Читаем показания одометра. Спидометры
9.7. Спидометры и тахометры
Спидометры дают водителю информацию о скорости движения автомобиля и о пройденном пути. Соответственно спидометр состоит из двух узлов - скоростного (собственно спидометра) и счетного узла, который иногда называют одометром, указывающего пробег автомобиля.
Рис. 9.12. Устройство спидометра:
1 - приводной вал; 2 - постоянный магнит; 3 - термомагнитный шунт; 4 - картушка; 5 - эк- ран-магнитопровод; 6 - пружина; 7 - вал стрелки; 8 - шкала; 9 - стрелка; 10 - привод счетчика пройденного пути
Привод спидометра осуществляется гибким валом, если длина приводного троса не превышает 3,55 м, или с помощью электрического синхронного привода. Скоростной узел спидометра, преобразующий частоту вращения его входного вала в перемещение стрелки, принципиально устроен одинаково у всех типов спидометра (рис. 9.12). Основу его составляет постоянный магнит, закрепленный на входном валу, и картушка, охватывающая магнит и выполненная из электропроводящего материала, чаще всего - алюминия, соединенная со стрелкой. При вращении магнита его силовые линии пересекают тело картушки, в которой наводятся при этом вихревые токи, тем больше, чем больше скорость вращения магнита. Сила взаимодействия магнитного потока магнита и вихревых токов увлекает картушку в сторону вращения магнита так же, как зто происходит с ротором асинхронного двигателя. Однако картушка может только поворачиваться, так как ее вращению препятствует упругая пружина, уравновешивающая действие магнитных сил. Угол поворота картушки и связанной с ней стрелки зависит от величины магнитного потока магнита, материала картушки, упругих свойств пружины и частоты вращения приводного вала спидометра, пропорциональной скорости движения автомобиля. Поскольку все эти параметры, кроме скоростиавтомобиля, являются неизменными, стрелка прибора указывает значение скорости на шкале. Магнитный экран, охватывающий картушку снаружи, служит своеобразным магнитопроводом и усиливает магнитный поток в зоне расположения картушки. Температурная погрешность спидометра компенсируется с помощью магнитного термошунта, прижатого к магниту. С ростом температуры сопротивление картушки возрастает, но одновременно снижается магнитная проницаемость термошунта, часть магнитного потока, замыкающегося через него, уменьшается и возрастает магнитный поток, пронизывающий картушку.
Регулировка спидометра осуществляется в заводских условиях при его изготовлении изменением натяжения пружины и частичным размагничиванием магнита. Относительная погрешность спидометра при нормальных условиях не пре-
а - указатель; б - датчик; в - электрическая схема; 1 - электродвигатель указателя; 2 - ротор электродвигателя; 3 - статор электродвигателя; 4 - счетный узел указателя; 5 - ротор датчика; 6 - трехфазная обмотка датчика
вышает 5%, нагрев на каждые 10°С увеличивает или уменьшает погрешность на 2%. Счетный узел спидометра приводится во вращение от входного вала через червячную передачу, промежуточный вал и его червячные передачи. Счетный узел состоит из набора цилиндрических барабанчиков, свободно установленных на общей оси, на их цилиндрической поверхности нанесены цифры от 0 до 9.
По виду зацепления счетных барабанчиков между собой счетные узлы бывают с внешним и внутренним зацеплением. Последнее зацепление преобладает. Первый барабанчик жестко соединен с промежуточным валом и вращается всегда при движении автомобиля. Каждый барабанчик, кроме первого, имеет с одной стороны двадцать зубьев (на внутренней или внешней поверхности в зависимости от типа применяемого зацепления), а на другой два зуба.
Привод от барабанчика к барабанчику осуществляется с помощью специальных шестерен-трибок, расположенных на одной оси или на собственных кронштейнах, размещенных между каждой парой барабанчиков в узлах с внутренним зацеплением. Трибки имеют 6 зубьев, которые через один укорочены. При полном обороте первого барабанчика его двухзубка повернет трибку на треть оборота, а трибка повернет следующий барабанчик через его двадцатизубку на десятую часть оборота. Так осуществляется передача между всеми барабанчиками. Максимальный отсчет пути - 99999 км, после чего показания сбрасываются. Некоторые спидометры имеют отдельно показатели суточного пробега. Общее передаточное отношение всех передач от входного вала спидометра до первого барабанчика - 624, кроме спидометров автомобилей ВАЗ, где оно составляет 10ОО. Счетный узел автомобилей, часто движущихся задним ходом (карьерных самосвалов, например), обеспечивает суммирование показаний при движении в любом направлении. В приводе спидометра имеется также редуктор, связанный с ведомым валом коробки передач. Его передаточное число выбирается с учетом передаточного числа червячных передач спидометра и радиуса колес. С этим редуктором сцеплен конец гибкого вала или вал датчика спидометра с электрическим приводом.
