Přístroje pro měření rychlosti vozidla a otáček klikového hřídele motoru.

Rychloměr informuje řidiče o rychlosti vozidla a ujeté vzdálenosti a kombinuje dvě měřicí zařízení – ukazatel rychlosti a počítadlo kilometrů, nazývané počítadlo kilometrů.
Tachometr je důležité kontrolní a měřící zařízení, neboť informuje řidiče o režimu bezpečné jízdy, proto je provoz vozu s vadným tachometrem dopravními předpisy zakázán.

Předpokládá se, že rychloměr (z anglického slova „speed“) vynalezl v roce 1801 náš krajan, nevolnický samouk Yegor Kuznetsov. Na kočár tažený koňmi upravil počítadlo vlastní konstrukce, umožňující nejen počítat sáhy a ujeté míle, ale také rychlost pohybu.
Kuriozita, které se říkalo „verstometr“, byla ukázána císaři Alexandru I. a na nějakou dobu dvořany bavila.
Pak, jak se často stávalo v Rusku, byl „verstometr“ na dlouhou dobu zapomenut.
A jen o dvě stě let později objevili zaměstnanci petrohradské Ermitáže toto unikátní zařízení v jednom ze skladovacích prostor slavného muzea. Byl úspěšně restaurován a vystaven v muzejní expozici.

První zařízení na měření rychlosti bylo instalováno na automobil v roce 1901. Do roku 1910 byl rychloměr považován za kuriozitu a byl instalován jako volitelná výbava až po letech jej začaly automobilky zařazovat jako povinnou výbavu do aut.
Konstrukce rychloměru, kterou v roce 1916 vynalezl Nikola Tesla, se dochovala prakticky beze změn dodnes.

Rychloměry jsou poháněny elektrickým pohonem nebo ohebnou hřídelí (mechanický pohon, který se obvykle nazývá „lanko rychloměru“). Typ pohonu rychloměru závisí na vzdálenosti zařízení a místě, kde je připojeno k převodovce vozidla.

Ohebné hřídele pro pohon se doporučuje instalovat, pokud délka trasy nepřesahuje Měřiče 3,55. Na delší trasy se doporučuje elektrický pohon.
Rychloměr je poháněn hnaným hřídelem převodovky nebo rozdělovací převodovky. K tomu je v jednotce, ze které se provádí pohon, instalována převodovka, jejíž převodový poměr se volí v závislosti na převodovém poměru hlavního převodu a poloměru valení kola vozidla.
Převodovka je s rychloměrem spojena buď mechanicky (pomocí ohebné hřídele), nebo elektricky (pomocí speciálního snímače). Signál z převodovky (nebo snímače poháněného převodovkou) je odeslán do rychloměru, kde je převeden na odpovídající informaci.

Více informací o automobilových tachometrech a jejich pohonech naleznete zde.

Rychloměry s mechanickým pohonem (z ohebné hřídele)

Všechny rychloměry poháněné ohebnou hřídelí mají stejný princip činnosti a liší se pouze konstrukčními vlastnostmi jednotek rychlosti a počítadla a jejich vnějším provedením.

Na obr. 1 je znázorněn rychloměr s mechanickým pohonem (z ohebné hřídele), který je poháněn ze vstupní hřídele 1 s objímkou ​​čtvercového průřezu, do které je vložen čtyřhranný hrot ohebného hřídele. Na druhém konci vstupního válce je připevněn permanentní magnet. 5 a termokompenzační podložka (magnetický obvod) 4. Magnet 5 zmagnetizován tak, aby jeho póly směřovaly k okrajům disku.

