Как работает спидометр?

Как работает механический спидометр?

Принцип работы механических спидометров заключается в том, что они измеряют скорость автомобиля путём достаточно простого способа — механической связи стрелки спидометра с выходным валом редуктора (который в свою очередь получает привод от вращающихся колёс). Так как этот вал лежит «ниже по течению» от коробки передач — то есть ближе к колёсам, то скорость, с которой он вращается, продиктована уже конечной скоростью после коробки переключения передач. Для сравнения, скорость вращения коленвала на 1 и на 5 передаче может быть одинакова, а конечная скорость авто отличаться в десятки раз. И поэтому именно вал редуктора даёт истинную меру скорости движения (точнее дадут только колёса машины).

Внутри коробки передач выходной вал содержит шестерню, которая вращается вместе с этим выходным валом. Связанная с этим валом напрямую и вращаемая им, эта небольшая шестерня связана с тросиком со спидометром. Тросик этот представляет собой вращающийся прочный кабель внутри защитной рубашки. Один конец этого тросика вставлен в квадратное отверстие и закреплён в нём в ведущей шестерне (после главной пары коробки передач). В то время как шестерня вращается, она приводит в такое же вращение этот тросик спидометра.

Другой конец тросика подходит непосредственно к спидометру. На этом конце тросика находится магнит в форме диска, расположенный близко к (но не касаясь) металлическому барабану (также в форме диска), который, в свою очередь, уже прикреплён к игле, давая показания на циферблате. Небольшая спиральная пружина держит иглу на нулевом уровне, когда машина стоит на месте.

Слишком сложно? Давайте представим принцип работы спидометра на рисунке:

Как видно на рисунке, от вращающегося с определённой скоростью выходного вала КПП отходит специальный тросик, также вращаемый им, далее на другом конце к этому тросику прикреплён магнит, который в зависимости от скорости вращения тросика с силой притягивает металлическую пластину, совсем немного поворачивая её, которая, в свою очередь, соответственно своему повороту поднимает стрелку спидометра, оказывая на неё силу бóльшую, чем спиральная пружинка, задача которой — держать стрелку на нуле. В общем, спидометр работает почти как механические наручные часы, не правда ли?!

Принцип работы спидометра на переднеприводных и заднеприводных авто

Между тем, есть небольшая разница между работой спидометра на задне- и переднеприводных автомобилях и, особенно, в точности показаний.

Так, на заднеприводных машинах тросик спидометра начинается от главной пары коробки передач и потому точность показаний спидометра зависит только уже от того, что находится дальше к колёсам этого тросика в плане вращающихся деталей. У большинства заднеприводных автомобилей это только колёса, собственно, от размера которых и зависит то, насколько спидометр будет врать в своих показаниях.

А вот у переднеприводных машин начало тросика спидометра расположено у переднего колеса после главной пары, а, так как переднее колесо служит ещё для поворота машины, то к погрешности добавляется ещё и поворот этого левого колеса, ведь если мы поворачиваем, к примеру, налево, то колесо будет вращаться медленнее, а направо — быстрее. Соответственно, и обман спидометра будет в меньшую сторону от реальной скорости, когда мы поворачиваем налево, и в бóльшую — когда направо.

Устаревшие принципы работы спидометра

Два других распространённых типа механических спидометра дают показания за счёт прокручивающегося барабана (вместо стрелки) или передвигающейся по линейному циферблату ленты. Оба этих типа уже устарели, и Вы сможете увидеть их работу на практике только в очень старых машинах.

Как работает электронный спидометр?

Вместе с тенденцией к электронификации всего и вся, в том числе к электронным приборам приборной панели, электронные спидометры теперь становятся всё более популярными, хотя механические всё ещё занимают лидирующую позицию по распространённости даже в новых выпускаемых моделях автомобилей.

Между тем, принцип работы электронного спидометра даже ещё проще, чем механического (хотя, проще только с механической точки зрения).

Наиболее распространенный электронного спидометра имеет магнит, прикрепленный к выходному валу коробки передач, который вращается вместе с валом, а также электронный блок, расположенным рядом таким образом, что магнит, вращаясь по окружности, проходит мимо очень близко к блоку, передавая ему сигнал, действуя таким образом в качестве датчика. Каждый раз, когда магнит проходит мимо блока считывающего устройства, устройство посылает импульс электрического тока к спидометру. Электронный «чёрный ящик» внутри спидометра очень умён и использует частоту этих импульсов для расчёта скорости автомобиля. Всё очень просто: часто передающиеся импульсы означают, что выходной вал КПП вращается очень быстро, и всё это рассчитывается до мельчайших цифр и практически нулевых погрешностей.

