Леонардо да Винчи в 1500 г. создал прототип механизма для измерения скорости конного экипажа. И только в 1901 году усовершенствованный аналог изобретения был установлен компанией Oldsmobile на автомобили. С тех пор устройство спидометра разительно изменилось. Рассмотрим принцип работы, почему врут механические и электрические спидометры, а также основные поломки.

По своему устройству аналоговые спидометры делятся на следующие виды:

• стрелочные. Скорость показывается перемещением стрелки по циферблату в форме полусферы;
• ленточные. Положение окрашенной ленты на горизонтально размеченной шкале показывает фактическую скорость автомобиля. Немного видоизмененный аналог такого измерителя вы могли видеть на ВАЗ 2101 и 2102;
• барабанные. Индикатор был нанесен на барабане, который вращался пропорционально изменению скорости.

Аналоговый спидометр

Механический спидометр стрелочного типа – единственный из аналоговых видов измерителей скорости, которые до сих пор устанавливаются на многие автомобили. Рассмотрим устройство аналогового спидометра, принцип работы которого основывается на явлении магнитной индукции. Составные компоненты:

• червячный узел, устанавливающийся в КПП. Шестерня вращается вместе с вторичным валом КПП, что позволяет рассчитать скорость вращения приводов, соответственно, и колес;
• тросиковый привод, который тянется от червячного узла к приборной панели;
• магнитный элемент;
• металлическая пластина, соединенная со стрелкой;
• пружина;
• шкала.

Сопутствующим элементом спидометра можно считать счетчик пройденного расстояния, который через червячную передачу соединен с тросиком. Устройство и способы смотки одометра мы рассматривали ранее, поэтому заострять внимание на этом не будем.

В полноприводных автомобилях скоростная часть спидометра может находиться в раздаточной коробке.

Принцип работы

Вращение вторичного вала МКПП через главную передачу связано с червяком и шестерней (червячная передача), которая крепится к тросу. Соответственно, вращение вторичного вала провоцирует движение троса, который оборачивается вокруг своей оси внутри кожуха. Трос, тянущийся от КПП к приборной панели, соединен с магнитом, который находится вблизи металлической пластины и соединен со стрелкой. С курса физики все мы знаем о влиянии магнитных полей на ферромагнетики. Вращаясь вокруг своей оси, магнит провоцирует отклонение металлической пластины, как бы утягивая ее за собой. Соответственно, чем выше скорость вращения магнита, тем быстрее будет крутиться металлическая часть, и тем больше будет подыматься стрелка автомобильного спидометра. Именно так работает механический спидометр.

Электронный спидометр

В электронном счетчике отсутствует механическая связь между показаниями на приборной панели и вторичным валом КПП. Способ реализации во многом зависит от устройства датчика скорости, который бывает двух типов:

• оптоэлектронный. В корпусе КПП, как и в случае с механическим спидометром, устанавливается скоростная часть с тросиком. Вот только показания скорости автомобиля рассчитывается на основании импульсов, формирующихся фотопрерывателем. Частота импульсов пропорциональна скорости вращения троса, что позволяет высчитать фактическую скорость автомобиля;
• безтросовый. В корпусе КПП устанавливается магнитно-резистивный элемент (МРЭ). Многополюсный магнит вращается вместе с ведомым валом КПП. Возникающие изменения магнитного поля увеличивают/уменьшают сопротивление МРЭ, которое преобразовывается мостовой схемой в импульсы.

Еще большее распространение получил электронный спидометр, работающий на эффекте Холла. Если к проводнику или полупроводнику прямоугольной формы приложено постоянное напряжение и его пронизывает под прямым углом линии магнитного поля, на противоположных плоскостях проводника возникает напряжение, которое и было названо в честь первооткрывателя Эдвина Холла.

Почему спидометр врет

Любой автомобильный спидометр искажает показания. По большей мере связано это с калибровкой устройств, точно выполнить которую достаточно сложно. Также стоит учесть, что скорость измеряется по вращению лишь одной из оси главной передачи (редуктор, установленный в МКПП). А ведь при повороте колесо, находящееся на внутреннем радиусе, проходит меньшее расстояние, нежели внешнее колесо.

Но главную поправку в показания автомобильного спидометра вносит размерность колес. Чем больше диаметр колеса, тем большее расстояние автомобиль пройдет за один оборот приводного вала.

