Спидометр автомобиля: его устройство, как он работает и может ли ошибаться

Правильно оценить скорость, с которой движется машина или мотоцикл, без приборов сложно. Поэтому для точного её учёта придумали прибор, который, впрочем, и сам может ошибаться. Рассказываем про спидометр: что это такое, что измеряет спидометр автомобиля на самом деле, а также почему и на сколько он может «врать».

Что показывает спидометр автомобиля

Ответ даёт уже само название прибора — спидометр (англ. speedometer), производное от слов speed (скорость) и meter (измеритель). Для стран, в которых действует метрическая система, замеры отображаются в километрах в час. А в странах с британской системой мер (например, в США) скорость обычно рассчитывается в милях в час. 

В автомобилях этот прибор появился более 120 лет назад, и сегодня только редкие и специфические транспортные средства обходятся без него. Например, некоторые гоночные машины. Находится спидометр машины обычно в центре щитка приборов, прямо перед глазами водителя. Ведь скорость — один из главных параметров движения, который приходится постоянно контролировать. Итак, спидометр. Что показывает этот прибор? Всё просто — скорость, с которой двигается транспортное средство.

Типы спидометров и принципы их работы

Основные различия автомобильных спидометров — в способе индикации и методе измерения скорости. По первому критерию приборы делятся на два основных типа:

1. Аналоговые (механические). Такие спидометры могут выглядеть по-разному. В большинстве своём это приборы со стрелкой и отметками по кругу. В старых автомобилях бывали аналоговые спидометры с ленточными или барабанными указателями. Но в любом случае такой тип приборов имеет представленную в том или ином виде физическую шкалу с нанесёнными на неё цифрами скорости.
2. Цифровые. Такие спидометры появились позже аналоговых, но в настоящее время встречаются на автомобилях всё чаще. Эти приборы отображают скорость автомобиля в цифровом формате на электронном щитке.

По методу измерения скорости спидометры можно разделить следующим образом:

• механические;
• электромеханические;
•  электронные (именно в таких, как правило, используется цифровое отображение информации).

Механический автомобильный спидометр. Его основные компоненты следующие:

• датчик скорости автомобиля с приводом от ведущего вала или оси;
• гибкий вал, передающий вращение в прибор;
•  спидометр (само устройство для измерения скорости).

Датчиком чаще всего служит шестерня, имеющая зацепление с выходным валом коробки передач. Кроме того, в автомобилях с передним приводом датчик может быть установлен на элементе привода ведущих колёс (например, брать информацию от ШРУСа). А во внедорожниках он располагается в раздаточной коробке. Передача вращения от датчика на спидометр происходит с помощью гибкого тросика в пластиковой защитной оболочке.

Измерение скорости у механических спидометров чаще всего основано на эффекте магнитной индукции. Узел содержит постоянный магнит, закреплённый на связанном с тросом валу, и алюминиевый цилиндр или диск, который связан уже с указателем скорости (например, стрелкой).

Вращение магнита вызывает вихревые токи в немагнитном алюминии и в зависимости от их величины отклоняет указатель. Причём чем быстрее крутится магнит, тем больше отклонение стрелки — зависимость прямая, что и обеспечивает точность измерений скорости вращения ведущих колёс. Но несмотря на простоту, эта конструкция имеет достаточно большую погрешность измерений, а приводной тросик нередко изнашивается и рвётся.

Электромеханический спидометр. Он похож на механический, и его конструкция также содержит гибкий приводной вал. Но сам индукционный узел измерения скорости устроен иначе. Вместо алюминиевого цилиндра или диска используется катушка индуктивности, в которой под воздействием изменяющегося магнитного поля генерируется электрический ток. Чем быстрее вращается постоянный магнит, тем больше протекающий через катушку ток. А для определения соответствующей скорости автомобиля используется миллиамперметр. Он сам может сразу служить в качестве стрелочного индикатора скорости либо передавать информацию на другой указатель. Электромеханический спидометр на машине позволяет получать более точные показания скорости по сравнению с обычным механическим.

