Hastighedsmåler - Speedometer
Et speedometer eller hastighedsmåler er en måler, der måler og viser et køretøjs øjeblikkelige hastighed . Nu universelt monteret på motorkøretøjer begyndte de at være tilgængelige som ekstraudstyr i begyndelsen af det 20. århundrede og som standardudstyr fra omkring 1910 og fremefter. Hastighedsmålere til andre køretøjer har specifikke navne og bruger andre metoder til at registrere hastighed. For en båd er dette en pit log . For et fly er dette en lufthastighedsindikator .
Charles Babbage krediteres med at have skabt en tidlig type speedometer, som normalt var monteret på lokomotiver .
Det elektriske speedometer blev opfundet af kroaten Josip Belušić i 1888 og blev oprindeligt kaldt et velocimeter.
Operation
Hastighedsmåleren blev oprindeligt patenteret af Josip Belušić (Giuseppe Bellussich) i 1888. Han præsenterede sin opfindelse ved Exposition Universelle 1889 i Paris . Hans opfindelse havde en markør og en magnet, der brugte elektricitet til at arbejde. Den tyske opfinder Otto Schultze patenterede sin version (som ligesom Belušićs løb på hvirvelstrømme) den 7. oktober 1902.
Hastighedsmåleren bruger et roterende fleksibelt kabel, der normalt drives af gear, der er forbundet med output fra køretøjets transmission . Den tidlige Volkswagen Beetle og mange motorcykler bruger imidlertid et kabel, der drives fra et forhjul.
Når køretøjet er i bevægelse, drejer et speedometer gearmontering et speedometer kabel, som derefter drejer speedometer mekanismen selv. En lille permanent magnet, der er fastgjort til speedometerkablet, interagerer med en lille aluminiumskop (kaldet en speedcup ) fastgjort til markørens aksel på det analoge speedometerinstrument. Når magneten roterer nær koppen, producerer det skiftende magnetfelt virvelstrøm i koppen, som selv producerer et andet magnetfelt. Effekten er, at magneten udøver et drejningsmoment på koppen og "trækker" den og dermed speedometerpegeren i rotationsretningen uden nogen mekanisk forbindelse mellem dem.
Markerakslen holdes mod nul af en fin torsionsfjeder . Momentet på koppen øges med magnetens rotationshastighed. Således vil en stigning i bilens hastighed vride koppen og speedometermarkøren mod fjederen. Koppen og markøren drejer, indtil drejningsmomentet i hvirvelstrømmene på koppen afbalanceres af fjederens modsatte drejningsmoment og derefter stopper. I betragtning af at drejningsmomentet på koppen er proportional med bilens hastighed, og fjederens afbøjning er proportional med drejningsmomentet, er markørens vinkel også proportional med hastigheden, så markører med lige afstand på skiven kan bruges til huller i hastighed . Ved en given hastighed forbliver markøren ubevægelig og peger på det passende nummer på speedometerets urskive.
Returfjederen er kalibreret således, at en given omdrejningshastighed for kablet svarer til en specifik hastighedsangivelse på speedometeret. Denne kalibrering skal tage højde for flere faktorer, herunder forholdet mellem de bageste akselgear, der driver det fleksible kabel, det endelige drivforhold i differencen og diameteren på de drevne dæk .
En af de største ulemper ved hvirvelstrømshastighedsmåleren er, at den ikke kan vise køretøjets hastighed, når den kører i bakgear, da koppen ville dreje i den modsatte retning - i dette scenario ville nålen blive drevet mod sin mekaniske stopstift på nulpositionen .
Elektronisk
Mange moderne speedometre er elektroniske . I designs, der stammer fra tidligere hvirvelstrømsmodeller, leverer en rotationssensor monteret i transmissionen en række elektroniske impulser, hvis frekvens svarer til drivakslens (gennemsnitlige) omdrejningshastighed , og derfor køretøjets hastighed, forudsat at hjulene har fuld trækkraft. Sensoren er typisk et sæt af en eller flere magneter monteret på udgangsakslen eller (i transaksler) differentialekronhjul eller en tandmetalskive placeret mellem en magnet og en magnetfeltsensor . Når den pågældende del drejer, passerer magneterne eller tænderne under sensoren, der hver gang producerer en puls i sensoren, da de påvirker styrken af det magnetiske felt, den måler. Alternativt, især i køretøjer med multiplexledninger, bruger nogle producenter de impulser, der kommer fra ABS -hjulsensorerne, som kommunikerer til instrumentpanelet via CAN -bussen . De fleste moderne elektroniske speedometre har den ekstra evne i forhold til hvirvelstrømstypen at vise køretøjets hastighed, når du kører i bakgear.