В среднем измерители врут на 5-10 км/час. Поскольку неточные показания могут стать причиной ДТП, производители автомобилей, калибруя электронные спидометры, перестраховываются. Измеритель скорости на новом автомобиле никогда не будет врать в большую сторону.

Поломки

К основным неисправностям относятся:

• разрушение шестеренок червячной передачи, которые часто изготавливаются из пластика;
• обламывание троса в месте зацепления со скоростной частью, вкручивающейся в КПП;
• окисление контактов датчика, обламывание проводов питания. Проверку питания можно осуществить своими руками при помощи мультиметра;
• неисправность электронной части, располагающейся в щитке приборов.

Как использовать спидометр, чтобы определить, где находится ваша машина

Ретт Аллен

Наука

2 февраля 2021 г. 10:00

Никогда не садитесь за руль автомобиля без окон. Но если вы когда-нибудь окажетесь в одном из них, вы можете использовать физику, чтобы сориентироваться.

Фотография: Getty Images

Давайте представим, что вы находитесь в машине без окон. Я знаю, что это безумие, но просто держись. Хоть окон и нет, но спидометр видно. Итак, вот вопрос. Можно ли узнать, сколько вы проехали, просто взглянув на спидометр? Это классическая физическая задача, и мы собираемся решить ее в реальной жизни. Будет весело.

Я начну с некоторых идеализированных ситуаций, чтобы мы могли понять, как решить эту проблему. Затем мы можем попробовать это на реальных данных — видео спидометра моей машины. Это будет реальная задача по физике.

Давайте начнем с простого случая, чтобы убедиться, что мы знаем, что происходит. Предположим, у меня есть автомобиль, движущийся с постоянной скоростью 10 метров в секунду в течение 5 секунд. Поскольку автомобиль движется с постоянной скоростью (в одном измерении), я могу записать следующее определение скорости:

Иллюстрация: Rhett Allain

В этом выражении Δx — это изменение положения (перемещение), а Δt — количество времени (интервал времени). Если я алгебраически решу это для Δx, я получу:

Иллюстрация: Ретт Аллен

Самый популярный

дает водоизмещение 50 метров. Видите, это было просто. Вы, вероятно, могли бы сделать это в своей голове. Но подождите, есть еще один способ взглянуть на эту проблему. Что, если я создам график зависимости скорости от времени? Да, это был бы скучный график, но давайте все же сделаем это. Вот как это будет выглядеть.

Иллюстрация: Rhett Allain

Обратите внимание, что я заштриховал область между линией постоянной скорости и горизонтальной осью. Эта область представляет собой прямоугольник длиной 5 секунд и высотой 10 м/с. Итак, площадь под линией скорости составляет 50 метров — столько же, сколько и смещение выше. Это круто, правда? Хорошо, а как насчет другого примера?

Теперь у меня есть машина, которая стартует со скоростью 5 м/с, но увеличивается до 15 м/с за промежуток времени в 7 секунд. В этом случае у него нет постоянной скорости, но есть средняя скорость. Средняя скорость будет просто начальной скоростью (я назову ее v ₁ ) и конечную скорость (v ₂ ) так, чтобы средняя скорость была просто суммой этих двух скоростей, деленной на 2 (вы знаете, среднее). Но это также было бы равно смещению, деленному на интервал времени.

Иллюстрация: Rhett Allain

Самый популярный

Используя начальные и конечные значения скорости, средняя скорость будет равна 10 м/конечной скорости. . Таким образом, за интервал времени в 7 секунд это будет перемещение на 70 метров. Но это по-прежнему работает с методом «площадь под кривой». Вот, проверьте.

Иллюстрация: Rhett Allain

Опять же, это смещение совпадает с площадью под кривой. Да, это трапеция, а не прямоугольник, но идея все равно работает. О, только будьте осторожны здесь. Ни один из этих методов не скажет вам положение автомобиля. Вместо этого они дают вам ИЗМЕНЕНИЕ позиции. Если вам нужна фактическая конечная позиция (например, значение по оси x), вам нужно знать положение объекта в начале движения.

Хорошо, я хочу найти смещение другим способом. Допустим, я разбил это движение на небольшие промежутки времени (пойду по 0,5 секунды). В течение этого короткого времени я могу представить, что машина движется с постоянной скоростью, а затем просто найти пройденное расстояние как скорость (в начале временного интервала), умноженную на 0,5 секунды — это будет площадь маленького прямоугольника. за это короткое время. Затем я могу просто сложить площади всех этих маленьких прямоугольников. Вот как это будет выглядеть.

