Если выражаться научно, спидометр является прибором для измерения модуля мгновенной скорости движения. Это означает, что данный прибор определяет скорость в конкретный момент времени. Уходить в высокие материи здесь не будем, а значит, и формулу мгновенной скорости не приведем, но отметим, что спидометр по своему устройству и фактическому отображению показаний не так прост, как принято считать.
Все современные машины оснащены спидометром. Этот прибор уже долгое время входит в перечень обязательного оборудования, которым должны оснащаться транспортные средства. Нередко его совмещают со счётчиком пройденного расстояния, одометром, а также часами.
Любопытно, что приборные панели первых автомобилей украшали вовсе не спидометры. Начиная с 1901 года это устройство предлагалось автомобилистам в качестве… опции, причем довольно дорогостоящей. Первая модель, оснащенная таким устройством, носила название Curved Dash и выпускалась фирмой Oldsmobile с 1901 по 1907 годы.
Запатентовать одну из первых моделей механического спидометра смог американский инженер, изобретатель и физик-электроник Никола Тесла в 1916 году. С тех пор данный тип приборов существенных изменений не претерпел, однако поменялось количество способов измерения мгновенной скорости автомобиля.
Их массовое применение в автомобилестроении началось в начале 1910-х годов, когда число самоходных экипажей на дорогах существенно возросло. Скорость машин (около 30 миль/ч) в разы превышала среднюю скорость конных повозок, что нередко приводило к столкновениям, избежать которых водителям помогал нехитрый прибор, позволявший следить за разгоном их транспортных средств.
Классификация спидометров
Как было сказано выше, к первому поколению спидометров можно отнести приборы механического типа. Они напрямую подключаются ко вторичному валу коробки передач, а значит, выводят показания скорости вращения колес и не зависят от оборотов двигателя.
С обратной стороны в корпусе спидометра размещен диск с постоянным магнитом. Он взаимодействует с другим диском, сделанным из алюминия, на ось которого насажена кольцевая пружина и стрелка, отражающая набранную автомобилем скорость.
Когда начинается вращение колес и вторичного вала коробки передач, это приводит в движение и гибкий вал, и диск с магнитом. Магнит, в свою очередь, вызывает вихревые токи в алюминиевом диске, заставляя и его вращаться. Благодаря мощной пружине отклонение стрелки происходит сообразно вращению магнита, которое зависит от скорости движения.
Любопытно, что, помимо самого распространенного стрелочного прибора, у механических спидометров есть две популярные и довольно интересные разновидности. Ленточный спидометр был выполнен в виде длинной, почти во всю приборную панель, полосы, скорость на которой отображалась лентой, проходящей вдоль неподвижной шкалы. Такими спидометрами оснащалось большое количество моделей американских, европейских и японских машин начиная с 1960 г.в., а также ГАЗ-24 «Волга» до начала 1975 года.
Барабанным спидометром, напротив, оснащались многие автомобили, выпущенные до Второй мировой войны. Впрочем, некоторые представители американского автопрома не отказались от них и после. Также подобные спидометры полюбились компании Citroёn, которая умело применяла барабанный спидометр в дизайне своих авто довольно долгое время. В приборе с данным типом индикатора магнит заставляет барабан вращаться. При этом метка на барабане совпадает с прямой шкалой, указывая скорость движения.
Второе поколение приборов, измеряющих скорость, представляет собой обширную группу электромеханических устройств. В основе их работы, как следует из названия, лежат электромеханические датчики. По сути, они представляют собой улучшенную версию механических спидометров. Конструктивно они состоят из скоростного узла, датчика и счетного узла, а отличаются только типом датчиков и скоростных узлов, которые в них использованы: те могут быть импульсными, индукционными, комбинированными и т.д. Самым распространенным электромеханическим спидометром является индукционный. Как и в механическом приборе, у него есть вращающийся по кругу магнит, но напротив него расположен не диск, а индукционная катушка: чем выше скорость вращения магнита, тем большей силы возникает в катушке ток. Сам же спидометр выступает в роли амперметра, измеряя силу этого тока, что и является показателем скорости.
Актуальное же поколение спидометров представлено группой электронных устройств. В основе их работы лежат электрические импульсы, а не передача механического вращения колес. Видов данных устройств существует великое множество: самой обширной группой являются те, что используют магнит, насаженный на вал коробки передач, который взаимодействует с датчиком Холла. В иных спидометрах используется индукционный датчик, а есть такие, которые основаны на фотоэлементах и взаимодействующих с ними светодиодах.
Различаются электронные спидометры и по расположению датчика импульсов. Помимо классического размещения, то есть в коробке передач, оный может крепиться на одном из ШРУСов, а у внедорожников – на раздаточной коробке. Считываемые датчиком импульсы посредством проводов передаются на электронный счетчик импульсов, а из него – в бортовой компьютер. Итоговые показания скорости поступают на приборную панель, выполненную как в форме физической шкалы со стрелкой, так и в виде цифрового изображения.
Любое измерительное устройство имеет свою погрешность, и спидометры не исключение. Изначально производитель заложил в них таковую с разницей увеличения в 10% от фактических показателей. В первую очередь это было сделано для исключения конфликтных ситуаций с дорожной полицией, во вторую – для конструктивной гибкости авто.
На самом деле размер колес напрямую влияет и на скорость, которую может развивать автомобиль. Во всяком случае обмануть электронику у кастомайзеров получается, банально снабдив авто «катками» большего размера. Ведь спидометр измеряет не скорость самой машины, как было сказано выше, а частоту вращения колес, на одном из которых и установлен датчик. Число оборотов колеса на шкале пересчитывается в км/ч из расчета умножения числа оборотов на длину окружности колеса. А таковая напрямую зависит от величины диаметра.
А еще электромеханические спидометры не сбрасывают скорость во время аварии. При сильном столкновении стрелка прибора остается на той скорости, какая была у машины во время удара. Все дело в механизме устройства, где стрелку двигает шаговый электромотор, причем в обе стороны (и вверх, и вниз). При аварии, если двигатель глохнет или разрывается цепь питания, электромотор не может вернуть стрелку на место.
Также отметим, что в автомобилях для ралли спидометр не снимает вращение ведущих колес (из-за большого количества их пробуксовок), а подключается к неведущим. Это сделано ради большей достоверности фактических скоростных показателей машины.