Конструкция спидометра с электроприводом представлена на рис. 9.13, а. Его устройство отличается тем, что приводной вал спидометра вращается электродвигателем, получающим питание от датчика (рис. 9.13, б), выполненного в виде синхронного генератора, возбуждаемого постоянным магнитом. Соединение между датчиком и электродвигателем может происходить через электронный усилитель, как показано на рис. 9.13, в.
о
| Таблица 9.6. Параметры и применяемость спидометров Тип спидометра | Тип привода | Диапазон показаний, км/ч | Передаточное отношение к счетному устройству | Применяемость |
| СП 193 | Гибкий вал | 0-180 | 1000 | ВАЗ-2106, -2121 |
26.3802 | 0-180 | 1000 | Ком. приб. 226.3701 ВАЗ-2108, -2109 | |
| 43.3802 | 0-180 | 624 | Ком. приб. 31.3801 ГАЗ-ЗЮ5 | |
| 16.3802 | —»— | 0-120 | 624 | Щиток 17.3805, ЗИЛ-431410 |
| 47.3802 | 0-180 | 624 | Ком. приб. 35.3801 ГАЭ-3302 -33027 | |
| 36.3802 | 0-180 | 1000 | Ком. приб. 224.3801 ВАЗ-2108, -2109 | |
| 37.3802 | —»— | 0-180 | 624 | ГАЗ-3102, -31029 |
| СП 152 | 0-120 | 624 | MA3-5432. -54321 КрАЗ-65101, -6510 | |
| СП 153 | 0-100 | 624 | БелАЗ-548А, -6411 МоАЗ-54617. -7914 | |
| 11.3802 | 0-120 | 624 | ЗИЛ-133ГЭ, ЛАЗ-6951 | |
| 121.3802 | 0-120 | 624 | КамАЗ-4310, -5510 | |
| 15.3802 | 0-120 | 624 | ЛиАЗ. ЛАЗ | |
| СП 270А | 0-180 | 1000 | «Москвич.-2141, «ИЖ—2126 | |
| | 0-180 | 1000 | ВАЗ-21099 | |
| 45.3803 | Электронный | 0-200 | - | Ком. приб. 34.3801 ВАЗ-2110 |
| 56.3802 | Электронный | 0-200 | ГАЭ-3110 |
на коробке передач. Электронная схема преобразует сигналы в напряжение, пропорциональное скорости движения автомобиля. В соответствии с международными стандартами датчик вырабатьтает 6 тысяч импульсов за 1 км пути.
Основные параметры некоторых типов спидометров представлены в табл. 9.6.
Электрические тахометры имеют скоростной узел, аналогичный узлу спидометра. Тахометры с электроприводом используют те же датчики, что и спидометры, и ту же схему управления. Однако последнее время более широкое распространение получили электронные тахометры. Шкала тахометра имеет цветовые сектора: зеленый - допустимая частота, красный - опасный скоростной режим.
Датчиком для электронного тахометра является первичная цепь системы зажигания, откуда на тахометр поступают импульсы, частота следования которых пропорциональна частоте вращения двигателя. Схема электронного тахометра представлена на рис. 9.14. На входе тахометра установлен формиро-
| Таблица 9.7 Параметры и применяемость тахометров Тип тахометра | Диапазон | Напряжение | Датчик | Применяемость |
| измерения, | питания, В | |||
| МИН"1 | ||||
| ТХ193 | 1000-8000 | 12 | Система зажигания | ВАЗ-2106, -2121 |
| TX200 | 1000-8000 | 12 | Система зажигания | «Москвич»-2141 |
| «ИЖ..-2126 | ||||
| 252.3813 | 1000-3000 | 24 | Фаза генератора | MA3-54321, -64221 |
| 254.3813 | 1000-3000 | 12 | Фаза генератора | ЗИЛ-4331 |
| 35.3813 | 500-4500 | 12 | Система зажигания | ГАЭ-3302 |
| 33.3813 | 1000-8000 | 12 | Система зажигания | ВАЗ-2110 |
ватель импульсов на резисторах R1, R2 и конденсаторах С1-С4, диоде VD1, который преобразует входной колебательный импульс в сигнал положительной полуволны, запускающий одностабильный мультивибратор на транзисторах VT1, VT2, который формирует сигналы прямоугольной формы постоянной величины и длительности, следующие друг за другом с частотой входного сигнала, приходящего на магнитоэлектрический измерительный прибор PV. Чем выше частота следования импульсов, тем больше среднее значение тока, протекающего через прибор, что и фиксируется в виде его показаний по шкале, отградуированной в частоты вращения коленчатого вала двигателя. Терморезистор R3 осуществляет термокомпенсацию в приборе, стабилитрон VD3 защищает его от всплесков напряжения по цепи питания. Датчиком тахометра может служить и вывод фазы вентильного генератора.