Obr. 1. Tachometr s flexibilním hřídelem: 1 — vstupní válec; 2 – plstěný knot; 3 — zástrčka; 4 – podložka; 5 – magnet; 6 – cívka; 7 – obrazovka; 8 – osa; 9 — páka; 10 – spirálová pružina; 11 – Šíp; 12, 13 – válečky

Na ose 8, volně rotující ve dvou ložiskách, s šipkou upevněnou na jedné straně 11a na druhé straně – cívka 6. Cívka se nejčastěji vyrábí ve formě kalíšku, který překrývá magnet nějakou mezerou. 5. Cívka je vyrobena z nemagnetického materiálu, jako je hliník. Vnější cívka 6 uzavřený zástěnou 7 vyrobeno z měkkého magnetického materiálu, který koncentruje magnetické pole magnetu 5 v oblasti cívky.
Ze strany šipky k ose 8 na jednom konci je připevněna vinutá pružina 10. Druhý konec pružiny je připevněn k páce. 9, jehož otáčením můžete nastavit napětí spirálové pružiny.

Když se vozidlo pohybuje, hnací válec je poháněn do rotace pomocí ohebného hřídele. 1 a s ním magnet 5. Ve stejné době, jeho magnetický tok, pronikající do cívky 6, indukuje v něm vířivé proudy, které způsobují vznik magnetického pole cívky.
Dvě magnetická pole (magnet a cívka) na sebe vzájemně působí tak, že na cívku působí točivý moment v opačném směru, než je točivý moment vytvářený pružinou. V důsledku toho se cívka spolu s osou a šipkou otočí pod úhlem, při kterém se rostoucí moment pružných sil pružiny rovná momentu magnetických sil působících na cívku.
Protože krouticí moment cívky je úměrný rychlosti otáčení magnetu a v důsledku toho rychlosti vozidla, úhel natočení cívky a šipky se zvyšuje se zvyšující se rychlostí.

Podložka s teplotní kompenzací 4, instalovaný společně s magnetem 5, neutralizuje vliv změn okolní teploty na odpor cívky. Zvýšení odporu cívky vede ke snížení proudů v ní indukovaných a jimi způsobeného magnetického toku. Podložka 4 současně zajišťuje zvýšení magnetického toku pronikajícího do cívky změnou magnetické permeability.

Polštář 1 Většina rychloměrů je vybavena maznicí namontovanou na zadním konci rychloměru. Skládá se ze zástrčky 3 s otvorem a plstěným knotem umístěným pod ním 2, který je napuštěný olejem a maže válec.

Pohon počítací jednotky se provádí ze vstupního válce. 1 přes válečky 12 и 13 pomocí tří sériově zapojených redukčních šnekových převodů. Šnekové převody zajišťují převodový poměr 624 nebo 1000.

Podle provedení jsou počítací jednotky k dispozici s vnějším a vnitřním zapojením počítacích bubnů. Typicky počítací jednotka obsahuje šest bubnů, které jsou volně namontovány na jedné ose.
S externím zapojením (obr. 2) každý buben 7 na jedné straně má 20 zuby 4, které jsou v neustálém záběru se zuby pastorků 8, také volně rotující kolem své osy.
Na straně proti ozubenému mají bubny, kromě levého, dva zuby 5 s depresí mezi nimi. Každý pastorek má šest zubů. Tři zuby pastorku ze strany dvou zubů 5 Bubny jsou zkráceny na šířku každý druhý.

Obr. 2. Externí převodovka: 1, 3 – dlouhé zuby pastorku; 2 – zub pastorku zkrácený na šířku; 4 – bubnové zuby; 5 – dva zuby bubnu; 6 – zářez, který zkracuje zub pastorku; 7 – buben; 8 – tribka

Krajní pravý buben je neustále poháněn do rotace šnekovým kolem. Když jsou dva zuby 5 přistoupí ke zkrácenému zubu pastorku, uchopí ho a pootočí 1/3 obrat. Současně se otáčí další buben 1/10 obrat.
Otočený pastorek po otočení se nastaví tak, že při dalším průchodu zubů 5 opět zachytí zkrácený zub.
Pastorek se nemůže zastavit v jiné poloze, protože tomu brání dlouhé zuby klouzající po válcové části bubnu.