Иллюстрация: Rhett Allain

Самый популярный

Обратите внимание, что это не дает идеального значения для «площади под кривой», но это дает идеальное значение для «площади под кривой». На самом деле, если я выберу меньший временной интервал, я получу больше крошечных прямоугольников, которые будут даже лучшим приближением для фактического смещения. Хорошо, давайте на самом деле сделать это таким образом. Вот как это будет работать:

• Начните со значения полного смещения. Установите это значение равным нулю.
• Умножьте текущую скорость на длину временного интервала. Это даст вам крошечное смещение для этого маленького прямоугольника.
• Добавьте это значение к общему смещению.
• Теперь перейдите к скорости в начале следующего временного интервала и повторите.

Это называется численным интегрированием (поскольку оно похоже на интеграл в исчислении, но только с числами). Именно так я и сделал (с Питоном), и он выдает смещение 67,5 метров (вместо 70 м), но близко. Итак, зачем вам это делать? Ну, а что, если я знаю только кучу значений скорости, и у меня нет непрерывно возрастающей скорости? В этом случае лучше всего просто получить значения скорости и вычислить крошечные смещения, а затем сложить их. Это то, что произошло бы, если бы у меня были данные о реальной скорости реального автомобиля.

Вот как это будет работать. Я собираюсь установить видеокамеру, которая будет смотреть на мой спидометр, чтобы записывать скорость как функцию времени. Затем я воспользуюсь числовым интегрированием, чтобы найти смещение и выяснить, как далеко я зашел. Но как я узнаю, прав ли я? Вот почему я также запишу движение моего дрона, летящего надо мной. Это будет здорово.

Хорошо, есть небольшая проблема. Вот вид моего спидометра:

Фотография: Ретт Аллен

Самые популярные

Я могу использовать анализ видео (моё любимое приложение для этого — Tracker Video Analysis), чтобы отметить положение стрелки спидометра в каждом кадре видео. Я могу получить время на основе номера кадра и частоты кадров (каждый кадр равен 0,033 секунды), но как насчет фактической скорости? С этим аналоговым спидометром мне придется измерять угловое положение стрелки, а затем преобразовывать его в реальную скорость. Это не супер сложно, но это то, что я должен сделать. При этом я получаю следующие данные о скорости и времени.

Иллюстрация: Rhett Allain

Чтобы было интересно, я начал с отдыха и увеличил скорость. Затем я замедлился и снова ускорился. Вы знаете… для развлечения. Теперь о численном расчете. Вместо того, чтобы просто находить общее перемещение, я могу построить график кумулятивной суммы расстояний после каждого небольшого интервала времени. При этом я получу график зависимости позиции от времени. Это то, что я получаю. О, бонус — это реальный код с данными и вычислениями. Просто щелкните значок карандаша, и вы сможете увидеть (и отредактировать) код Python.

Я очень доволен тем, как все получилось. Но ключевой тест заключается в том, чтобы увидеть, согласуется ли это с фактическим положением автомобиля. Вот вид с дрона.

Самые популярные

Теперь я снова могу использовать Tracker Video Analysis, чтобы получить фактическое положение автомобиля в зависимости от времени. Когда я строю расчетную позицию по сравнению с позицией, используя данные дрона, я получаю это (вот код с данными, если вам это нужно):

Иллюстрация: Ретт Аллен

Да, здесь есть пара вопросов. Как-то сложно точно синхронизировать видео со спидометра и видео с дрона. Может быть, у меня должна была быть большая вспышка света, которую вы могли бы видеть в обоих видах. Но это означает, что две приведенные выше кривые положения начинаются в несколько разное время. Другая проблема в том, что машина ушла из поля зрения дрона еще до окончания движения — значит, данных со спидометра больше.

В целом, два графика имеют одинаковую форму. Я очень доволен результатом. Так да. Вы можете определить положение автомобиля, просто взглянув на спидометр. Что ж, это работает, только если машина движется по прямой, так как у меня не будет данных о направлении поворотов. Я предполагаю, что следующим шагом будет запись данных об ускорении и посмотреть, смогу ли я создать график положения. Я задаю это как домашнее задание для себя. Кроме того, просто для ясности — никогда не водите машину с закрытыми окнами. Это просто плохая идея.