Технические данные некоторых типов тахометров сведены в табл. 9.7.
studfiles.net
Спидометры | Компания «Глонасс»
Современный спидометр: особенности и погрешности
Спидометр (от англ. speed — скорость) изобрел крепостной механик-самоучка в конце XVIII века. Этот самый первый верстомер сегодня хранится в Эрмитаже в Санкт-Петербурге.
Спидометр — верный помощник водителя при движении: без него не определить текущую скорость транспортного средства и пройденное расстояние. Для заказчиков транспортных услуг он зачастую остается единственным источником данных при расчете пробега и расхода топлива. Однако в силу технологического решения этот прибор нельзя назвать точным измерителем.
Механический спидометр: факторы, влияющие на погрешность
Исторически первым в линейке спидометров является механический спидометр; он приводится в движение особым тросиком — так называемым гибким валом. Таким типовым прибором с простейшим редуктором оборудованы многие автомобили. При монтаже лишь устанавливается передаточное число, подобранное для данной модели. На машинах с задним приводом показания спидометра напрямую зависят от передаточного числа редуктора.
Механический спидометр
Любой специалист подтвердит, что изменение передаточного числа с 4,44 на 3,9 меняет показания спидометра на 14%. Для регулирования работы системы в этом случае необходима замена и редуктора спидометра. Свою долю погрешности также вносит изношенность последнего — наряду с изношенностью шин. Суммарная ошибка показаний может превышать 10%, как бы этот факт ни расстраивал самопровозглашенных обладателей «скоростных рекордов».
Спидометры на автомобилях с передним приводом «завязаны» на привод левого колеса. Точка соединения расположена после главной пары. В результате погрешности появляются на каждом изгибе дороги: при повороте автомобиля влево показания скорости на приборе будут несколько меньшими, а вправо — несколько большими, чем при движении машины прямо.
На работу прибора влияет и установка шин нештатного размера. Спидометр завышает показания, если длина внешнего обода колеса меньше регламентированного: колесо за свой путь совершит больше оборотов, что и зафиксирует прибор. По аналогии данные спидометра будут занижены, если диаметр колеса в сборе больше штатного.
При уменьшении или увеличении ширины шины на 10 мм показания изменяются на 2,5%.На первый взгляд, это небольшая погрешность, но стоит дополнительно учитывать и такие факторы, как собственная погрешность спидометра, давление шин, их износ. Слабо накачанные шины уменьшают угол качения: в результате снижается максимальная скорость и увеличивается расход топлива, а показания спидометра при этом завышены.
Устройство механического спидометра
Основные детали механического спидометра: магнитный диск, алюминиевая катушка со стрелкой и возвратная пружина. Катушка имеет форму колпака и накрывает магнитный диск. При вращении диска магнитные силовые линии создают в катушке свое магнитное поле. Движение катушки за диском под воздействием двух полей ограничивает пружина. Шкала циферблата градуирована с учетом жесткости возвратной пружины. При малейшем изменении этого параметра показания спидометра будут искажены.
Главным недостатком механического спидометра остается его зависимость от износа собственных деталей и привода. Гибкий вал важно проложить без резких перегибов, что удается не в каждом автомобиле. В противном случае изнашивается трос, колеблется стрелка, шумит механизм. Со временем конструкторы вообще отказались от троса, заменив механику электроникой.
Электронный спидометр: намного ли лучше механики?
Первые электронные спидометры по внешним признакам мало отличаются от механических: та же стрелка, те же декады одометра. При этом угол поворота стрелки пропорционален числу импульсов, поступивших от датчика скорости за единицу времени, а барабаны одометра приводит в движение электродвигатель, управляемый электроникой. Такие приборы избавлены от слабых мест механики: люфта, износа троса, возвратной пружины, катушки, поэтому точнее механических. Но и они могут давать погрешность 5–7%.
Электронный спидометр
Следующим шагом разработчиков стали полностью электронные спидометры. Данные одометра и температуры воздуха в них выводятся на жидкокристаллический дисплей. Скорость же показывает любимая всеми водителями стрелка, которой управляет электроника через исполнительные электродвигатели. Остался неизменным и принцип работы спидометра — контроль вращения ведущего колеса. Все это позволяет сделать вывод о том, что ошибки измерений остаются прежними.
Практика показывает, что в любой машине показания даже исправного спидометра могут расходиться с реальными, причем не всегда в большую сторону. Часто приборы показывают одну протяженность маршрута, в то время как реальный пробег автомобиля несколько меньше. Разница становится принципиальной, если машина принадлежит предприятию, а водитель работает по найму: в жизни реально сэкономленное топливо в большинстве случаев становится источником дополнительного дохода для водителя.
