На машине спидометр: Автомобильный спидометр — что это такое и почему он «врёт»

Автомобильный спидометр — что это такое и почему он «врёт»

Расскажем что такое спидометр машины. Почему «врут» его показания и указывают большую скорость, чем на самом деле. Какая погрешность у прибора и на что влияет.

Что это такое

Автомобильный спидометр — это измерительный прибор для определения мгновенной скорости движения автомобиля. Показания выводятся в километрах в час (км/ч), или мили в час. Бывают двух видов: аналоговые (или механические) и цифровые приборы.

На некоторых современных машинах вместо традиционного стрелочного указателя появился цифровой. Числа считываются удобнее, но цифровой спидометр обладает некоторой инертностью. Например, сложно при езде по трассе со скоростью 120 км/ч быстро сбросить до разрешенных 79 км/ч.

Что показывает

На заднеприводных автомобилях спидометр контролирует вращение вторичного вала коробки передач и по нему рассчитывается скорость. Значит, показания зависят от размера шин, передаточного числа редуктора заднего моста и собственной погрешности.

Спидометры переднеприводных авто измеряют скорость с помощью привода левого колеса. Значит, к погрешности и влиянию размера шины прибавляется эффект от закругления дороги: на поворотах влево значения будут чуть меньше, чем посередине, а вправо – чуть больше.

Почему «врёт»

Нетрудно догадаться, почему «преувеличивает» и показывает большую скорость.

1. У водителя будет меньше шансов нарушить скоростной режим и получить штраф.
2. Если бы спидометр занижал настоящую скорость, водители затаскали бы автопроизводителей по судам, доказывая, что аварии и штрафы случились из-за неверных показаний.

Почему спидометр обязательно должен «врать»? Дело в том, что ему труднее быть точным, чем многим другим приборам. Ведь скорость движения обычно определяется по вращению колеса и зависит от диаметра колеса, а это — параметр нестабильный.

Среднее значение погрешности у современных спидометров — 10% на скорости в 200 км/ч.

Причем зависимость нелинейная. Это значит, что на 110 км/ч разница с реальной скоростью может составлять 5-10 км/ч. До 60 км/ч погрешности почти нет или она минимальная.

Как сказываются шины нештатного размера на показания спидометра. Замена покрышек 185/60R14 на 195/50R15 или наоборот меняет показания на 2,5%. Немного? Например, при 90 км/ч реальная скорость машины составит 92,78 км/ч. Т.е. реальные данные не совпадают. Когда есть допуск плюс 20 км/ч, за которым следует штраф — это не столько существенно. А когда сменили колёса наоборот, с низких на высокие — значения будут меньше настоящей скорости авто.

Вопрос — как эта ошибка сложится с погрешностью самого прибора, скажется ли износ шин, давление в них (повышенное или пониженное). Низкое давление в колёсах также искажает значение в большую сторону.

Если спидометр автомобиля показывает скорость в милях в час, то как перевести в километры в час? Это касается машин из Америки, где изначально приборы калибруются в непривычных числах.

Считайте, что 1 миля равна 1,6 км. Значит, если спидометр показывает скорость 90 миль/ч, то это 144 км/ч (90 х 1,6 = 144 км/ч). Обратный подсчет из км/ч в миль/ч производиться путем деления на 1,6.

Что показывает спидометр? | Автошкола «ОСНОВА»

Содержание

1. Что собою представляет комбинация спидометр/одометр
2. Погрешности приборов
3. Отличия: спидометр и одометр

Вне зависимости от того, как именно спидометр показывает скорость, он считается одним из наиболее важнейших устройств современного автомобиля. Мы вынуждены смотреть на его показания, иначе не получится избежать наказания за нарушения скоростных ограничений, действующих на территории страны.

Что собою представляет комбинация спидометр/одометр

Комбинированный прибор обозначает ведомую скорость в машине, измеряет пройденный пробег, показывает километраж одной поездки и мгновенную скорость движения.

