Принцип работы спидометра с механическим приводом основан на взаимодействии

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

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.

Автомобили оборудуются аналоговыми, электронными спидометрами с механическим приводом и полностью электронными измерителями скорости. Для каждого из типа устройств характерны собственные неисправности и симптомы их проявления. Давайте рассмотрим, как работает автомобильный спидометр, распространенные поломки, причины отказа датчика скорости и указателя внутри приборной панели.

Принцип считывания скорости

Принцип работы спидометра современного авто построен на датчиках двух типов:

Датчик скорости с механическим приводом. Посредством шестеренчатой передачи скорость вращения выходного вала КПП передается на вал датчика. Датчик скорости при движении автомобиля формирует последовательность прямоугольных импульсов, которая поступает на вход электронного спидометра и электронные блоки управления (ECU, блок управления ABS, АКПП и т.д.). Измерители скорости построены на основе магнитной индукции либо на эффекте Холла и устанавливаются на коробке передач;
Датчик угловой скорости вращения колес. Для измерения скорости автомобиля используется сигнал с одного из датчиков ABS. По своему внутреннему устройству и принципу работы измерители делятся на активные и пассивные. К первому типу относятся датчики на эффекте Холла, которым для генерирования импульсов необходим источник внешнего питания. Второй вид представлен индуктивными датчиками, вырабатывающими синусоидальное переменное напряжение. Считывается скорость вращения посредством чувствительного элемента, реагирующего на вращение зубчатого колеса (задающий диск), установленного на ступичном подшипнике либо приводном валу. Поломка спидометра при таком типе конструкции часто сопровождается индикатором неисправности системы ABS.

Принцип работы датчика скорости

Датчик скорости на эффекте Холла построен на свойстве некоторых проводников/полупроводников прямоугольной формы формировать напряжение, если их противоположные плоскости пронизывают под прямым углом линии магнитного поля. Как и в случае с датчиками на основе MRE, внутри корпуса реакция чувствительного элемента трансформируется электронной схемой в сигнал прямоугольной формы.

Почему не работает спидометр?

Основные пpичины выхода из строя cпидoмeтpa:

поломка датчика скорости;
нарушение контакта в цепи питания датчика. Соединения следует проверить на наличие загнутых или окисленных пинов. На участках проводов не должно быть паразитного сопротивления, которое появляется при нарушении изоляции провода и внутреннем окислении проводника;
неисправность червячного привода, передающего вращение от вторичного вала КПП на зубчатое колесо датчика скорости;
поломка указателя скорости внутри приборной панели. Чаще всего неисправность спидометра связана с нарушением контакта вследствие появления трещин пайки на плате;
поломка электронного блока управления двигателем (ECU). На некоторых авто (к примеру, Daewoo Gentra) сигнал с датчика скорости поступает сначала в ECU и только потом подается на приборную панель. Из-за негерметичности корпуса ЭБУ коррозия повреждает электрическую цепь сигнала скорости, что и приводит к неработающему спидометру.

Как проверить датчик скорости?

Если на вашем авто перестал работать спидометр, начните с проверки датчика скорости. Отсоедините разъем питания датчика, после чего с помощью мультиметра проверьте следующие значения:

За неимением осциллографа, с помощью которого можно просмотреть наличие и форму импульсов выходного сигнала, можно воспользоваться светодиодной контролькой, подключенной к сигнальному выводу датчика скорости. При вращении зубчатого колеса привода спидометра светодиод должен моргать.

Как работает аналоговый спидометр?

Привод аналогового спидометра в приборной панели реализован через гибкий трос от вторичного вала МКПП. Зацепление троса с валом осуществлено через червячный редуктор. Существуют стрелочные, ленточные и барабанные спидометры. Последние два варианта конструкции встретить в наше время уже тяжело, поэтому рассмотрим устройство стрелочного измерителя скорости.

Все аналоговые спидометры такого типа конструкции сконструированы на эффекте магнитной индукции. Построен узел на базе вращающегося магнита и охватывающей магнит картушки. При вращении магнита вблизи алюминиевой картушки наводятся вихревые токи. Отклонение стрелки пропорционально силе вихревых токов.

Разновидностью конструкции считается спидометр на основе магнита и металлической пластины, соединенной со стрелкой спидометра общей осью. Гибкой трос от МКПП передает вращение на магнит, который посредством явления магнитной индукции при перемещении увлекает за собой пластину из ферромагнетика. В свое изначальное положение при уменьшении скорости движения автомобиля стрелка возвращается за счет возвратной пружины.

Привод одометра, измеряющий пройденное расстояние, реализован посредством того же гибкого троса. Внутри спидометра с помощью червячной передачи вращение троса трансформируется в перемещение секций показателя пройденного пути.

Характерные поломки аналогового спидометра

Обрыв гибкого вала. Причина в естественном старении металла или механическом воздействии на кожух, вследствие которого оболочка и трос перетираются о кузов авто, детали навесного оборудования.
Поломка червячной передачи, передающей вращение вторичного вала КПП на трос. Нередко привод гибкого вала выполнен из пластика, из-за чего на больших пробегах встречается слизывание зубьев шестерни, повреждения посадочного места троса в корпуса. Реже встречается поломка задающего привода внутри КПП, из-за чего вращение вторичного вала не передается на трос.
Неисправность механизма отображение скорости внутри приборной панели.
Посторонний звук при наборе скорости. Причина в растрепавшемся тросе либо неправильной укладке гибкого вала, из-за чего трос при вращении оказывает повышенное сопротивление на кожух.

Видео:Не работает спидометр в автомобиле. Как найти причину? Совет АВТО электрика.