Отказаться от спидометра, конечно же, невозможно: без него представление о текущей дорожной ситуации было бы неполным. Однако не стоит полагаться на спидометр как на единственного контролера скоростного режима и пройденного расстояния.
Что делать ?
Наиболее точным фиксатором направления и скорости движения, пробега и расхода топлива может служить только спутниковое позиционирование.
Система мониторинга транспорта, развернутая на всех единицах автопарка предприятия, даст руководителю реальные данные о работе каждой машины, что поможет избавиться от необоснованных расходов. Экономия может оказаться весьма существенной.
glonass53.ru
Устройство, конструкция и принцип действия автомобильных спидометров и тахометров
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.
Рис. 2. Скоростной и счетный узлы спидометра:
а — схема магнитоиндукционного скоростного узла; б — схема привода счетного узла
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.
В автомобильном спидометре между входным валиком 13 (рис. 2, б) и начальным барабанчиком 12 счетного узла применяют три понижающие червячные передачи 9, 10, 11 с общим передаточным числом 624. Спидометры для автомобилей ВАЗ имеют передаточное число 1000.
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.
Рис. 3. Характеристика скоростного узла спидометра: u — скорость движения автомобиля; u' — скорость по шкале спидометра.
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.
Рис. 4 Электрическая схема спидометра.
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).
Рис. 5 Электрическая схема тахометра электроприводом.
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.
Рис. 6. Электрическая схема тахометра ТХ193.
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). После разряда конденсатора С5 мультивибратор скачкообразно переходит в исходное устойчивое состояние до поступления нового запускающего импульса.
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.
www.xn--b1agveejs.su
Спидометры и тахометры
Строительные машины и оборудование, справочник
Категория:
Автомобили и трактора
Спидометры и тахометрыВо время движения автомобилей и тракторов необходимо определять скорость движения и пройденный путь. Для этого служит специальный прибор, называемый спидометром.
Спидометр состоит из скоростного узла, показывающего скорость движения в данный момент, и счетного узла, отсчитывающего пройденный путь”. Оба узла имеют общее основание и работают от одного приводного валика. Помимо указанных основных узлов, некоторые типы спидометров имеют дополнительные устройства: суточный счетчик пробега, световую сигнализацию диапазонов скоростей и др.
По приводу спидометры разделяют на приборы с приводом от гибкого вала и с электроприводом.
Тахометры предназначены для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя и монтируются на приборной панели перед водителем наряду с другими контрольно-измерительными приборами. Тахометры пр конструкции мало чем отличаются от спидометров, состоят из тех же узлов и в некоторых случаях имеют счетный узел, отсчитывающий суммарную частоту вращения коленчатого вала, выраженную условно в моточасах.
Привод тахометра осуществляется от коленчатого или распределительного вала двигателя с помощью гибкого вала или электроприводов.
Почти все современные автомобильные спидометры имеют магнитные скоростные узлы.
Валик привода постоянного магнита приводится во вращение при помощи троса. В спидометрах вращение валика осуществляется от вторичного вала коробки передач, а в тахометрах — от распределительного вала двигателя. При вращении магнита его магнитный поток пронизывает алюминиевую картушку и индуктирует в ней вихревые токи, создающие свое магнитное поле. В результате взаимодействия этих полей картушка поворачивается в сторону вращения магнита и вызывает перемещение стрелки по шкале прибора. Круговому вращению картушки препятствует спиральная пружина, закрепленная на рычаге. Для повышения точности показаний магнит и картушка защищены от влияния посторонних магнитных полей стальным экраном. Для предупреждения искажений в показаниях прибора при изменении температуры устанавливают магнитный шунт (термокомпенсатор). От червячной шестерни валика в спидометрах осуществляется привод валов и счетного узла. Смазка валика производится маслом через фитиль; отверстие под фитиль закрыто заглушкой.
Автомобильные и тракторные спидометры обычно приводятся в действие при помощи гибких валов. Один конец вала присоединяют к прибору, а другой — к коробке передач. Гибкие валы обеспечивают надежную работу спидометров в течение длительного времени. Это, однако, справедливо только при условии, если длина гибкого вала не превышает 3—3,5 м. Поэтому на тяжелых грузовых автомобилях и автобусах, где длина гибкого вала получается чрезмерно большой, применяется электропривод спидометров.
Электропривод спидометра состоит из двух синхронно работающих узлов-датчиков и приемника, соединенсмных экранированным проводом и включенных в цепь электрооборудования автомобиля.
Рис. 1. Схема спидометра
Датчик электропривода устанавливают непосредственно на коробке передач. Он представляет собой контактный прерыватель, преобразующий постоянный ток в трехфазный переменный, частота которого изменяется пропорционально частоте вращения коллектора датчика.