Значение шкалы спидометра помогает водителю определить срок замены моторной жидкости и фильтров и рассчитать топливный расход.

Спидометр бывает оснащён одометром — механизмом, замеряющим количество оборотов колеса машины. Таким образом, выявляется километраж, пройденный машиной. Удаётся рассчитать суточный и общий пробег.

Состоит одометр из:

• счётчика количества оборотов автомобиля;
• индикатора, демонстрирующего пройденный путь в км или милях;
• устройства, фиксирующего обороты.

Одометр классифицируются на следующие типы:

1. Механический прибор считается прародителем современных устройств. Он был придуман ещё в Древней Греции.
   Скручивать такой одометр проще простого, достаточно воздействовать на механизм кручения. Счётчик механического одометра реагирует на обороты и преобразовывает их в километры. Однако недостатком такого устройства является самопроизвольное обнуление данных при достижении определённого значения.
2. Комбинированный одометр — усовершенствованная модель, дающая возможность корректировать данные посредством CAN-крутилки.
3. Цифровой прибор, действующий на основе микроконтроллёра. Всё в таком одометре происходит в цифре, а воздействовать на показания устройства можно только с помощью высокопрофессионального оборудования. Электронные одометры входят в систему бортового компьютера автомобиля.

Принцип функционирования спидометра хорошо виден на примере механического устройства. Изменение скорости осуществляется за счёт механической связи между редукторным валом и стрелкой. Оба элемента соединяются тросом достаточной длины, поскольку вал расположен далеко от трансмиссии. Скорость его обусловлена конечной амплитудой вращения колёс.

Особая шестерёнка в главной передаче вращается вместе с выходным шкивом и тоже напрямую связана с тросиком, заключённым в специальный защитный кожух.

Ещё один обязательный элемент — дискообразный магнит, поставленный рядом со стальным барабаном. Последний закреплён на игле, а полученные показатели выводятся на шкалу.

Погрешности приборов

Даже электронный одометр имеет неточности. Их невозможно исключить, поэтому принято учитывать определённые стандарты, допускающие предел этого значения. К примеру, на механическом приборе погрешность не должна превышать 5%-15%.

Ошибки устройства объясняется наличием различных зазоров, слабостью троса, плохим сцеплением и слабыми пружинами. Больше погрешностей выдаёт механический одометр, цифровой — гораздо меньше, ведь имеется возможность считывать показания микроконтроллёра, датчика.

Погрешность бывает и на спидометре, рассчитывающим скорость автомобиля. Идеально точную информацию прибор вывести просто неспособен, так как скорость зависит от нескольких составляющих: вращения колеса, его диаметра и т. д.

Интересно будет проследить за погрешностями прибора на разных скоростных режимах.

1. 60 км/ч — погрешностей почти не бывает.
2. 110 км/ч — погрешность составляет 5-10 км/ч.
3. 200 км/ч — среднее значение доходит до 10%.

Ещё погрешность варьируется согласно следующим моментам.

1. На автомобилях с передним приводом погрешность проявляется, чуть ли, не на каждом повороте. Причина — спидометр интегрирован с одним колесом. Из-за этого поворот влево снижает показания, вправо — увеличивает их.
2. На погрешность влияет нестандартный размер колёс. Разница в 1 см увеличивает погрешность до 2,5%.
3. Немаловажное значение имеет диаметр резины. При малейшем несоответствии со стандартом показания спидометра занижаются или завышаются.
4. Влиять на погрешность может давление в шинах и износ протектора. К примеру, если колесо плохо накачено, это приводит к занижению показателей максимальной скорости.

Наиболее точные показания даёт, как и говорилось, только цифровой девайс или устройство, подключённое к GPS-навигатору. Преимущества спутникового позиционирования трудно недооценить. Современные системы демонстрируют точную скорость транспортного средства без каких-либо погрешностей.

