Mehanski in elektronski merilnik hitrosti. Naprava in princip delovanja

Ni naključje, da se merilnik hitrosti nahaja na najbolj vidnem mestu na armaturni plošči avtomobila. Navsezadnje ta naprava prikazuje, kako hitro vozite, in vam omogoča nadzor nad upoštevanjem dovoljene hitrosti, kar neposredno vpliva na varnost v cestnem prometu. Ne pozabimo na kazni za prekoračitev hitrosti, ki se jim lahko izognemo, če občasno pogledamo na merilnik hitrosti. Poleg tega lahko na podeželskih cestah s pomočjo te naprave prihranite gorivo, če vzdržujete optimalno hitrost, pri kateri je poraba goriva minimalna.

Mehanski merilnik hitrosti je bil izumljen pred več kot sto leti in se še danes pogosto uporablja v vozilih. Tu je senzor običajno zobnik, ki se zaskoči s posebnim zobnikom na sekundarni gredi. Pri vozilih s pogonom na prednja kolesa je senzor lahko nameščen na osi pogonskih koles, pri vozilih s pogonom na vsa kolesa pa v prenosnem ohišju.



Kot indikator hitrosti (6) na armaturni plošči se uporablja kazalna naprava, katere delovanje temelji na principu magnetne indukcije.

Prenos vrtenja od senzorja (1) do kazalnika hitrosti (pravzaprav merilnika hitrosti) se izvede s pomočjo gibke gredi (kabla) (2) iz več zvitih jeklenih niti s tetraedrično konico na obeh koncih. Kabel se prosto vrti okoli svoje osi v posebnem plastičnem zaščitnem ovoju.

Aktuator je sestavljen iz trajnega magneta (3), ki je nameščen na pogonskem kablu in se vrti z njim, ter aluminijastega cilindra ali diska (4), na osi katerega je pritrjena igla merilnika hitrosti. Kovinski zaslon ščiti strukturo pred učinki zunanjih magnetnih polj, ki bi lahko popačila odčitke naprave.

Vrtenje magneta inducira vrtinčne tokove v nemagnetnem materialu (aluminij). Interakcija z magnetnim poljem vrtečega se magneta povzroči, da se tudi aluminijasta plošča vrti. Vendar pa prisotnost povratne vzmeti (5) vodi do dejstva, da se disk in z njim puščica kazalca vrtita samo za določen kot, sorazmeren s hitrostjo vozila.

Nekoč so nekateri proizvajalci poskušali uporabiti tračne in bobnaste kazalnike v mehanskih merilnikih hitrosti, vendar se je izkazalo, da niso zelo priročni in so jih sčasoma opustili.



Kljub preprostosti in kakovosti mehanskih merilnikov hitrosti s gibljivo gredjo kot pogonom ta zasnova pogosto daje precej veliko napako, sam kabel pa je najbolj problematičen element v njem. Zato povsem mehanski merilniki hitrosti postopoma postajajo preteklost in se umikajo elektromehanskim in elektronskim napravam.

Elektromehanski merilnik hitrosti uporablja tudi gibljivo pogonsko gred, vendar je sklop hitrosti magnetne indukcije v napravi urejen drugače. Namesto aluminijastega valja je tu nameščen induktor, v katerem pod vplivom spreminjajočega se magnetnega polja nastaja električni tok. Večja kot je hitrost vrtenja trajnega magneta, večji je tok, ki teče skozi tuljavo. Na sponke tuljave je priključen kazalni miliampermeter, ki se uporablja kot indikator hitrosti. Takšna naprava vam omogoča, da povečate natančnost odčitkov v primerjavi z mehanskim merilnikom hitrosti.

Pri elektronskem merilniku hitrosti ni mehanske povezave med senzorjem hitrosti in napravo na armaturni plošči.

Visokohitrostna enota naprave ima elektronsko vezje, ki obdeluje signal električnega impulza, prejet iz senzorja hitrosti prek žic, in oddaja ustrezno napetost na svoj izhod. Ta napetost se nanaša na številčnico miliampermetra, ki služi kot indikator hitrosti. V sodobnejših napravah koračni ICE nadzoruje kazalec.

Kot senzor hitrosti se uporabljajo različne naprave, ki ustvarjajo impulzni električni signal. Takšna naprava je lahko na primer impulzno induktivno tipalo ali optični par (svetleča dioda + fototranzistor), pri katerem do tvorbe impulzov pride zaradi prekinitve svetlobne komunikacije med vrtenjem diska z režo, nameščenega na gredi.

