Vaikystėje stebėdavau tėčio automobilio prietaisų skydelį ir stengdavausi suprasti, kaip ta rodyklė ar skaičiai ekrane gali taip tiksliai parodyti, kokiu greičiu važiuojame. Atrodė kaip magija. Šiuolaikiniuose automobiliuose greitis matuojamas naudojant kelis skirtingus jutiklius, bet dažniausiai tai yra Holo efekto jutikliai arba magnetiniai jutikliai, sumontuoti prie transmisijos arba tiesiogiai prie ratų.
Spidometro jutikliai paverčia objekto greitį išmatuojamu elektriniu signalu (tokiu kaip įtampa, dažnis ar impulsų skaičius), kuris vėliau elektroniniu būdu apdorojamas, kad būtų galima įvesti adatą arba ekrane parodyti greičio vertę. Jų pagrindinis principas yra pagrįstas elektromagnetine indukcija, Holo efektu, fotoelektriniu efektu arba Doplerio efektu.
Spidometro veikimo principai
Elektroninis spidometras skiriasi nuo senųjų mechaninių tuo, kad jame nėra jokių trosų, besisukančių krumpliaračių ar magnetinių laukų, tiesiogiai veikiančių rodyklę. Vietoj to - jutikliai, elektros impulsai ir mikroprocesoriai, kurie per akimirką atlieka skaičiavimus ir parodo rezultatą.
I. Elektromagnetinės indukcijos greičio jutiklis
Pagal Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnį, kai laidininkai (pavyzdžiui, ritės) juda magnetiniame lauke, nupjaunant magnetinio lauko linijas susidaro indukuota elektrovaros jėga (EMF) (įtampa). Indukcijos emf dydis yra proporcingas greičiui, kuriuo laidininkas nupjauna magnetinio lauko liniją.
Struktūra:
- Magnetinės šerdys ir ritės: pritvirtintos jutiklio korpuse, kad susidarytų stabilus magnetinis laukas.
- Magnetinė šerdies ašis, sujungta su matuojamu objektu: Kai objektas juda, jis verčia šerdies veleną suktis, todėl ritė nupjauna magnetinio lauko liniją.
Išvesties signalas: indukuota elektrovaros jėga (įtampa) yra proporcinga greičiui ir nereikalauja išorinio maitinimo šaltinio (pasyvioji konstrukcija).
Taikymas:
- Variklio greičio jutiklis: montuojamas ant varančiosios ašies korpuso arba transmisijos korpuso, kintamosios srovės signalai generuojami sukant magnetinį ratą (rotorių su krumpliaračiais). Signalo amplitudė yra proporcinga greičiui, o dažnis atspindi greitį.
- Vibracijos stebėjimas: Pavyzdžiui, greičio jutiklis SZ-6K stebi vibracijos greitį, amplitudę ir dažnį, kad iš anksto įspėtų apie besisukančių mašinų, tokių kaip siurbliai ir ventiliatoriai, gedimus.
Stiprybės ir trūkumai:
- Privalumai: Paprasta struktūra, patikima, žemo dažnio atsakas, nereikia išorinio maitinimo šaltinio.
- Trūkumai: mažas dydis, netinka greičio matavimui; jautrūs temperatūrai, reikalauja kompensavimo grandinės.
II. Hall efekto greičio jutiklis
Kai elektros srovė praeina per puslaidininkį (Hall elementą), esantį magnetiniame lauke, ji sukuria įtampos skirtumą (Hall įtampa), statmeną srovės ir magnetinio lauko krypčiai. Keičiantis magnetinio lauko stiprumui, kinta ir Holo įtampa, sukeldama kvadratinių-bangų impulsus, proporcingus greičiui.
Struktūra:
- Hall elementas: užtikrina nuolatinę darbinę srovę.
- Trigerio pavara / magnetinio poliaus ratas: keičia magnetinio lauko stiprumą, kai sukasi išmatuota ašis.
Išvesties signalas: dažnis yra proporcingas greičiui, amplitudė priklauso nuo tolimesnės grandinės formavimo.