Tím je zajištěno, že se každý buben otáčí 1/10 s plným obratem předchozího. S tímto designem každý 100 tisíc otáček počáteční (pravý) buben, jehož plné otočení odpovídá 1 km ujeté kilometry vozidla se všechny bubny vrátí do původní polohy a naměřené hodnoty se začnou počítat od nuly.

Na obr. 2 Je uvedeno zařízení rychloměru 16.3802 instalovaného na vozidlech UAZ. Rychloměr 16.3802 mechanický, poháněný pružnou hřídelí z rozdělovací převodovky. Skládá se z ukazatele rychlosti vozidla a celkového metru ujeté vzdálenosti. Vybaveno indikátorem dálkových světel.

Obr. 2. Tachometr vozu UAZ: 1 — hnací hřídel; 2 – plsť se zásobou maziva; 3 – mazací otvor; 4 – permanentní magnet; 5 – cívka; 6 — vratná pružina šípu; 7 — talíř pro nastavení napětí pružiny; 8 — ložisko osy šipky; 9 — držák bubnu; 10 – Šíp; 11 — osa šipky; 12 — osa bubnu; 13 — ozubené kolo počítacího bubnu; 14 — tělo mechanismu; 15 — mezilehlý šnekový hřídel; 16 – horizontální šnekový hřídel; 17 – obrazovka; 18 — stojan na šípy; 19 — držák pastorku; 20 — tribka; 21 – počítací buben; 22 – blokovací deska

Hlavní vlastnosti rychloměru 16.3802:

• Rozsah zobrazení rychlosti, km/h: 0-120;
• Cena divize, km/h: 5;
• Kapacita počítadla kilometrů, km: 99999,9;
• Počet otáček hnacího hřídele odpovídající 1 km najeto: 624;
• Přistávací průměr pláště (mm): 100;
• Připojovací rozměry s ohebnou hřídelí, mm: M18×1,5 čtverec 2,67;
• Hmotnost, kg: 0,54.

Elektrické rychloměry

Elektrické rychloměry mají stejnou magnetickou indukci a počítací jednotky jako mechanické rychloměry.
Elektropohon rychloměru se skládá ze snímače, který je instalován na převodovce, elektromotoru, který otáčí hnací hřídel magneticko indukční jednotky ukazatele, a elektronického ovládacího zařízení elektromotoru. Elektromotor a ovládací zařízení jsou namontovány ve stejném krytu jako magnetická indukční jednotka.

Snímač elektrického pohonu je třífázový generátor střídavého proudu, jehož rotorem je permanentní čtyřpólový magnet. Rotor snímače je stejně jako ohebný hřídel poháněn hnaným hřídelem převodovky.
Když se rotor otáčí v každé fázi statoru, je zapojen do „hvězdy“ (obr. 4), vzniká proměnná sinusová EMF, jejíž frekvence je úměrná frekvenci otáčení hřídele převodovky, a tedy rychlosti vozidla. Signál z každé fáze statoru řídí tranzistory VT1, VT2 и VT3, pracující v režimu elektrického klíče.

Obvody kolektor-emitor tranzistorů jsou zahrnuty v obvodech fázových vinutí třífázového synchronního motoru. Rotor elektromotoru je čtyřpólový permanentní magnet. Když je kladná půlvlna EMF přivedena z fázového vinutí snímače do báze odpovídajícího tranzistoru, otevře se a proud bude protékat odpovídajícím fázovým vinutím elektromotoru.
Protože fázová vinutí snímače jsou posunuta o 120˚, pak se otevírání tranzistorů také posune v čase. Proto je také magnetické pole statoru elektromotoru, vytvářené jeho vinutím, posunuto o 120˚, se bude otáčet rychlostí rotoru snímače.
Rotující magnetické pole statoru, působící na permanentní magnet rotoru, způsobuje jeho otáčení se stejnou frekvencí.
Rezistory R1 – R6 v obvodu elektronického klíče jsou zlepšeny spínací podmínky tranzistorů.