Устройство и принцип работы автомобильного спидометра

Автоликбез 20 февраля 2021

Спидометр на машине работает от механического редуктора или электронного датчика, расположенного на выходе вторичного вала из коробки передач или в ступице ведущего колеса. Прибор должен показывать скорость не ниже значения, высчитанного при помощи радара. Точность индикации зависит от размерности шин и дисков, состояния дорожного покрытия и погрешности счетного механизма.

Что такое автомобильный спидометр?

Спидометр, установленный в комбинации приборов, обеспечивает измерение и визуальное отображение скорости перемещения автомобиля. Классический узел оборудован шкалой, имеющей градуировку в километрах или милях. Предусмотрены лампы подсветки и окно для механического счетчика пробега или жидкокристаллического дисплея. На части приборов одометр вынесен на центральный экран, на циферблате расположены контрольные лампы с пиктограммами, поясняющими назначение индикатора.

В 1980-х появились первые серийные спидометры без стрелок, для отображения скорости использовалось жидкокристаллическое табло.

Подобные комбинации приборов встречались на Opel Kadett E и Senator B (на части модификаций). Позднее измеритель скорости интегрировали в состав электронной панели, имеющей цветной дисплей. Владелец машины может настраивать визуализацию спидометра, выбирать единицы измерения и способ отображения информации (виртуальным циферблатом со стрелкой или цифрами).

История появления

Идея создания прибора, способного определять скорость перемещения, была высказана Леонардо да Винчи в 1500 г. Ученый предлагал создать прибор, пригодный для установки на конные экипажи, но рабочие механизмы изготовлены не были. Появление автомобилей, отличавшихся улучшенными динамическими характеристиками, потребовало применения спидометров. Первым производителем, внедрившим прибор, стал американский завод Oldsmobile. Выпущенная в 1901 г. модель Curved Dash получила спидометр как стандартное оснащение.

Электромагнитный узел был разработан в 1916 г. Николой Теслой, который получил патент United States Patent Office на свое изобретение. Заложенные идеи продолжают использоваться в изделиях, выпускаемых и в 2021 г. В процессе развития отрасли была повышена точность измерений, устранено дрожание стрелки (дефект хорошо прослеживается на старых советских грузовиках типа ГАЗ-51 или 53).

Вместо боковых ламп подсветки внедрили внутреннее освещение, снизившее нагрузку на глаза водителя и улучшившее видимость индикаторов в ночное время.

Устройство и принцип работы

Основные разновидности приборов:

• с механическим способом измерения и передачи сигнала;
• с электронным датчиком и проводной схемой коммутации;
• электронные с механическим приводом одометра.

Механический спидометр

Оборудование связано с редуктором гибким тросом в оболочке. При движении автомобиля крутящий момент передается на вращающийся намагниченный диск, расположенный внутри алюминиевой плоской катушки, соединенной со стрелкой. Узлы установлены на подшипниках скольжения, не требующих смазки или обслуживания на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля. Поверх катушки предусмотрен стальной экран, обеспечивающий защиту от внешних электромагнитных помех (например, от работающей системы зажигания).

После начала движения вращающийся магнит наводит вихревые токи в катушке, взаимодействующие с постоянным полем и приводящие к отклонению стрелки. В конструкции предусмотрена спираль, удерживающая стрелку в требуемом положении.

Угол отклонения индикатора зависит от частоты вращения постоянного магнита и скорости движения автомобиля. Одновременно работает редуктор для привода механического счетчика пробега, частота вращения барабанов настраивается на заводе под характеристики трансмиссии автомобиля.

В конструкции счетного узла используют червячный механизм, обеспечивающий повышенное передаточное соотношение при небольших габаритах. Редуктор заполнен специальной смазкой, инертной к перепадам температуры. Задняя часть спидометра закрыта пластиковым или металлическим кожухом с резьбовой втулкой для крепления троса. Спереди установлено плоское либо фасонное стекло, в корпусе предусмотрены гнезда для монтажа ламп накаливания системы подсветки.

Оборудование отличается низкой точностью, при работе наблюдается колебание стрелки из-за нестабильности вращающегося магнитного поля.

Ряд производителей применял ленточные приборы: диск вращал бобину, обеспечивая смещение пленки красного цвета относительно неподвижной шкалы. При снижении скорости катушка возвращалась назад под воздействием усилия спиральной пружины. Подобный спидометр использовался на ранних сериях машины ГАЗ-24 «Волга». В 30-х гг. встречались приборы с подвижным 2-цветным барабаном и фиксированной шкалой с прямоугольным окном.