Paskirtis:
- Automobilinis alkūninio veleno / skirstomojo veleno padėties jutiklis: suaktyvina uždegimo ir degalų įpurškimo grandines.
- Ratų greičio jutiklis (ABS): aptinka ratų greitį, kad stabdant neužblokuotų.
Stiprybės ir trūkumai:
- Privalumai: bekontaktis matavimas, ilgas tarnavimo laikas, greitas atsako greitis, patogus skaitmeninio išvesties signalo apdorojimas.
- Trūkumai: reikalingas išorinis maitinimo šaltinis, reikia įjungti taikinį (pavarą / stulpą).
III. Fotoelektrinio efekto greičio jutiklis
Greitis matuojamas šviesos spinduliavimu, blokavimu arba atspindžiu. Šviesos šaltinio (pvz., LED) šviesa apšviečia besisukančio objekto (arba perforuoto/dantyto disko) paviršių, o šviesai jautrus imtuvas (pvz., fotodiodas) aptinka šviesos pokyčius ir sukuria impulsinį signalą.
Konstrukcija:
- Šviesos šaltinis ir imtuvas: išdėstyti vienas priešais kitą (perdavimas) arba toje pačioje pusėje (atspindys).
- Kodinis diskas / atspindintis žymeklis: keičia šviesos kelią sukimosi metu, generuodamas impulsus.
Išvesties signalas: dažnis yra proporcingas greičiui ir reikalauja tolesnio grandinės apdorojimo.
Paskirtis: servovarikliai, CNC staklės, spausdintuvas ir kiti didelio tikslumo matavimai. Optinis pelės greičio matavimas: judėjimo greitis apskaičiuojamas aptikus atspindėtos šviesos pokyčius darbalaukyje.
Stiprybės ir trūkumai:
- Privalumai: bekontaktis, didelis tikslumas, greitas reakcijos laikas.
- Trūkumai: Jautrus taršai, gali trikdyti aplinkos šviesa, sudėtinga struktūra.
IV. Doplerio efekto greičio jutiklis
Kai bangos šaltinis juda stebėtojo atžvilgiu, pasikeičia stebėtojo gaunamų bangų dažnis (Doplerio poslinkis). Jutikliai skleidžia elektromagnetines bangas (radaro bangas arba lazerius), kurių dažnis proporcingas objekto greičiui (v), o dažnis yra tarp atsispindėjusių ir skleidžiančių bangų (Δf).
Naudojimas: Naudojamas greičio matavimui: Radariniai spidometrai, lazeriniai greičio matuokliai. Pramoninis stebėjimas: metalo lakštų ir popieriaus vielos greičio matavimas. Skysčio greičio matavimas: lazeriniai Doplerio greičio matuokliai (LDV) matuoja skysčio ar dujų srauto greitį.
Pliusai ir minusai:
- Privalumai: bekontaktis, ilgo nuotolio matavimas, didelis tikslumas.
- Trūkumai: didelė kaina, reikia sutelkti dėmesį į tikslą, kampas turi įtakos matavimo rezultatams (reikia kosinuso kompensuoti).
Kaip veikia tachometras?
Jutiklis skaičiuoja kurios nors besisukančios variklio dalies (dažniausiai alkūninio veleno) dantelių generuojamus impulsus ir siunčia į dažnomačio, kurį pavadinome spidometru. Taip pat, kaip ir spidometras, kuris rodo greitį - impulsinis skaičiuotuvas.
Jei turite vidaus degimo variklį ir norite pajungti tachometrą, gali tekti ieškoti atskiro varžtelio ar jungtelės generatoriuje. Prietaisų skydelyje raskite tachometro pajungimą ir pabandymui per kontrolinę lemputę pabaksnokite į generatoriaus kontaktus - turėtų suveikti.
Kodėl spidometras gali rodyti netiksliai?
Nors elektroniniai spidometrai paprastai yra tikslesni už senus mechaninius, jie nėra tobuli. Yra keletas priežasčių, kodėl spidometras gali rodyti netiksliai.