En computer konverterer pulserne til en hastighed og viser denne hastighed på en elektronisk styret, analog-nål eller et digitalt display . Pulsinformation bruges også til en række andre formål af ECU'en eller hele køretøjets kontrolsystem, f.eks. Udløsning af ABS eller traktionskontrol, beregning af gennemsnitlig turhastighed eller for at øge kilometertælleren i stedet for, at den drejes direkte af speedometerkablet.
En anden tidlig form for elektronisk speedometer er afhængig af samspillet mellem en præcisionsurmekanisme og en mekanisk pulsator, der drives af bilens hjul eller transmission. Urmekanismen forsøger at skubbe speedometermarkøren mod nul, mens den køretøjsdrevne pulsator forsøger at skubbe den mod uendeligt. Speedometerpositionens position afspejler de relative størrelser af output fra de to mekanismer.
Cykel hastighedsmålere
Typiske cykler hastighedsmålere måle tiden mellem hvert hjul omdrejning og give en udlæsning på en lille, styret monteret digitalt display. Sensoren er monteret på cyklen på et fast sted, og pulserer, når den egermonterede magnet går forbi. På denne måde er det analogt med et elektronisk bilhastighedsmåler, der anvender pulser fra en ABS -sensor, men med en meget mere rå tid/afstandsopløsning - typisk en puls-/displayopdatering pr. Omdrejningstid, eller så sjældent som en gang hvert 2-3 sekund ved lav hastighed med et 26-tommer (660 mm) hjul. Dette er dog sjældent et kritisk problem, og systemet giver hyppige opdateringer ved højere vejhastigheder, hvor oplysningerne er af større betydning. Den lave pulsfrekvens har også ringe indflydelse på målenøjagtigheden, da disse digitale enheder kan programmeres efter hjulstørrelse eller derudover af hjul- eller dækomkreds for at gøre afstandsmålinger mere nøjagtige og præcise end en typisk motorkøretøjsmåler. Disse enheder har dog en mindre ulempe ved at kræve strøm fra batterier, der skal udskiftes så ofte i modtageren (og sensoren til trådløse modeller), og i kabelforbundne modeller bæres signalet af et tyndt kabel, der er meget mindre robust end den, der bruges til bremser, gear eller hastighedsmålere med kabel.
Andre, sædvanligvis ældre cykelhastighedsmålere er kabeldrevne fra et eller andet hjul, som i motorcykelhastighedsmålere beskrevet ovenfor. Disse kræver ikke batteristrøm, men kan være relativt omfangsrige og tunge og kan være mindre præcise. Drejekraften ved hjulet kan tilvejebringes enten fra et gearsystem i navet (ved hjælp af f.eks. En navbremse, cylindergear eller dynamo) i henhold til en typisk motorcykel eller med en friktionshjul, der skubber mod yderkant af fælgen (samme position som fælgbremser, men på den modsatte kant af gaffelen) eller sidevæggen på selve dækket. Den tidligere type er ganske pålidelig og lav vedligeholdelse, men har brug for en måler og navgear, der er korrekt tilpasset fælgen og dækstørrelsen, hvorimod sidstnævnte kræver lidt eller ingen kalibrering for en moderat nøjagtig aflæsning (med standarddæk er "afstanden" dækket i hver hjulrotation af et friktionshjul, der er indstillet mod fælgen, skal skalere ret lineært med hjulstørrelse, næsten som om det rullede langs jorden selv) men er uegnet til off-road brug og skal holdes ordentligt spændt og rent for snavs for at undgå at glide eller sidde fast.
Fejl
De fleste speedometre har tolerancer på ca. ± 10%, hovedsageligt på grund af variationer i dæksdiameter. Fejlkilder på grund af variationer i dækdiameter er slid, temperatur, tryk, køretøjsbelastning og nominel dækstørrelse. Køretøjsfabrikanter kalibrerer normalt speedometre til at læse højt med et beløb, der svarer til den gennemsnitlige fejl, for at sikre, at deres speedometre aldrig angiver en lavere hastighed end køretøjets faktiske hastighed, for at sikre, at de ikke er ansvarlige for, at bilister overtræder hastighedsgrænser.