Электронный спидометр

Прибор работает с датчиком, установленным в коробке передач и определяющим скорость вращения вторичного вала. Контроллер спидометра получает дополнительную информацию от тахометра, некоторые производители автомобилей заносят в память допустимые размерности шин, снижая погрешность измерения.

Между датчиками и комбинацией приборов отсутствует механическая связь, сигналы передаются по кабелям. Для корректировки показаний одометра необходимо подключение компьютера, на простых моделях пробег накручивают «моталкой», имитирующей сигнал от КПП.

Электромеханический спидометр

Оборудование отличается применением счетчика пробега с приводом от шагового электродвигателя, получающим информацию от сенсора на картере коробки скоростей или ШРУС переднего левого колеса. Для отправки сигнала о скорости автомобиля используют электропроводку либо тросовый привод. Импульс от вращающегося магнита преобразуется микросхемой, усиливается и подается на ввод миллиамперметра, связанного со стрелкой индикации скорости. Если трос не предусмотрен, то микроконтроллер обрабатывает информацию от сенсора, а затем транслирует на миллиамперметр.

Для привода электромеханических измерителей скорости используют датчики:

• механического типа, состоящие из набора шестерен;
• импульсные, оборудованные чувствительным элементом, работающим на базе эффекта Холла;
• индукционные, формирующие сигнал на основе эффекта электромагнитной индукции;
• комбинированные, состоящие из механического узла на коробке и дополнительных электронных сенсоров, повышающих точность измерения.

Вне зависимости от типа датчика, в электромеханических приборах используют механические одометры. Барабаны вращает шаговый электродвигатель, питание подается от микросхемы. За счет электроники повышена точность измерения.

Особенности эксплуатации

Любой спидометр имеет погрешность, регламентируемую стандартами и отраслевыми нормами. Механические устройства в процессе эксплуатации изнашиваются, что приводит к росту неточности. На автомобилях с передними ведущими колесам погрешность увеличивается из-за разного расстояния, проходимого шинами при движении в поворотах.

В случае выхода из строя штатного спидометра, комбинации приборов или датчиков допускается ставить запасные части, соответствующие требованиям производителя машины.

Механическое оборудование нуждается в периодической очистке троса от продуктов коррозии и загустевшей смазки. Попадающая в оболочку грязь повышает усилие, необходимое для вращения, и приводит к поломке пластиковых шестерен редуктора или снижению точности измерения. На ряде машин на муфте троса имеется пломба, предотвращающая снятие и накрутку показаний одометра (например, для списания лишнего топлива).

Отличия спидометра от одометра

В конструкции спидометра имеется механический или электронный одометр, отображающий пробег автомобиля. Существует суточный счетчик, показатели которого можно сбросить нажатием на кнопку, и общий. В машинах импортного производства, выпущенных после конца 90-х прошлого столетия, суммарный пробег записывается в ряде блоков управления (например, в контроллерах двигателя или КПП). При сбросе значений в комбинации приборов цифры сохраняются в памяти дополнительных электронных устройств и могут считываться диагностическим оборудованием.

Электронный спидометр: как работает, причины неполадок

Статья о том, как работает электронный спидометр: методы диагностики, причины поломок. В конце статьи — видео про GPS спидометр из Китая.

Содержание статьи:

• Устройство измерения скорости электронного типа
• Возможные неисправности электронного спидометра
• Методы диагностики
• Наиболее частые причины поломок
• Видео про GPS спидометр из Китая

Спидометр – устройство, измеряющее скорость движения машины. От того, какие показания демонстрирует данный прибор, зависит очень многое:

1. Существует ограничение скорости в правилах дорожного движения, и спидометр – первый помощник водителя, предупреждающий его о приближении к черте, отделяющей корректную езду от нарушения.
2. В зависимости от того, какая скорость движения у автомобиля, по-разному следует тормозить или входить в поворот. Таким образом, безотказное точное функционирование спидометра – залог безопасности на дорогах.

Современная выпускающая автомобили промышленность использует в основном спидометры, основанные на электронике.

Устройство измерения скорости электронного типа

Изначально устройства для измерения скорости авто основывались на механике, но уже давно автомобильное строение перешло в этом плане на электронику. Сегодняшний спидометр основан на действии эффекта Холла.

В целом автомобильный блок контроля скорости движения включает в себя следующие составные элементы:

• датчик измерения (монтируется в автомобильной коробке передач);
• табло;
• электропроводка;
• блок электронного управления.

Задача датчика – выработка электрических импульсов. За каждый километр расстояния, который преодолевает машина, датчик отправляет на контроллер 6004 импульса. Частота и длительность импульсов зависит от того, с какой скоростью в данный момент движется автомобиль.