Dažniausios netikslumo priežastys:
- Ratų ir padangų dydis: Įsivaizduokite metalinį diską su išpjovomis arba magnetais, kuris sukasi kartu su ašimi ar transmisijos velenu. Kiekvieną kartą, kai magnetinis laukas arba metalas praeina pro jutiklį, generuojamas elektrinis impulsas. Kuo greičiau sukasi ratas ar velenėlis, tuo dažniau ateina šie impulsai. Tarkime, jutiklis generuoja 4000 impulsų per vieną rato apsisukimą. Jei per sekundę kompiuteris gauna 8000 impulsų, tai reiškia, kad ratas apsisuko du kartus per sekundę. Skaičius 3,6 čia naudojamas todėl, kad reikia konvertuoti metrus per sekundę į kilometrus per valandą. Automobilio gamintojas turi tiksliai žinoti, kokio dydžio ratai bus montuojami, koks jų apskritimas, ir kiek impulsų generuoja jutiklis per vieną apsisukimą. Bet kas nutinka, jei pakeičiate padangas į kitokio dydžio? Pavyzdžiui, užuot naudoję 205/55 R16 padangas, sumontuojate 225/45 R17. Rato apskritimas pasikeis, o kompiuteris to nežinos.
- Padangų slėgis: jei padangos nepakankamo slėgio, jų efektyvus skersmuo sumažėja, todėl jos greičiau sukasi.
- Padangų susidėvėjimas: naujos padangos turi didesnį apskritimą nei nuvalkiotos.
- Temperatūra: labai šaltomis sąlygomis guma susitraukia, o karštomis - išsiplečia.
- Prarudojimas (slydimas): kai ratai slysta ant ledo ar purvo, jie sukasi greičiau nei automobilis juda.
Dėl visų šių priežasčių gamintojai paprastai programuoja spidometrus taip, kad jie rodytų šiek tiek daugiau. Daugelyje šalių yra leistina, kad spidometras rodo iki 10% daugiau nei tikrasis greitis, bet niekada negali rodyti mažiau.
Ką daryti, jeigu įsižiebia Check Engine lemputė | AUTODOC patarimai
Kaip patikrinti spidometro tikslumą?
Jei pastebite, kad jūsų automobilio spidometras rodo netiksliai, yra keletas būdų tai patikrinti:
- GPS programėlė: Atsisiųskite bet kurią GPS greičio matavimo programėlę telefone ir palyginkite rodmenis. Važiuokite tiesiu keliu pastoviu greičiu ir stebėkite skirtumus.
- Kelio ženklai: Kai kuriuose greitkeliuose yra specialūs ženklai su atstumu tarp jų.
- Servise: Profesionalus patikrinimas ant stendo, kur ratai sukasi ant specialių volelių, o tikslūs jutikliai matuoja tikrąjį greitį.
Kai kuriuose automobiliuose galima perkalibruoti spidometrą, jei keičiate ratų dydį. Tai daroma per diagnostikos įrangą arba specialius meniu nustatymus. Pirmąją problemą galite išspręsti patys - tiesiog sumontuokite tinkamo dydžio ratus. Kitų problemų sprendimą turėtų patikėti specialistams servise.
Šiuolaikinių spidometrų funkcijos
Šiuolaikiniuose automobiliuose spidometras - tai ne tik greičio rodymo prietaisas. Be to, greičio duomenys įrašomi į automobilio atmintį. Jei įvyksta avarija, juodoji dėžė (EDR - Event Data Recorder) išsaugo informaciją apie greitį prieš smūgį. Kai kurie automobiliai net siunčia greičio duomenis į gamintoją (jei sutikote su telemetrija).
Elektroninis spidometras puikiai iliustruoja, kaip šiuolaikiniai automobiliai tapo sudėtingais kompiuteriais ant ratų. Po mažu skaičiumi ar rodykle prietaisų skydelyje slypi sudėtinga elektroninė sistema, kuri ne tik matuoja greitį, bet ir dalijasi šia informacija su dešimtimis kitų automobilio sistemų.
tags: #a #m #spidometras #veikia #netiksliai