Overdreven hastighedsmålerfejl efter fremstilling kan skyldes flere årsager, men oftest skyldes ikke -standard dæksdiameter, i hvilket tilfælde fejlen er:
Næsten alle dæk har nu deres størrelse vises som "T / A_W" på siden af dækket (Se: Dæk kode ), og dækkene.
For eksempel er et standarddæk "185/70R14" med diameter = 2*185*(70/100) + (14*25,4) = 614,6 mm (185x70/1270 + 14 = 24,20 in). En anden er "195/50R15" med 2*195*(50/100) + (15*25,4) = 576,0 mm (195x50/1270 + 15 = 22,68 in). Ved udskiftning af det første dæk (og hjul) med det andet (på 15 "= 381 mm hjul) læser et speedometer 100 * (1- (576/614,6)) = 100 * (1-22,68/24,20) = 6,28% højere end den faktiske hastighed. Ved en faktisk hastighed på 100 km/t (60 mph) vil speedometeret angive 100 x 1,0628 = 106,28 km/t (60 * 1,0628 = 63,77 mph), cirka.
I tilfælde af slid vil et nyt "185/70R14" dæk på 620 mm (24,4 tommer) diameter have ≈8 mm mønsterdybde, ved lovlig grænse reduceres dette til 1,6 mm, forskellen er 12,8 mm i diameter eller 0,5 tommer, som er 2% i 620 mm (24,4 tommer).
Internationale aftaler
I mange lande er den lovfæstede fejl i hastighedsmåleraflæsninger i sidste ende styret af FN's Økonomiske Kommission for Europa (UNECE) regel 39, der dækker de aspekter af køretøjstypegodkendelse, der vedrører hastighedsmålere. Hovedformålet med UNECE -reglerne er at lette handelen med motorkøretøjer ved at blive enige om ensartede typegodkendelsesstandarder frem for at kræve, at en køretøjsmodel gennemgår forskellige godkendelsesprocesser i hvert land, hvor den sælges.
EU -medlemsstaterne skal også give typegodkendelse til køretøjer, der opfylder lignende EU -standarder. Dem, der dækker hastighedsmålere, ligner UNECE -forordningen, idet de specificerer, at:
- Den angivne hastighed må aldrig være mindre end den faktiske hastighed, dvs.
- Den angivne hastighed må ikke være mere end 110 procent af den sande hastighed plus 4 km/t ved angivne testhastigheder. For eksempel ved 80 km/t må den angivne hastighed ikke være mere end 92 km/t.
Standarderne angiver både grænserne for nøjagtighed og mange af detaljerne om, hvordan den skal måles under godkendelsesprocessen. For eksempel skal testmålingerne foretages (for de fleste køretøjer) ved 40, 80 og 120 km/t og ved en bestemt omgivelsestemperatur og vejbelægning. Der er små forskelle mellem de forskellige standarder, for eksempel i den mindste nøjagtighed af det udstyr, der måler køretøjets sande hastighed.
UNECE-forordningen lemper kravene til køretøjer, der masseproduceres efter typegodkendelse. Ved produktionsoverensstemmelsesoverensstemmelser øges den øvre grænse for angivet hastighed til 110 procent plus 6 km/t for biler, busser, lastbiler og lignende køretøjer og 110 procent plus 8 km/t for to- eller trehjulede køretøjer, der har en maksimal hastighed over 50 km/t (eller cylindervolumen, hvis den drives af en varmemotor , på mere end 50 cm³). EU-direktiv 2000/7/EF, der vedrører to- og trehjulede køretøjer, giver lignende lidt afslappede grænser i produktionen.
Australien
Der var ingen australske designregler for speedometre i Australien før juli 1988. De skulle indføres, da fotofælder første gang blev brugt. Det betyder, at der ikke er nogen juridisk præcise hastighedsmålere for disse ældre køretøjer. Alle køretøjer fremstillet den 1. juli 2007 eller senere, og alle modeller af køretøjer, der blev introduceret den 1. juli 2006 eller senere, skal være i overensstemmelse med UNECE -regel 39.