Основными элементами датчика являются: вращающийся коллектор с двумя токоведущими сегментами а, изолированными один от другого сегментами б из изоляционного материала; три неподвижные токосъемные щетки, и, сдвинутые относительно друг друга на 120° и соединенные с фазами приемного двигателя. Постоянный ток подводится к сегментам через токоподводящие щетки, лежащие на контактных кольцах. Сегменты а занимают по окружности коллектора углы, равные 120°, а изолированные сегменты б — углы 60°. Токосъемные щетки занимают углы по 30°.
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема электропривода спидометра
Приемник представляет собой трехфазный синхронный двигатель с вращающимся двухполюсным постоянным магнитом. Обмотка статора — трехфазная катушечная с тремя явно выраженными полюсами, а ротор электродвигателя — это постоянный двухполюсный магнит. Вращение ротора передается счетному механизму спидометра.
Для уменьшения ценообразования и борьбы с помехами радиоприему в электрическую цепь между датчиком и приемником по схеме треугольника включаются три омических сопротивления
При движении автомобиля якорек датчика вращается и ток от сети электрооборудования автомобиля поступает по двум питающим щеткам и, расположенным по концам коллектора, к токосъемным щеткам, и, находящимся в средней части коллектора в одной плоскости под углом 120° друг от друга. Каждая токосъемная щетка через 180° поворота якорька включается в питающую цепь, подавая в соответствующую катушку приемника ток. Направление тока меняется через каждые 180° поворота якорька. Момент изменения направления тока в токосъемниках смещен на 120° угла поворота якорька. Изменение пульсирующего трехфазного тока в цепи приемника синхронно вращению якорька датчика.
—
Спидометром называют прибор, который сообщает водителю информацию о скорости движения автомобиля и пройденном пути. На автомобилях применяют спидометры с магнитоиндук-ционным скоростным узлом. В качестве привода спидометров используется электропривод или гибкий вал (механический привод). Тип привода спидометра зависит от удаленности прибора и места его присоединения к трансмиссии автомобиля. Гибкие валы для привода рекомендуется устанавливать, если длина трассы не превышает 3,55 м. При большей длине трассы рекомендуется электропривод. Привод спидометра осуществляется от ведомого вала коробки передач или раздаточной коробки. Для этой цели в узле, от которого осуществляется привод, устанавливается редуктор, передаточное число которого выбирают в зависимости от передаточного числа главной передачи и радиуса качения колеса автомобиля. Редуктор соединяют спидометром либо механическим путем (гибким валом), либо электрическим (с помощью специального датчика). Сигнал с редуктора поступает в спидометр, где преобразуется в соответствующую информацию.
Тахометры применяются на автомобилях, когда возникает необходимость в контроле частоты вращения коленчатого вала двигателя. На дизелях привод тахометра осуществляется от распределительного вала двигателя с помощью гибкого вала или электропривода. На карбюраторных двигателях устанавливаются электронные тахометры, принцип действия которых основан на измерении частоты импульсов, возникающих в первичной цепи системы зажигания при размыкании первичной цепи.
Спидометр с приводом от гибкого вала приводится в действие от входного валика, в гнездо квадратного сечения которого вставляется квадратный наконечник гибкого вала. На другом конце входного валика закреплены постоянный магнит и термокомпенсационная шайба (магнитный шунт). Магнит намагничен так, что его полюсы направлены к краям диска. На оси, свободно вращающейся в двух подшипниках, с одной стороны закреплена стрелка, а с другой — картушка. Картушка чаще всего выполняется в виде чаши, которая с некоторым зазором охватывает магнит. Картушка изготовляется из немагнитного материала, например из алюминия. Снаружи картушка закрыта экраном из магнитомягко-го материала, который концентрирует магнитое поле магнита в зоне картушки. Со стороны стрелки к оси 8 одним концом при-клеплена спиральная пружина. Другой конец пружины прикреплен к рычажку, поворотом которого можно регулировать натяжение пружины.
Рис. 3. Спидометр с приводом от гибкого вала
При движении автомобиля от гибкого вала приводится во вращение входной валик и вместе с ним магнит. При этом его магнитный поток, пронизывая картушку, наводит в ней вихревые токи. Вихревые токи вызывают образование магнитного поля картушки. Два магнитных поля (магнита и картушки) взаимодействуют между собой таким образом, что на картушку действует крутящий момент, направление которого противоположно моменту, создаваемому пружиной. В результате картушка вместе с осью и стрелкой повернется на угол, при котором возрастающий момент упругих сил пружины станет равен крутящему моменту магнитных сил, действующему на картушку. Так как крутящий момент картушки пропорционален скорости вращения магнита, а следовательно, и скорости движения автомобиля, угол поворота картушки и стрелки с увеличением скорости движения автомобиля возрастает. Зависимость эта прямо пропорциональна, поэтому шкала спидометра равномерная.