Электронный спидометр. Главное отличие такого прибора — отсутствие механической связи между датчиком скорости и устройством, которое её рассчитывает и показывает.

В качестве датчиков скорости используются различные бесконтактные устройства, вырабатывающие импульсный электрический сигнал. Чаще всего это датчик Холла, генерирующий импульсы при вращении в магнитном поле насаженного на вал задающего диска с зубцами. Может применяться взаимодействующий с магнитными метками индукционный датчик или оптическая пара из светодиода и фототранзистора — в этом случае генерация импульсов происходит за счёт прерывания светового потока при вращении диска с прорезями.

Скорость рассчитывается электронным модулем, который обрабатывает передаваемый по проводам от датчика импульсный сигнал и формирует на своём выходе соответствующее напряжение. Это напряжение может подаваться на шаговый двигатель стрелочного прибора либо преобразовываться в цифровую информацию на экране. 

Почему и на сколько неточен спидометр

Погрешность в спидометрах любого типа часто учитывается самими производителями автомобилей. Многие удивляются, когда узнают, что реальная скорость автомобиля меньше, чем показывает спидометр: что это такое? Фактически это и есть перестраховка от возможной погрешности. То есть скорость на спидометре — это реальная скорость плюс вероятная погрешность измерения. С таким подходом водитель точно не превысит скоростной лимит, если будет ориентироваться на показания прибора. 

На малых скоростях погрешность невелика и обычно не превышает 1–2 км/ч, но по мере увеличения скорости погрешность тоже повышается. На трассовых скоростях 90–100 км/ч погрешность в среднем составляет 3–5 км/ч, далее эта величина возрастает пропорционально увеличению скорости.

Также погрешность в измерении скорости может быть из-за диаметра колёс. При установке дисков нештатного размера путь, который шина проходит за один оборот, может отличаться от расчётного. Поэтому с шинами большего диаметра скорость на спидометре будет меньше истинной, и наоборот. Кстати, подобный эффект могут оказывать и шины с меньшим относительно нормы давлением.

Если вы пользуетесь навигатором или даже видеорегистратором с модулем GPS, то наверняка увидите расхождения в показаниях скорости этих устройств и спидометра. Всё потому, что гаджеты определяют скорость на основе данных спутников. Такой способ точнее, но требует наличия надёжного сигнала от нескольких спутников. Например, в тоннеле GPS-устройства измерять скорость не смогут.

Чем отличаются спидометр и одометр

Это два совершенно разных прибора. Если спидометр — это измеритель скорости движения, то одометр, обычно расположенный на шкале спидометра, показывает пройденный путь. Их функции не связаны, хотя показания снимаются с одного датчика.

Одометры на современных автомобилях чаще электронные, но на старых моделях могут быть и механическими. Обычно одометр показывает общий пробег машины, плюс так называемый «суточный» — километраж, пройденный либо с последней долгой остановки, либо с момента сброса счётчика. 

Как устранить неисправность спидометра

Если перестал работать спидометр, что это может быть? Наиболее частая неисправность механических и электромеханических приборов — износ тросика. Он нередко рвётся или обламывается в месте соединения с датчиком или прибором. Эту неисправность несложно исправить самостоятельно, просто заменив тросик. Также в конструкции таких спидометров часто присутствуют различные зубчатые колёса, которые быстрее изнашиваются, если выполнены из пластика. 

В случае с электронными спидометрами самостоятельно удастся исправить проблемы разве что с проводкой — при её повреждении или окислении контактов. А вот при отказе электронных компонентов лучше обратиться к специалистам. Диагностика и ремонт электронного спидометра — сложный процесс, для выполнения работ потребуется тестер, сканер или осциллограф. А ремонт, как правило, будет заключаться в замене неисправных компонентов.