Hastighedsmålerne i køretøjer fremstillet før disse datoer, men efter den 1. juli 1995 (eller 1. januar 1995 for personbiler fremadgående og terrængående personbiler) skal være i overensstemmelse med den tidligere australske designregel. Dette angiver, at de kun behøver at vise hastigheden med en nøjagtighed på +/- 10% ved hastigheder over 40 km/t, og der er overhovedet ingen specificeret nøjagtighed for hastigheder under 40 km/t.
Alle køretøjer fremstillet i Australien eller importeret til levering til det australske marked skal overholde de australske designregler. Staten og territorieregeringerne kan fastsætte politikker for tolerancen for hastighed over de opstillede hastighedsgrænser, der kan være lavere end de 10% i de tidligere versioner af de australske designregler, der er tilladt, f.eks. I Victoria. Dette har forårsaget en del kontroverser, da det ville være muligt for en chauffør at være uvidende om, at de kører for hurtigt, hvis deres køretøj er udstyret med et underlæseligt speedometer.
Det Forenede Kongerige
.jpg)
De ændrede forskrifter for vejkøretøjer (konstruktion og brug) fra 1986 tillader brug af speedometre, der enten opfylder kravene i EF -rådets direktiv 75/443 (som ændret ved direktiv 97/39) eller FN/ECE -regel 39.
Forordningen om motorkøretøjer (godkendelse) 2001 tillader, at enkelte køretøjer godkendes. Som med UNECE -forordningen og EF -direktiverne må speedometeret aldrig vise en angivet hastighed mindre end den faktiske hastighed. Det adskiller sig dog en smule fra dem ved at angive, at for alle faktiske hastigheder mellem 25 mph og 70 mph (eller køretøjernes maksimale hastighed, hvis den er lavere end denne), må den angivne hastighed ikke overstige 110% af den faktiske hastighed plus 6,25 mph.
For eksempel, hvis køretøjet faktisk kører i 50 mph, må speedometeret ikke vise mere end 61,25 mph eller mindre end 50 mph.
Forenede Stater
Føderale standarder i USA tillader en maksimal fejl på 5 km / t ved en hastighed på 50 km / t på hastighedsmåleraflæsninger for erhvervskøretøjer. Eftermarkedsændringer, f.eks. Forskellige dæk- og hjulstørrelser eller forskelligt gear, kan forårsage unøjagtighed på speedometeret.
Regulering i USA
Fra og med amerikanske biler fremstillet den 1. september 1979 eller senere, krævede NHTSA , at hastighedsmålere havde en særlig vægt på 55 mph og ikke viste mere end en maksimal hastighed på 85 mph. Den 25. marts 1982 tilbagekaldte NHTSA reglen, fordi der ikke kunne komme "væsentlige sikkerhedsmæssige fordele" ved at opretholde standarden.
GPS
GPS -enheder kan måle hastigheder på to måder:
- Den første og enklere metode er baseret på, hvor langt modtageren har bevæget sig siden den sidste måling. Sådanne hastighedsberegninger er ikke underlagt de samme fejlkilder som køretøjets hastighedsmåler (hjulstørrelse, transmission/drevforhold). I stedet er GPS'ens positionsnøjagtighed og dermed nøjagtigheden af dens beregnede hastighed afhængig af satellitsignalkvaliteten dengang. Hastighedsberegninger vil være mere præcise ved højere hastigheder, når forholdet mellem positionsfejl og positionsændring er lavere. GPS -softwaren kan også bruge en glidende gennemsnitsberegning til at reducere fejl. Nogle GPS-enheder tager ikke højde for bilens lodrette position, så underrapporterer hastigheden ved vejens stigning.
- Alternativt kan GPS'en drage fordel af Doppler -effekten til at estimere dens hastighed. Under ideelle forhold er nøjagtigheden for kommercielle enheder inden for 0,2-0,5 km/t, men det kan forværres, hvis signalkvaliteten forringes.
Som nævnt i satnav -artiklen er GPS -data blevet brugt til at vælte en hastighedsbillet; GPS -logfiler viste, at tiltalte kørte under hastighedsgrænsen, da de blev billet. At dataene kom fra en GPS -enhed var sandsynligvis mindre vigtig end det faktum, at de blev logget; logs fra køretøjets speedometer kunne sandsynligvis have været brugt i stedet, hvis de havde eksisteret.
Se også
- Lufthastighedsindikator
- GM Instrument Cluster Settlement
- Hubometer
- Liste over køretøjsinstrumenter
- Taxameter