Термокомпенсационная шайба, установленная вместе с магнитом, нейтрализует влияние изменения температуры окружающей среды на сопротивление картушки. Увеличение сопротивления картушки приводит к уменьшению наводимых в ней токов возникающего в результате магнитного потока. Шайба при том обеспечивает увеличение магнитного потока, пронизывающего картушку за счет изменения своей магнитной проницаемости.
Валик большинства спидометров снабжен масленкой, установленной в хвостовой части спидометра. Она состоит из заглушки с отверстием, и расположенным под ней фетровым фитилем. Фетровый фитиль пропитан маслом и смазывает валик.
Привод счетного узла осуществляется от входного валика через валики посредством трех понижающих червячных передач. Они обеспечивают передаточное отношение 624 или 1000. По конструкции счетные узлы бывают с внешним и внутренним зацеплением счетных барабанчиков. Обычно счетный узел содержит шесть барабанчиков, которые свободно насажены на одной оси. При внешнем зацеплении каждый барабанчик с одной стороны имеет зубцов, находящихся в постоянном зацеплении с зубцами трибок , также свободно вращающихся на своей оси. Со стороны, противоположной зубчатой, барабанчики, кроме крайнего левого, имеют два зубца с впадиной между ними. Каждая трибка имеет шесть зубцов. Три зубца трибки со стороны двух зубцов барабанчиков укорочены по ширине через один. Крайний правый барабанчик постоянно приводится во вращение червячной передачей. Когда при вращении два зубца подходят к укороченному зубцу трибки, они его захватывают и поворачивают на 1/3 оборота. При этом следующий барабанчик поворачивается на 1/10 оборота. Повернувшаяся трибка после поворота устанавливается так, что при следующем проходе зубцов они опять захватят укороченный зубец. Остановиться в другом положении трибка не может, так как этому мешают длинные зубцы, скользящие по цилиндрической части барабанчика.
Рис. 4. Счетный узел с внешним зацеплением: 1, 3—длинные зубья трибки; 2—укороченный по ширине зубец трибки; 4—зубцы барабанчика: 5—трибка; 6—барабанчик; 7—два зубца барабанчика; 8—выемка, укорачивающая зубец трибки
Таким образом обеспечивается поворот каждого барабанчика на 1/10 часть при полном повороте предыдущего. При такой конструкции через каждые 100 тыс. оборотов начального (правого) барабанчика, полный оборот которого соответствует 1 км пробега автомобиля, все барабанчики возвращаются в исходное положение, и отсчет показаний начинается с нуля.
Все спидометры с приводом от гибкого вала имеют описанный принцип действия и отличаются лишь особенностями исполнения скоростного и счетного узлов и внешним оформлением.
Спидометры с электроприводом имеют такие же магнитоин-дукционный и счетный узлы, как и спидометры с механическим приводом. Электропривод спидометра состоит из датчика, который устанавливается на коробке передач, электродвигателя, который вращает приводной валик магнитоиндукционного узла указателя, и электронной схемы управления электродвигателем. Электродвигатель и схема управления смонтированы в одном корпусе с магнитоиндукционным узлом.
Датчик электропривода представляет собой трехфазный генератор переменного тока, ротором которого служит постоянный четырехполюсный магнит. Как и гибкий вал, ротор датчика приводится в движение от ведомого вала коробки передач. При вращении ротора в каждой фазе статора, соединенного «звездой», вырабатывается переменная синусоидальная э. д. е., частота которой пропорциональна скорости движения автомобиля. Сигнал каждой фазы статора управляет транзисторами VT1, VT2 и VT3, работающими в режиме электрического ключа. Цепи коллектор-эмиттер транзисторов включены в цепи фазных обмоток трехфазного синхронного двигателя. Ротором электродвигателя служит четырехполюсный постоянный магнит. Когда с фазной обмснки датчика на базу соответствующего транзистора поступает положительная полуволна э. д. е., он открывается и по соответствующей фазной обмотке электродвигателя будет протекать ток. Так как фазные обмотки датчика сдвинуты на 120°, то открытие транзисторов будет также сдвинуто во времени. Поэтому магнитное поле статора электродвигателя, создаваемое его обмотками, сдвинутыми в пространстве также на 120° , будет вращаться с частотой вращения ротора датчика. Вращающееся магнитное поле статора, воздействуя на постоянный магнит ротора, приводит его во вращение с той же частотой. Резисторы R1—R6 в схеме электронного ключа улучшают условия переключения транзисторов.
Рис. 5. Схема спидометра с бесконтактным приводом
Рис. 6. Схема электронного тахометра
Тахометры магнитоиндукционного типа, устанавливаемые для контроля частоты вращения коленчатого вала дизелей, имеют электропривод. Их конструкция аналогична конструкции спидометров с электроприводом. Отличаются они отсутствием счетного узла.