Если описанные факторы устранены, а спидометр продолжает издавать посторонние звуки, попробуйте закапать внутрь кожуха со стороны приборной панели силиконовой смазки/моторного масла.

Чтобы пpoвepить paбoту cпидoмeтpa, вытащите корпус гибкого троса из КПП. Раскрутите гибкий вал, зафиксировав трос в патрон дрели. Если скорость на приборной панели отображается, значит, проблема в задающем приводе внутри КПП. Если стрелка спидометра не отклоняется, отсоедините гибкий вал от приборной панели. Если во время принудительного раскручивания обратный конец троса не вращается, причина отказа спидометра в обрыве гибкого вала. Если трос вращается, скорость не отображается из-за поломки указателя.

Спидометр — это достаточно важное устройство современного автомобиля. Это не только контроль скорости, чтобы не нарушать правила, это так же контроль расстояния позволяющее вовремя проходить ТО.

По устройству их можно разделить на три вида:

механические;
электронные;
электромеханические.

Спидометр на ВАЗ 2107 механический, а дополнительное устройство установленное после привода спидометра так называемый датчик скорости, необходим для корректной работы ЭБУ.

трос спидометра;
шайба опорная;
датчик скорости;
привод спидометра 13 зубьев;
уплотнительная шайба;
стопорный шарик;
ведущая шестерня привода;
уплотнительное кольцо.

Устройство механического спидометра

У механического спидометра вращение от КПП через привод передается посредством троса на спидометр.

В качестве измерителя скорости используется магнитоиндукционный узел со стрелочным указателем, а для отображения пройденного расстояния используется червячный привод 4 с барабанным счетчиком 5 (одометр). В былые времена применялись барабанные и ленточные спидометры.

Стрелка принимает положение на шкале которое зависит от частоты вращения магнита 1, который приводится во вращение от вала. Магнит 1 своим магнитным полем, вращаясь увлекает за собой алюминиевый барабан 2, на оси которого закреплена стрелка указателя скорости с возвратной пружиной 3. Чем быстрее вращение магнита, тем больше отклонение стрелки.

От вала через червячную передачу 4 работает барабанный счетчик 5 расстояния.

Устройство и работа электронного спидометра

Электронные спидометры более точны, чем механические и могут иметь узлы от электромеханического спидометра, например более привычный нам барабанный счетчик расстояния.

Устройство электронного спидометра основан на преобразовании вращения выходного вала КПП в импульсы с величиной 1- 5 вольт с последующим преобразованием в величину скорости или пройденного расстояния без использования электродвигателей. Вдаваться подробно в их работу не имеет смысла, это прерогатива инженеров.

Определение расстояния ведется подсчетом импульсов. 6000 прямоугольных импульсов, в соответствии с международными стандартами равны 1 километру пути. Отображаться показания могут как на электронном табло так и посредством барабанного счетчика.

При отображении скорости, импульсы преобразуются в ток, чем больше импульсов за единицу времени, тем больше отклонение стрелки и естественно выше скорость.

Электромеханические

В таких устройствах уже отсутствует трос как средство передачи вращения. Вращение преобразуются в импульсы как в электронных устройствах с последующим преображением во вращение с помощью электродвигателей. Далее эти электродвигатели вращаясь со скоростью в прямой зависимости от скорости вращения выходного вала КПП, управляют работой своих узлов, спидометра или одометра.

Датчик скорости

Датчик скорости ВАЗ 2107 как уже упоминалось, стоит после привода и его основная задача выработка импульсов для ЭБУ. По ним определяется скорость машины в программе ЭБУ для выбора режима работы двигателя.

В электронном варианте с такого датчика снимаются импульсы не только для ЭБУ, но и для спидометра.

При неисправном датчике скорости возможны провалы в работе двигателя, снижение мощности и как правило повышенный расход топлива.

Неисправности спидометра

Основными поломками при отказе спидометра являются:

стирание зубьев шестерни привода;
обрыв троса;
стирание граней троса;
шум спидометра.

Выявить все эти неисправности лучше всего, чтобы исключить ошибку в диагностике путем визуального осмотра. А неисправность связанную с шумом, пожалуй устранить не удастся даже смазкой. Шум в спидометре возникает с сильной выработкой валов.

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

Существует ограничение скорости в правилах дорожного движения, и спидометр – первый помощник водителя, предупреждающий его о приближении к черте, отделяющей корректную езду от нарушения.
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.

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.

Данные от датчика поступают на электронный управляющий блок, где обрабатываются и трансформируются в конкретное значение, выводящееся на табло.

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

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

Типы современных спидометров

Все спидометры можно разделить на три группы:

Механические спидометры;
Электромеханические спидометры;
Электронные спидометры.

Эти спидометры отличаются способами измерения скорости и отображения результатов измерений.

Механические спидометры

В спидометрах этого типа процесс измерения скорости, пройденного расстояния и индикация производится с помощью механических устройств. В качестве датчика выступает специальная шестерня, соединенная с вторичным валом КПП, а в качестве индикатора — скоростной узел магнитоиндукционного типа со стрелочным указателем и барабанный счетчик (одометр).

Электромеханические спидометры

В таких приборах измерение скорости производится с помощью различных электронных или электромеханических датчиков, подключенных к КПП или непосредственно к колесу. Индикация скорости осуществляется с помощью миллиамперметра или модифицированного скоростного узла механического спидометра, а индикация пройденного расстояния — счетным барабаном, приводимым в движение шаговым электромотором.

Электронные спидометры

Это дальнейшее развитие электромеханических спидометров, главное отличие заключается в замене одометра — в электронном спидометре он полностью цифровой (на основе ЖК-дисплея).

Читайте также: