Тахометра (RPM датчик) является инструментом измерения скорости вращения на валу или на диске двигателя машины либо чего-то другого, что можно измерять в оборотах за определенный период времени. Обычно отображает обороты в минуту (об/мин - Route Per Minute) на калиброванном аналоговом циферблате, однако сегодня можно встретить и исключительно цифровые дисплеи без механических стрелок или их имитации.
Само слово тахометр происходит от греческого τάχος (тахос «скорость») и μέτρον (метрон «мера»). По сути слова тахометр и спидометр имеют одинаковое значение: устройство, которое измеряет скорость. Но по условной договоренности в автомобильном мире один используется для измерения вращения двигателя, а другой - для скорости автомобиля. То есть здесь есть прямая зависимость. В формальной инженерной номенклатуре используются более точные термины, чтобы различать приборы.
История тахометра и принцип контроля режимов работы по нему
Принцип работы первого механического тахометра был основаны на измерении центробежной силы, аналогично работе центробежного регулятора. Западные сайты утверждат, что изобретатель - немецкий инженер Дитрих Ульхорн. Он использовал его для измерения скорости легковых машин уже в 1817 году. С 1840 года он использовался для измерения скорости локомотивов в грузовиках, тракторах и самолетах. В 1903 году тахометр дошел и до Америки (Кёртис Виддер) Иногда речь идет о том, что в 1903 году был изобретен тахометр, но как нам утверждает история, это произошло гораздо раньше.
Тахометры или счетчики оборотов на автомобилях, самолетах и других транспортных средствах показывают скорость вращения коленчатого вала двигателя и, как правило, имеют маркировку, указывающую на безопасный диапазон скоростей вращения, либо сигнальную лампу.
* - Dodge Viper
Это может помочь водителю в выборе подходящего режима для открытия дроссельной заслонки. Дело в том, что длительное двигателя на повышенных оборотах может привести к недостаточному смазыванию, перегреву, превышению скоростных характеристик узлов двигателя (например, пружинных клапанов), что может вызвать чрезмерный износ или необратимое повреждение или выход из строя двигателей в целом.
Красная зона тахометра на многих современных автомобилях искусственно ограничена, так как двигатели имеют ограничитель оборотов, который электронным способом ограничивает частоту вращения, чтобы предотвратить нежелательные последствия. При этом дизельные двигатели с традиционными механическими инжекторными системами имеют встроенный регулятор, который предотвращает превышение скорости двигателя, поэтому тахометрам в автомобилях оснащенных такими двигателями порой не доходит до красной зоны.
В транспортных средствах, таких как тракторы и грузовики, тахометр часто имеет другие зоны. Скажем зеленую зону, показывающую диапазон скоростей, в котором двигатель создает максимальный крутящий момент, что наиболее важно для водителей таких транспортных средств.
Во многих странах трактор не имеет как такового спидометра. Для исключения спидометра тахометр автомобиля часто отмечается второй шкалой в единицах скорости (на предельно высокой передаче). То есть эти измерения верны только на определенной передаче. Тахометры самолетов также имеют зеленую дугу, показывающую расчетный диапазон крейсерской скорости двигателя.
Реализация принцип работы тахометра (датчики тахометров)
В более старых транспортных средствах, тахометр приводится в движение за счет импульсов напряжения (RMS) от низкого напряжения с катушки зажигания (ВАЗ классика), в то время как на других (почти все дизельные двигатели, которые не имеют никакой системы зажигания) частота вращения двигателя определяется с выхода тахометра генератора.
Существовали тахометры приводимые в движение вращающимся тросом от приводного устройства, установленного на двигателе (на распределительном валу) - обычно на простых дизельных двигателях с базовыми или отсутствующими электрическими системами (EMS) На современных автомобилях сигнал для тахометра обычно генерируется из ЭБУ, который получает информацию от датчика частоты вращения коленчатого или распределительного вала двигателя.
Датчики с эффектом Холла обычно используют вращающийся диск, зубчатое колесо, прикрепленную к ступице, коробке передач или двигателю. Зубья на колесе изменяют плотность потока магнита внутри головки датчика. Датчик монтируется так, чтобы его головка находилась на точном расстоянии от целевого колеса, и обнаруживает зубцы или магниты, проходящие через его лицо. Одна из проблем этой системы заключается в том, что необходимый воздушный зазор между колесом цели и датчиком. В итоге зазор может забиваться железной пылью, стружкой, накапливаться на датчике, препятствуя функционированию.
Оптические датчики полностью закрыты для предотвращения проникновения извне. Единственными открытыми частями являются герметичный штекерный разъем и вилка привода, которая прикреплена к шлицевому диску внутри. Щелевой диск, как правило, зажат между двумя печатными платами, на нем установлены фото- диод, фото- транзистор, усилитель, и фильтрующие цепи, которые выдают импульс выходной волны в соответствии с оборотами вращения. Эти типы датчиков обычно обеспечивают от 2 до 8 независимых каналов вывода информации. Данные могут быть взяты не только для измерения вращения и скорости, но использованы и для автоматических систем торможения.
Датчики, установленные по окружности диска, обеспечивают квадратурно-закодированные выходные данные, таким образом, позволяют компьютеру транспортного средства определять направление вращения колеса. Это законное требование в Швейцарии, дабы предотвратить откат машины при запуске из состояния стоянки. Строго говоря, такие устройства не являются тахометрами, поскольку они не обеспечивают непосредственное считывание скорости вращения диска.
Как еще используются тахометры на железной дороге
Скорость с тахометра может быть получена путем подсчета количества импульсов за период времени. При этом трудно убедительно сказать о том, что транспортное средство находится в неподвижном состоянии, кроме как выждать отсутствие дальнейших импульсов. Это одна из причин почему между остановкой поезда, как это воспринимается пассажиром, и открытием дверей часто возникает задержка. Устройства со щелевыми дисками - это типичные датчики, используемые в системах одометров для рельсовых транспортных средств, например, необходимые для систем защиты открытия дверей поездов (метро, электрички).
Помимо определения скорости сигналы для тахометров используются также и для расчета пройденного расстояния, путем умножения оборотов колеса на окружность колеса. Также их можно использовать для автоматической калибровки диаметра колеса, путем сравнения числа оборотов каждой оси с мастер-колесом, которое было измерено вручную. Поскольку все колеса проходят одинаковое расстояние, диаметр каждого колеса пропорционален числу его оборотов по сравнению с ведущим колесом. Эта калибровка должна выполняться во время движения с фиксированной скоростью, чтобы исключить вероятность проскальзывания / скольжения колеса при внесении ошибок в расчет. Автоматическая калибровка этого типа используется для генерации более точных сигналов тяги и торможения, а также для улучшения обнаружения проскальзывания колеса.
Минус таких систем в том, что при расчете полагаются на вращение колес для получения данных тахометра и одометра. Однако колеса поезда и рельсы очень гладкие, а трение между ними низкое, что приводит к высокой частоте появления ошибок, если колеса скользят или проскальзывают. Чтобы компенсировать это, вторичные входы одометра используют доплеровские измерения (измерения звуковых волн) для независимого измерения скорости.
Вот как-то так, немного утомительно по-научному, но весьма интересно на мой взгляд о тахометрах.