Еще больше замечательных историй WIRED

• 📩 Хотите узнать последние новости о технологиях, науке и многом другом? Подпишитесь на нашу рассылку!
• Дело о каннибализме, или Как выжить на вечеринке Доннера
• Цифровая фоторамка — мой любимый способ поддерживать связь
• Это 17 сериалов 2021 года, которые нужно посмотреть
• Если бы Covid-19 сделал начинается с утечки из лаборатории, узнаем ли мы когда-нибудь?
• Эш Картер: США нужен новый план, чтобы победить Китай на AI
• 🎮 WIRED Games: получайте последние советы, обзоры и многое другое
• ✨ Оптимизируйте свою домашнюю жизнь с помощью лучших решений нашей команды Gear, от роботов-пылесосов до недорогих матрасов и умных динамиков

Ретт Аллен — доцент физики в Университет Юго-Восточной Луизианы. Он любит преподавать и говорить о физике. Иногда он разбирает вещи и не может собрать их обратно.

TopicsDot PhysicsPythonvideo analysis

Почему спидометр вашего автомобиля показывает скорость до 160 миль в час

Вашингтон Си-Эн-Эн —

Apple недавно представила новую версию своей системы CarPlay для транспортных средств, которая включает в себя такие датчики, как спидометры. Но даже Apple, компания, которая отказалась от традиций, когда заново изобрела телефоны, музыкальные плееры и наушники, склоняется к условностям, когда дело касается спидометров. Он отображал спидометр в классическом стиле, показывающий 160 миль в час, что является нормой для автомобильной промышленности.

Это почти в два раза больше максимальной скорости, установленной в Соединенных Штатах, — 85 миль в час на участке шоссе в Техасе. Почему наши спидометры показывают незаконную скорость, которую могут достичь только гонщики?

Представитель Toyota Пол Хогард сказал, что автопроизводитель хочет, чтобы спидометры были легко читаемыми, поэтому есть смысл разместить типичную рабочую скорость американских автомобилей, от 45 миль в час до 70 миль в час, в верхней части спидометра, что является самым простым местом для измерения. спидометр для водителя, чтобы прочитать. По его словам, для этого — при сохранении визуально привлекательного симметричного спидометра — требуется датчик, который показывает далеко за пределы рабочей скорости.

Таким образом, автомобили, такие как некоторые Toyota Corolla, имеют спидометр со скоростью 160 миль в час, несмотря на и близко не приближается к таким скоростям.

Многие спидометры имеют симметричный вид.

По словам экспертов по спидометрам и автомобильной безопасности, спидометры, которые намного превышают допустимую скорость движения, уже давно стали нормой в США. Эта тенденция сохранилась и в 21 веке, даже когда количество смертей в результате дорожно-транспортных происшествий резко возросло.

По словам Брюса Вулси, президента мичиганского поставщика автозапчастей Bob’s Speedometer, уже в 1920-х годах можно было купить автомобили со спидометром, показывающим скорость до 120 миль в час.

com/_components/paragraph/instances/paragraph_52F079DA-3E0E-AE7B-1CA0-22642B73F6ED@published» data-editable=»text» data-component-name=»paragraph»> По словам Вулси, спидометры сдвинулись еще выше в 1950-х годах после того, как Ford и Chrysler представили Thunderbird и 300 соответственно. По его словам, их спидометры показывали 150 миль в час и стали ступенькой к популяризации спидометров со скоростью 160 миль в час. Первый известный ему спидометр со скоростью 160 миль в час был в Cunningham C-3 1950-х годов.

Винтажный интерьер Ford Thunderbird 1955 года с рулевым колесом и приборной панелью бирюзового и цвета морской волны. (Фото: Arterra/Universal Images Group через Getty Images)

Однако у таких высоких спидометров противоречивая история.

Некоторые эксперты по автомобильной безопасности говорят, что далеко идущие спидометры могут нормализовать высокоскоростное вождение и незаметно способствовать тому, чтобы люди двигались с опасной скоростью более 100 миль в час.

Джоан Клейбрук, работавшая администратором Национальной администрации безопасности дорожного движения с 1977 по 1981 год, рассказала CNN Business, что во время своего пребывания в должности ее «абсолютно бесили» высокоскоростные спидометры.

Поэтому в 1979 году НАБДД издало правило, согласно которому спидометры не должны показывать скорость более 85 миль в час.