Для контроля частоты вращения коленчатого вала карбюраторных двигателей применяются электронные тахометры. Схема электронного тахометра обеспечивает измерение частоты прерываний тока в первичной цепи системы зажигания. Состоит схема из трех основных узлов: узла формирования запускающих импульсов, узла формирования измерительных импульсов и стрелочного магнитоэлектрического прибора. На вход тахометра поступает входной сигнал из первичной цепи системы зажигания. Узел формирования запускающих импульсов, состоящий из резисторов R1, R2, конденсаторов С1, С2, СЗ, С4 и стабилитрона VD1, выделяет из имеющего форму затухающей синусоиды сигнала сигнал, имеющего форму одиночного импульса. Импульс поступает на базу транзистора VT1 узла формирования измерительных импульсов. В исходном состоянии транзистор VT2 открыт, так как через резисторы R1, R10 и R5 по нему протекает ток базы, а конденсатор С5 заряжен. Транзистор VT1 в это время закрыт, так как потенциал его эмиттера, вызванный значительным падением напряжения на резисторе R5, больше потенциала базы. Когда положительный запускающий импульс поступает на базу транзистора VT1, он открывается. Конденсатор С5 разряжается через открытый транзистор VT1, создавая на базе транзистора VT2 отрицательное смещение, и он закрывается. Транзистор VT1 поддерживается открытым током базы, протекающим через резисторы Rll, R9, R8 и R5. Открытый транзистор VT1 обеспечивает протекание тока по измерительному прибору через резисторы Rll, R7, R3 и R5. Длительность импульса тока, протекающего по измерительному прибору, определяется временем разряда конденсатора С5. После разряда конденсатора С5 транзистор VT2 откроется, так как исчезает отрицательное смещение на его базе, а транзистор VT1 закроется.
Переменным резистором R7 регулируют при настройке амплитуду импульсов тока. Терморезистор R3 компенсирует температурную погрешность прибора. Диод VD2 служит для защиты транзистора VT1. Стабилитрон VD3 обеспечивает стабилизацию напряжения питания прибора.
Читать далее: Общие сведения и классификация муфт сцепления тракторов
Категория: - Автомобили и трактора
Главная → Справочник → Статьи → Форум
stroy-technics.ru
3.3Спидометр
Спидометр - прибор, показывающий скорость движения автомобиля
Назначение
Причин, по которым водителю необходимо контролировать скорость автомобиля, несколько. Основная – ограничения скорости на дорогах общего пользования. Так как допустимая скорость движения по тем или иным дорогам бывает разной, то приходится все время сверяться с показаниями спидометра. Есть и еще один нюанс. В комплект спидометра входит счетный узел, показывающий расстояние, пройденное автомобилем за все время. Называется он – одометр. Благодаря ему, можно точно определить наступление момента, когда нужно менять, к примеру, фильтры или масло. Информация о пробеге также является не последним фактором при покупке подержанного авто. Кроме того одометр может показывать и промежуточные данные о пройденных километрах. На автомобилях, которые не оснащены бортовым компьютером, такая функция одометра удобна для расчета расхода топлива, или для того чтобы засечь расстояние, скажем, от работы до дома.
Художник и изобретатель Леонардо до Винчи в 1500 году создал эскиз прибора, который мог определять скорость движения экипажа. Но прошло порядка трехсот лет, прежде чем подобный механизм стали использовать для измерения скорости паровозов.
Изобретение же автомобильного спидометра приписывают инженеру Отто Шульцу. Появление устройства датируется 1902 годом. Считается, что первой автомобильной компанией, которая стала устанавливать спидометры наприборную панель, была Oldsmobile. Как и любое другое хоть сколько-нибудь сложное новое устройство, спидометр стоил дорого и в штатную комплектацию не входил . Тем не менее, вскоре наличие спидометра стало обязательным условием эксплуатации автомобиля. Большинство моделей автомобилей оборудовались сразу двумя спидометрами: маленьким и большим. Второй нужен был для того, чтобы полицейский мог рассмотреть на нем скорость проезжающей мимо машины.
Принцип работы спидометров остается практически неизменным на протяжении ста лет. За это время менялся лишь механизм самого индикатора. Так, одно время были популярны ленточные спидометры. Вместо привычной сегодня стрелки, в горизонтальном окошке с делениями перемещалась лента. Такие спидометры были особенно популярны в Америке и Японии в 60-70 годах. Устройства такого типа можно было встретить и на советских автомобилях, к примеру, на Газ 24. Существовали и так называемые барабанные спидометры. Они стояли на многих довоенных автомобилях различных компаний. Скорость в них отображалась благодаря крутящемуся барабану с нанесенными на него цифрами.
Все это о механических спидометрах, цифровые же появились сравнительно недавно – в 1993 году .