Tachometry

Zařízení, která měří otáčky klikového hřídele, se dělí na otáčkoměry, které zaznamenávají počet otáček za minutu v daném okamžiku, a tachoskopy, což jsou počítadla, která ukazují počet otáček hřídele v určitém okamžiku. Tachoskopy se používají při testování motorů po větších opravách a nejsou instalovány na vozidlech.

Tachometry se používají v automobilech, když je potřeba hlídat otáčky klikového hřídele motoru. Tlakoměry mohou být podle principu činnosti odstředivé, elektrické, elektronické (pulzní), magnetické (indukční), stroboskopické atd. V automobilech jsou nejpoužívanější elektrické tachometry, které zajišťují dálkové měření frekvence otáčení klikového hřídele.

U vznětových motorů je otáčkoměr poháněn od vačkového hřídele motoru pomocí ohebného hřídele nebo elektrického pohonu. Magnetické indukční tachometry, instalované ke sledování rychlosti otáčení naftového klikového hřídele, mají elektrický pohon. Jejich konstrukce je podobná jako u elektrického rychloměru. Liší se nepřítomností počítací jednotky.

Na karburátorových motorech jsou obvykle instalovány elektronické otáčkoměry pro sledování otáček klikového hřídele, jejichž princip činnosti je založen na měření frekvence impulsů, které se vyskytují v primárním okruhu zapalovacího systému při otevření primárního okruhu.

Schéma elektronického tachometru (obr. 5) zajišťuje měření frekvence přerušení proudu v primárním okruhu zapalovací soustavy.

Obr. 5. Schéma elektronického tachometru

Obvod se skládá ze tří jednotek: jednotky pro generování spouštěcích impulzů, jednotky pro generování měřicích impulzů a ukazovacího magnetoelektrického zařízení.
Vstupní signál je přiveden na vstup otáčkoměru. I z primárního okruhu zapalovacího systému. Jednotka generování spouštěcího impulsu sestávající z rezistorů R1, R2, kondenzátory C1, C2, C3, C4 a zenerova dioda VD1, extrakty ze signálu majícího podobu tlumené sinusoidy I signál II, který má podobu jediného impulsu, který je přiveden na bázi tranzistoru VT1 měřicí jednotka generování impulzů.

V počátečním stavu tranzistor VT2 otevřené, protože přes odpory R11, R10 и R5 protéká jím základní proud a kondenzátorem С5 zpoplatněno.
Tranzistor VT1 v tomto okamžiku je uzavřen, protože potenciál jeho emitoru je způsoben výrazným poklesem napětí na rezistoru R5, větší základní potenciál.
Když pozitivní impuls II jde do báze tranzistoru VT1, otevře se. Kondenzátor С5 vybíjení přes otevřený tranzistor VT1, tvořící na bázi tranzistoru VT2 negativní zaujatost, která to uzamkne.

Tranzistor VT1 udržovaný proudem otevřené báze protékajícím odpory R11, R9, R8 и R5. Otevřený tranzistor VT1 zajišťuje tok proudu měřicím zařízením přes odpory R11, R7, R3 и R5.
Doba trvání pulsu III proud protékající měřicím zařízením je určen dobou vybíjení kondenzátoru С5.
Po vybití kondenzátoru C5 tranzistor VT2 otevře se, když mizí záporné předpětí na jeho bázi, a tranzistor VT1 se zavírá.

Pulzní frekvence III proud se rovná frekvenci otevření primárního okruhu zapalovacího systému. Efektivní hodnota proudových impulsů I_ef, úměrně jejich frekvenci, ukazuje přístroj.

Variabilní odpor R7 Při nastavování se upravuje amplituda pulzního proudu.
Termistor R3 kompenzuje teplotní chybu zařízení.
Dioda VD2 slouží k ochraně tranzistoru VT1.
Zenerova dioda VD3 zajišťuje stabilizaci napájecího napětí zařízení.