Эта информация получается путём анализа данных, которые поступают от вращающегося вала, выходящего из коробки передач. Получаемые данные датчик трансформирует в электроимпульсы: чем больше скорость авто, тем меньше временной интервал между импульсами.

Параллельно сформированные данные получает блок управления, который на основе этой информации выполняет корректировку работы мотора.

Например, если спидометр показывает, что автомобиль движется со скоростью около 20 км/ч накатом, подача горючего не происходит. Таким образом, спидометр косвенным образом помогает водителю экономить топливо.

Возможные неисправности электронного спидометра

Правильная работа спидометра крайне важна для работы всего автомобиля. Поэтому следует постоянно внимательно следить за его исправностью.

В случае, если спидометр неисправен, проблему следует искать в нескольких узлах. Поломки могут происходить в результате:

• нарушения работы датчика;
• разъединения наконечника тросика устройства и шестерни;
• поломки «электронной начинки» спидометра;
• нарушения целостности электрических проводов;
• окисления и загрязнения поверхности разъёмов;
• перегоревшего предохранителя, который вмонтирован в электросеть приборной панели;
• ошибок функционирования блока электронного управления;
• ошибки, допущенной в ходе монтажа приборной панели после её разборки.

Методы диагностики

Если возникло подозрение в том, что работа спидометра осуществляется с ошибками, следует незамедлительно диагностировать проблему. Для определения неполадок в электронном спидометре потребуются:

• электрический тестер;
• отвёртки – крестового и плоского типа, для различных винтов;
• гаечные ключи;
• осциллограф либо сканер инжекторного автомобильного двигателя.

Большинство моделей автомобилей с двигателями инжекторного типа, произведённых после 2000 года, имеют в бортовом компьютере функцию самодиагностики. При неисправном спидометре запущенная функция выдаст ошибку. Расшифровать сообщение об ошибке можно по соответствующей табличной информации, которая входит в состав инструкции к автомобилю.

Для того, чтобы самостоятельно попытаться определить, какая именно часть электронного спидометра вышла из строя, нужно взять осциллограф и соединить его со средним контактом скоростного датчика (это контактор, расположенный на месте привода спидометра) и положительным контактом аккумулятора. Выполнив соединение, нужно завести мотор на первой передаче.

Если датчик спидометра исправен, осциллограф должен показать импульс не менее 9 вольт напряжения и частоты от 4 до 6 Гц. В противном случае проблема – в датчике спидометра.

Если датчик работает нормально, нужно продолжить процесс тестирования. При выключенной передачи следует проверить исправность провода, идущего от датчика к модулю контроллера системы электронного управления. Сделать это можно, использовав тестер.

Второй вариант – установить, доходят ли сигналы, которые поступают от датчика, на вход блока электронного управления (это можно сделать, применяя всё тот же осциллограф).

Если сигналы от датчика поступают нормально, значит, данный участок электропроводки исправен.

Идём дальше. Следующий шаг – проверка проводов и клемм, задействованных в соединении между электронным блоком управления и индикатор электронного спидометра. Очень облегчает задачу наличие специального сканера, позволяющего проводить диагностику индикатора устройства.

Вариант диагностики при помощи индикаторной лампочки

Для данного метода диагностики потребуется любая лампа, рассчитанная на 12 В и два метровых провода. Один провод крепится на «плюс», другой – на «минус» лампочки. Сюда же подключается батарейка «Крона» или с аналогичными характеристиками.

Один из прикреплённых к лампе проводов соединяют с кузовом или корпусом аккумуляторной батареи, а свободным проводом выполнить серию частых касаний к среднему контакту скоростного датчика. Если между разъёмом и спидометром неисправностей нет, спидометр будет реагировать. В этом случае очевидно, что замены требует сам датчик спидометра.

Наиболее частые причины поломок

Статистика неполадок электронного спидометра показывает, что чаще всего проблемы возникают из-за того, что в клеммы соединений попадает влага, либо они загрязняются.

Вторая причина – перелом сигнальных проводов или их обрыв. Следовательно, наиболее вероятной будет необходимость заменить провода или почистить, и высушить контакты соединения.

Следует помнить, что ремонт спидометра зачастую может обойтись существенно дороже, чем его полная замена. Также не стоит забывать о том, что демонтаж-монтаж оборудования должен производиться профессионалами, или, по крайней мере, автолюбителем, который умеет разбираться в нюансах этой работы. В противном случае неправильный монтаж приборной панели может вызвать целый ряд проблем даже при условии, если спидометр исправен.

Видео про GPS спидометр из Китая: