Что такое автомобильный спидометр

Спидометр — прибор на панели, который показывает мгновенную скорость машины — ту, с которой она сейчас едет.

Прибор считает обороты вала коробки передач или колес и переводит их в километры в час. Спидометр обязателен для всех автомобилей, а демонтировать или ездить со сломанным прибором запрещено. Расскажем, как устроены механические и электронные спидометры, по каким признакам можно понять, что прибор сломался, и как проверить его точность с помощью смартфона.

Спидометр измеряет мгновенную скорость автомобиля. Прибор постоянно пересчитывает данные о вращении деталей машины и выводит результат.

Главная задача устройства — помогать водителю контролировать, как едет машина, чтобы не превышать разрешенную скорость и безопасно проходить повороты.

Спидометр — обязательное оборудование. Он должен стоять на всех машинах категорий L, M и N, ездить без него нельзя  . Но отдельного штрафа за неработающий спидометр нет.

Устройство считает обороты вала или колес, пока машина едет. Водитель видит скорость на аналоговой шкале со стрелкой или цифры на экране. Цена деления шкалы по нормам ООН составляет 1, 2, 5 или 10 км/ч.

В современных машинах спидометр интегрирован с другими системами. Блок, который управляет двигателем, использует данные о скорости для регулировки впрыска топлива, а автоматическая коробка передач — чтобы своевременно переключать ступени.

Перед тем как выезжать на дороги общего пользования, водителю важно убедиться, что спидометр исправен.

Прибор работает так: он преобразует скорость вращения деталей машины, в показатель скорости. Автомобиль не измеряет скорость относительно неподвижной дороги, а вычисляет ее через количество оборотов валов или колес за единицу времени.

Вторичный вал коробки передач вращает механизм. За 1 километр пути вал делает определенное число оборотов. Чем чаще он крутится, тем быстрее едет машина.

На старых моделях механизм вращает гибкий тросик. Деталь физически связывает коробку передач и стрелку на приборной панели. Внутри прибора вращающийся магнит тянет за собой металлическую чашку со стрелкой.

На современных машинах механическую связь заменили проводами. Специальный датчик скорости формирует электрические импульсы. Блок, который управляет двигателем, считает их и отправляет сигнал на панель приборов.

Источником данных выступают датчики антиблокировочной системы тормозов на ступицах колес. Современные активные датчики Холла  ​способны распознавать, когда колесо начинает вращаться при скорости от 0,1 км/ч. Устаревшие пассивные индуктивные датчики  ​работают иначе: колесо должно вращаться с минимальной скоростью, чтобы навести напряжение в катушке датчика, поэтому, пока машина стоит, они измерять не могут.

Для передачи сигнала используется стандартизированный двухпроводной интерфейс, где данные передаются импульсами тока. Понимать, как работает прибор, полезно, чтобы найти поломку: если прибор перестал работать на новой машине, проблему ищут в проводах и датчиках колес.

Автопроизводители используют три основных типа приборов. Они отличаются тем, как передают сигнал и как отображают информацию на панели.

Механические. Коробка передач вращает механизм через гибкий стальной трос в оболочке. Внутри панели приборов установлен магнитный узел и возвратная пружина. Чем быстрее вращается трос, тем сильнее отклоняется стрелка. Такие системы встречаются на старых машинах и коммерческом транспорте.

Электромеханические. Гибкий трос заменен на провода, а на коробке передач стоит датчик. При этом на панели приборов по-прежнему работает физическая стрелка. Ее двигает компактный шаговый моторчик, который получает команды от электронного блока.

Электронные. Полностью цифровые панели без физических стрелок и шкал. Информация выводится на жидкокристаллический экран в виде графики или цифр. Управляющий блок собирает данные с датчиков антиблокировочной системы и пересчитывает их в нужный формат.

От типа прибора зависят особенности обслуживания и ремонта. В механических устройствах изнашивается трос, стрелка начинает дрожать. В электронных панелях выходят из строя шаговые моторы или пропадает контакт в разъемах.

Механические тросиковые системы уступили место электронным датчикам, и на современных автомобилях их уже не ставят.

Классический механический спидометр состоит из ведущей шестерни в коробке передач, приводного троса и самого прибора на панели. Внутри прибора находится постоянный магнит, алюминиевая катушка и спиральная пружина.

Вращающийся магнит создает вихревые токи, которые увлекают за собой катушку со стрелкой. Спиральная пружина сопротивляется силе токов, возвращая стрелку на ноль при остановке.

Современные электронные системы устроены иначе и состоят из трех основных элементов.

Считывающий элемент. На ступице колеса или валу коробки передач установлен ротор с магнитами или металлическими зубцами.

Датчик скорости. Деталь генерирует электрические импульсы при прохождении зубцов ротора. Датчики Холла требуют внешнего питания  . В массовых автомобилях с АБС применяют стандартизированные двухпроводные датчики. Пассивные индуктивные датчики работают без внешнего питания  .

Устройство вывода. Микроконтроллер приборной панели принимает данные, вычисляет скорость и подает напряжение на шаговый электродвигатель стрелки либо обновляет картинку на дисплее.