Устройство и принцип действия
Спидометры бывают двух типов: механические и электронные. Если первые снабжаются механическим индикатором, вроде стрелки, то вторые, могут вместо этого иметь индикатор электронный – цифры на дисплее . Остановимся отдельно на устройстве и принципах работы каждого типа.
Наиболее популярный тип механического спидометра – магтиноиндукционный. Он включает в себя два механизма: скоростной и счетный. Первый состоит из троса (гибкий вал), магнитного диска, катушки и пружины. Трос соединен с датчиком, расположенным на валу коробки передач. Датчик преобразует движение вала во вращение троса. Вращаясь, трос раскручивает магнитный диск. Сверху диска расположена вращающаяся катушка с осью. Движение диска создает магнитный поток, который возбуждает в свою очередь токи в катушке. В связи с этим воздействием катушка тоже начинает крутиться вслед за диском. Пружина ограничивает ее поворот углом, зависящим от скорости вращения диска. Пружина имеет определенную настроенную жесткость, от чего зависит точность спидометра. На конце вращающейся вместе с катушкой оси закреплена стрелка спидометра.
Счетный узел спидометра также имеет привод в виде троса. Сам счетчик представляет собой несколько барабанов, которые последовательно соединяются зубчатой передачей. Благодаря этому, на десять поворотов первого барабана, приходится один поворот следующего за ним, и так далее. Обычно для счетчика используется пять барабанов. Таким образом, его максимальный показатель будет равен 99 999. По достижении этой цифры счетчик обнуляется.
Электронный спидометр внешне никак не отличается от механического. Но в отличие от него, датчик скорости в электронном спидометре уже не крутит гибкий вал, а передает электрические импульсы, повинуясь которым стрелка прибора поворачивается. Движение стрелки зависит от количества полученных за единицу времени импульсов.
Одометр в этом случае устроен таким же образом, за исключением того, что барабаны приводятся в движение маленьким электрическим мотором.
studfiles.net
Читаем показания одометра
Читаем показания одометра.
Когда составитель впервые сел за руль нашей красавицы, сразу бросился в глаза какой-то цифровой индикатор. А что он показывает? Как показала практика, такой вопрос задают многие молодые вишеводы. По просьбе Шнапса (не улыбайтесь, это ник очень хорошего человека), подготовившего фотоматериал, и составлен этот отчёт.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Сейчас привык. Ориентир- 16 km/l, это 6,25 по нашему. Хороший расход по трассе.Естественно, когда Вы стоите, он покажет 0wish-russia.ru
Создание спидометра
Спидометр – одно из самых важных устройств на панели приборов автомобиля. С помощью него можно определить скорость движения во время поездки, и сегодня естественно считать это немаловажной функцией.Первый спидометр был установлен на "Oldsmobile" в 1901 году. Принадлежало изобретение гению энергетики Никола Тесла. Он же занимался совершенствованием прибора в течение нескольких лет, и, впоследствии спидометр практически не изменялся, вплоть до наших дней.
Массовым производством спидометров занялась компания «Otto Schulze Autometer». С 1902 года изобретатель Отто Шульц стремился ввести в обращение прибор для измерения скорости автомобиля.Установка спидометра на автомобили был связана исключительно с увеличением скорости. Как только скорость самобеглого транспорта стала увеличиваться, сразу же обозначилась связанная с этим проблема - дорожно - траспортные происшествия.
Появление спидометра тесно связано с появлением правил дорожного движения и дорожной полиции. Прибор служил для ограничения скорости и для ее контроля. В то время на автомобилях устанавливалось два спидометра – один, маленький для водителя, и другой, большой, для полицейских. Увеличенный размер нужен был для возможности контроля скорости с большого расстояния.
С развитием автомобильной отрасли появлялись и разные виды спидометров. Наиболее известные из них – центробежный, электромагнитный, индукционный, вибрационный и электронный.
Механические спидометры фиксируют скорость вращения колес автомобиля. Самый распространенный спидометр такого типа – магнитно-индукционный. Принцип работы этого устройства основан на взаимодействии магнитных полей.
Электронный спидометр считывает импульсы напряжения. Для этого в трансмиссии устанавливается специальный датчик. Спидометр этого типа более совершенный, и фиксирует скорость максимально точно.
По типу индикатора наиболее популярным стал стрелочный спидометр. В истории существовало еще два типа прибора – ленточный и барабанный, но после войны они практически вышли из обращения. В 80-е годы японские производители пытались усовершенствовать систему, заменив стрелочный прибор цифровым. Однако инновация не прижилась, так как бегающие цифры на жидкокристаллическом дисплее было слишком сложно воспринимать. В результате, на большинстве современных автомобилей, как и много лет назад, установлены стрелочные спидометры.
www.letopis.info
