19 декабря 2007 г.
  18. ^ «eCFR – Свод федеральных правил» . ecfr.gov . Проверено 18 февраля 2019 г.
  19. ^ «Закон об ограничениях для детей, принятый в Вирджинии» (PDF) . Отчет о состоянии сокращения потерь на дорогах . 17 (5). Страховой институт безопасности дорожного движения. 1 апреля 1982 года . Проверено 10 апреля 2019 г.
  20. ^ Jump up to: а б «Принцип измерения скорости с помощью GPS» . Проверено 27 июня 2020 г.
  21. ^ «Что точнее: спидометр автомобиля или GPS?» . Глобус и почта . 17 ноября 2010 г. Проверено 27 июня 2020 г.
  22. ^ «Точность GPS» . Проверено 28 июня 2020 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 30a4151cece3f33d27c27cff0a1b8b7f__1720497420
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/30/7f/30a4151cece3f33d27c27cff0a1b8b7f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Speedometer - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)