Знание устройства избавляет от лишних трат: при отказе электронной системы нет смысла разбирать панель приборов, так как поломка чаще кроется в проводке возле колес.

Если измеритель скорости сломался, это легко заметить, пока машина едет. Стрелка ведет себя нестандартно, или на экране полностью пропадают цифры.

Стрелка дергается. В механических системах симптом указывает на износ или перегиб приводного троса. Смазка внутри оболочки высыхает, трос начинает вращаться рывками, и магнит в панели передает усилие неравномерно. В электронных системах дерганая стрелка говорит о плохом контакте в разъемах датчика или неисправности шагового моторчика.

Показания отсутствуют. Машина разгоняется, а стрелка лежит на нуле. В старых моделях мог оборваться трос или стирались зубья пластиковой шестерни в коробке передач. В современных автомобилях причина кроется в перегоревшем предохранителе, обрыве провода к датчику Холла или внутренней поломке самого датчика.

Прибор периодически отключается. Стрелка падает на ноль прямо на ходу, а затем возвращается в нормальное положение. Так прибор ведет себя, если окислились контакты или повредилась изоляция проводов. Когда машина вибрирует или попадает влага, электрическая цепь размыкается.

Спидометр сильно занижает или завышает скорость. Механический прибор теряет точность, потому что возвратная пружина ослабла. У электронных систем сильная погрешность возникает при установке колес нестандартного диаметра или при сбоях программной прошивки блока, который им управляет.

При появлении любого из симптомов нужно диагностировать электрические цепи или механические приводы.

Базовую проверку прибора можно выполнить самостоятельно с помощью смартфона. Точную диагностику электроники проводят только в условиях сервисного центра с применением осциллографа.

Сверить с навигатором. Смартфон со спутниковым модулем рассчитывает, как быстро едет машина, точнее штатных приборов. Медианная точность массовых GNSS-приемников составляет 0,05 м/с при скорости 30 м/с, что дает погрешность 0,18 км/ч. Машину разгоняют на пустом участке дороги и сравнивают показания панели со значениями в навигаторе.

При официальных испытаниях спидометры проверяют на шинах, накачанных до рекомендованного давления, к которому прибавили 0,2 бара. Зимняя резина меняет радиус качения колеса, что вносит дополнительную погрешность. Проверку по регламенту проводят на контрольных скоростях 40, 80 и 120 км/ч — они заданы для машин, способных ехать быстрее 150 км/ч, — с применением приборов с точностью ±0,5%.

Визуальный осмотр. На механике оценивают целостность оболочки троса и наличие смазки. В электронных системах осматривают провода от датчиков колес или коробки передач. Нужно убедиться, что изоляция не перетерта, а внутри разъемов нет зеленого окисла.

Компьютерная диагностика. С помощью диагностического сканера считывают ошибки из управляющего блока. Программа показывает, поступает ли сигнал от каждого из 4 колесных датчиков системы АБС.

Если сканер выявил отсутствие сигнала, владельцу предстоит заменить поврежденный датчик или восстановить проводку.

Устройства решают разные задачи, хотя часто объединены в одном блоке на приборной панели.

Спидометр показывает, с какой текущей скоростью едет машина в конкретный момент времени. Одометр выполняет функцию накопительного счетчика: он измеряет и сохраняет пройденный путь в километрах, пока машиной пользуются.

Показания скорости нужны, чтобы соблюдать правила на дороге. Данные одометра помогают следить за регламентными интервалами технического обслуживания: заменой моторного масла, фильтров и приводных ремней.

Прибор в автомобиле отображает только мгновенную скорость. Показатель отражает, насколько быстро вращаются колеса и перемещается транспортное средство в текущий момент.

Путевая скорость — это среднее значение. Показатель рассчитывают так: делят все пройденное расстояние на затраченное время, и учитывают, когда машина долго стояла на светофорах и в дорожных заторах. Спидометр не считает среднее значение, это делает маршрутный бортовой компьютер.

Автопроизводители завышают показатели намеренно. Требования Правил ООН № 39 обязывают их настраивать приборы так, чтобы показания не были меньше истинной скорости автомобиля.

Завышать бесконечно тоже нельзя. При официальном утверждении разница между показаниями спидометра и истинной скоростью не должна превышать 10% плюс 4 км/ч. При контроле соответствия производства для машин категорий M и N допуск шире — 10% плюс 6 км/ч. Нормы ГОСТ 12936-2017 действуют в ту же сторону: основная погрешность спидометра с электроприводом должна быть положительной, а на отметках шкалы до 60 км/ч включительно, она не превышает 4 км/ч.

Заводская настройка гарантирует, что водитель случайно не нарушит скоростной режим из-за технических погрешностей измерительного механизма.

1. Спидометр переводит обороты трансмиссии или колес в показатель мгновенной скорости.
2. Управлять машиной с неработающим спидометром запрещено.
3. Механические тросики устарели, современные устройства считывают импульсы колесных датчиков.
4. Проверить погрешность прибора помогает смартфон со спутниковым модулем.
5. Заводские настройки не позволяют спидометру показывать меньше реальной скорости.