«Автопром пришел в ярость, — вспоминал Клейбрук. «Я бы не сдвинулся с места. Я положил свое тело на веревку на этом».

Клейбрук сказал, что высокоскоростные спидометры опасны и могут привести к тому, что молодые люди будут проверять пределы своих автомобилей.

«Люди в возрасте от 16 до 25 лет всегда хотят пройти тестирование», — сказал Клейбрук. «Для детей очень заманчиво бросить вызов и развить более высокую скорость».

cms.cnn.com/_components/paragraph/instances/paragraph_4AAC1F36-9308-615C-711E-22642B7FFB56@published» data-editable=»text» data-component-name=»paragraph»> Спидометры были переделаны, чтобы соответствовать правилу 1979 года. Но это было недолгим.

Ограничение было снято после прихода к власти администрации Рейгана и ухода Клейбрука.

Джо Янг, представитель Страхового института безопасности дорожного движения, сказал CNN Business, что ему ничего не известно о каких-либо исследованиях, в которых изучалась бы взаимосвязь между конструкцией спидометра и скоростью движения. Но он сказал, что не исключено, что есть связь.

«Не будет большим скачком предположить, что водители могут чувствовать себя более комфортно, увеличивая скорость, когда на спидометре еще много времени», — сказал Янг. Зависимость между скоростью удара и энергией столкновения не является линейной, поэтому небольшое увеличение скорости может иметь серьезные последствия, сказал он, указывая на результаты исследований.

Некоторые потребители могут рассматривать высокий спидометр как аргумент в пользу продажи, поскольку он предполагает, что у водителя особенно мощный автомобиль.

Многие спидометры перешли на цифровой дисплей, который показывает исключительно текущую скорость автомобиля. Apple включает такой потенциальный макет в свою демонстрацию CarPlay. Apple отказалась комментировать эту историю.

Спидометр Apple Carplay включает ограничение скорости 160 миль в час в одной версии.

Вслед за Клейбруком лидеры автомобильной безопасности обратились к другим тактикам борьбы с превышением скорости.

На этой неделе НАБДД запустило кампанию Speeding Wrecks Lives, направленную на изменение общего отношения к превышению скорости.

По данным NHTSA, он включает 8 миллионов долларов на рекламу в СМИ и предназначен для водителей в возрасте от 18 до 44 лет, которые, скорее всего, будут участвовать в авариях со смертельным исходом, связанных с превышением скорости.

«Этот парень немного превышал скорость», — говорит рассказчик, показывая водителя, а затем переходит к кадру с ребенком на больничной койке. «Посмотрите на повреждения».

По данным NHTSA, в 2020 году в авариях, связанных с превышением скорости, погибло 11 258 человек.

Спидометры — аналоговые, цифровые, GPS

Результаты 1–25 из 615

$222,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: Понедельник 24. 10.2022 Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$388,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 2 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

297,95 долларов США

Ориентировочная дата отгрузки в США: 28 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$392,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 2 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

154,22 доллара США

Ориентировочная дата отгрузки в США: Среда 19. 10.2022 Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$264,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 1 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$306,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 2 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

375,95 долларов США

Ориентировочная дата отгрузки в США: 21 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$143,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 1 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$391,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 2 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

449,99 долларов США

Ориентировочная дата отгрузки в США: Четверг 20. 10.2022 Расчетная дата международной отправки: Пятница 21.10.2022

$330,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 27 октября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: 28 октября 2022 г.

271,99 долларов США

Ориентировочная дата отгрузки в США: 2 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$84,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 30 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$89,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: Понедельник 24. 10.2022 Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$363,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 27 октября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: 28 октября 2022 г.

206,99 долларов США

Ориентировочная дата отгрузки в США: 16 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$61,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 26 октября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

413,95 долларов США

Ориентировочная дата отгрузки в США: 30 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: 1 декабря 2022 г.

$261,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 2 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: 3 ноября 2022 г.

$222,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 2 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$242,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 27 октября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: 28 октября 2022 г.

288,99 долларов США

Ориентировочная дата отгрузки в США: 27 октября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: Сегодня

$392,99

Ориентировочная дата отгрузки в США: 2 ноября 2022 г. Расчетная дата международной отправки: 3 ноября 2022 г.

289,99 долларов США

Ориентировочная дата отгрузки в США: 1 ноября 2022 г.