Toda morda najbolj razširjeni senzorji hitrosti, katerih načelo delovanja temelji na Hallovem učinku. Če prevodnik, skozi katerega teče enosmerni tok, postavite v magnetno polje, potem v njem nastane prečna potencialna razlika. Ko se spremeni magnetno polje, se spremeni tudi velikost potencialne razlike. Če se pogonski disk z režo ali robom vrti v magnetnem polju, dobimo impulzno spremembo prečne potencialne razlike. Frekvenca impulzov bo sorazmerna s hitrostjo vrtenja glavnega diska.



Za prikaz hitrosti namesto kazalca Zgodi se, da se uporablja digitalni zaslon. Vendar voznik nenehno spreminjajoče se številke na merilniku hitrosti zaznava slabše kot gladko premikanje puščice. Če vnesete zakasnitev, trenutna hitrost morda ne bo prikazana povsem natančno, zlasti med pospeševanjem ali zaviranjem. Zato v merilnikih hitrosti še vedno prevladujejo analogni kazalci.

Kljub nenehnemu tehnološkemu napredku v avtomobilski industriji mnogi ugotavljajo, da natančnost odčitkov merilnika hitrosti ostaja nizka. In to ni plod pretirane domišljije posameznih voznikov. Majhno napako proizvajalci namenoma določijo že pri izdelavi naprav. Poleg tega je ta napaka vedno v veliki smeri, da se izključijo situacije, ko bodo pod vplivom različnih dejavnikov odčitki merilnika hitrosti nižji od možne hitrosti avtomobila. To se naredi tako, da voznik nenamerno ne preseže hitrosti, ki jo vodijo napačne vrednosti na napravi. Poleg zagotavljanja varnosti proizvajalci zasledujejo tudi lastne interese - prizadevajo si za izključitev tožb nezadovoljnih voznikov, ki so prejeli globo ali so se znašli v nesreči zaradi napačnih odčitkov na merilniku hitrosti.

Napaka merilnikov hitrosti je praviloma nelinearna. Pri približno 60 km/h je blizu ničle in postopoma narašča s hitrostjo. Pri hitrosti 200 km/h lahko napaka doseže do 10 odstotkov.

Na natančnost odčitkov vplivajo tudi drugi dejavniki, na primer tisti, povezani s senzorji hitrosti. To še posebej velja za mehanske merilnike hitrosti, pri katerih se zobniki postopoma obrabljajo.

Pogosto lastniki avtomobilov sami uvedejo dodatno napako z nastavitvijo velikosti, ki se razlikuje od nominalne. Dejstvo je, da senzor šteje vrtljaje izhodne gredi menjalnika, ki so sorazmerni z vrtljaji koles. Toda z zmanjšanim premerom pnevmatike bo avtomobil v enem obratu kolesa prevozil krajšo razdaljo kot s pnevmatikami nazivne velikosti. In to pomeni, da bo merilnik hitrosti pokazal hitrost, ki je precenjena za 2 ... 3 odstotke v primerjavi z možno. Enak učinek bo imela vožnja s premalo napolnjenimi pnevmatikami. Namestitev pnevmatik s povečanim premerom bo nasprotno povzročila podcenjevanje odčitkov merilnika hitrosti.

Napaka se lahko izkaže za popolnoma nesprejemljivo, če namesto običajnega namestite merilnik hitrosti, ki ni zasnovan za delovanje v tem modelu avtomobila. To je treba upoštevati, če je treba zamenjati pokvarjeno napravo.

Odometer se uporablja za merjenje prevožene razdalje. Ne smemo ga zamenjevati z merilnikom hitrosti. Pravzaprav gre za dve različni napravi, ki sta pogosto združeni v enem ohišju. To je razloženo z dejstvom, da obe napravi praviloma uporabljata isti senzor.

V primeru uporabe gibke gredi kot pogona se prenos vrtenja na vhodno gred števca kilometrov izvede prek menjalnika z velikim prestavnim razmerjem - od 600 do 1700. Prej je bil uporabljen polžasti zobnik, s katerim zobniki z vrtečimi se številkami. V sodobnih analognih merilnikih kilometrov vrtenje koles krmilijo koračni motorji.



Vse pogosteje lahko najdete naprave, v katerih se kilometrina avtomobila prikazuje digitalno na zaslonu s tekočimi kristali. V tem primeru se podatki o prevoženi razdalji podvojijo v krmilni enoti motorja in zgodi se, da v elektronskem ključu avtomobila. Če digitalni števec kilometrov navijete programsko, lahko z računalniško diagnostiko preprosto odkrijete ponaredek.

Če pride do težav z merilnikom hitrosti, jih v nobenem primeru ne smete prezreti, jih je treba takoj odpraviti. Gre za vašo varnost in varnost drugih udeležencev v prometu. In če je razlog v okvarjenem senzorju, lahko pride tudi do težav, saj bo krmilna enota motorja uravnavala delovanje enote na podlagi napačnih podatkov o hitrosti.