Стандартный спидометр помечен шкалой в 10 км/ч, а его стрелка дёргается на ухабах. Он может лишь завышать показания, но не занижать. В противном случае дорожная обстановка будет ложно оценена, и возникнет аварийная ситуация. Например, если будет показываться 100 км/ч вместо реальных 120 км/ч.

Несколько слов о погрешностях, связанных с размерами шин. Тут вступает в силу сама конструкция спидометра. Он состоит из двух приборов, объединённых в едином корпусе. Один прибор измеряет скорость, другой — показывает пробег автомобиля. Так они и называются: скоростным и счётным узлами.

Теперь конкретно: если автомобиль обут в резину, порядком поношенную, спидометр будет завышать показания, так как вступает в силу система градации через каждые 10 км/ч и закон округления чисел, используемый в одометрах.

Отличия: спидометр и одометр

Счётчик показаний пробега монтируется непосредственно в сам спидометр. По этой причине многим кажется, что устройство является единым прибором. На самом деле это не так:

• спидометр показывает только скорость движения автомобиля;
• одометр — указывает пройденный путь в км.

Функционал обоих приборов не взаимосвязан, а комбинирование обеих шкал сказывается всего лишь на удобстве водителя.

Как использовать спидометр, чтобы определить, где находится ваша машина

Фотография: Getty Images никогда не следует ездить в машине без окон . Но если вы когда-нибудь окажетесь в одном из них, вы можете использовать физику, чтобы сориентироваться.

Представим, что вы 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

При скорости 10 м/с и времени 5 секунд это 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 интервал 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: Ретт Аллен

Самые популярные

Используя начальную и конечную скорость, среднюю скорость будет 10 м/с (да, я хотел упростить цифры) . 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: Ретт Аллен

Самый популярный

Обратите внимание, что это не дает идеального значения для «область под кривой», но это близко. 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 числовым интегрированием (поскольку оно похоже на интеграл в исчислении, 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 мой спидометр:

Фотография: Rhett Allain

Самые популярные

Я могу использовать анализ видео (Мое 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

Еще от WIRED

Car Speedometer Pictures | Скачать бесплатные изображения на Unsplash

Фотографии автомобильного спидометра | Скачать Free Images на Unsplash

• ФотоФотографии 10k
• Пачка фотографийКоллекции 10k
• Группа людейПользователи 0

спидометр

тахометр

автомобиль 90 003

транспорт

наручные часы

автомобиль

руль

вождение

Логотип Unsplash

Unsplash+

В сотрудничестве с Getty Images

Unsplash+

Разблокировка

Изображения автомобилей и фотографии в стиле ретро

Chris Liverani

montrealcanadaHd черные обои

–––– –––– –––– – –––– – –––– –– – –– –––– – – –– ––– –– –––– – –.

CHUTTERSNAP

автомобильприборная панельauto

Доминик Хофбауэр

deutschlandmünchenevening

Антон Янссон

Швециясубарутахометр

900 08 suraj kardile

Hd красные обои speeddial

Unsplash logo

Unsplash+

В сотрудничестве с Getty Images

Unsplash+

Разблокировать

transportukraineoutdoors

Cole Freeman

спидометрvolkswagencar dash

Riccardo Pier ri

км/чхилометрический вагон

Jeremy Julian

germanphotoshootКрутые картинки и фото

спидометрСветлые фоныдатчики

Shuaib Khokhar

Hd blue wallpapersgaugetoronto

Логотип Unsplash

Unsplash+

В сотрудничестве с Getty Images

Unsplash+

Разблокировать

DrivingPhotographysitting

Lodewijk Hertog

maaswegveldennetherlands

BezeVision 9 0003

paschingösterreichspeedo

Mark Chan

Hd серые обоиmeterpeugeot 308

Николай Бернтсен

luxurysteeringwheelinterior

Эрик Mclean

автомобильная дорога асфальт

логотип Unsplash

Unsplash+

Совместно с Getty Images

Unsplash+

Разблокировка

horizontalwheelrusty

Марк Чан

fordford rangerford raptor

Изображения автомобилей и фотографии в стиле ретро

900 02 автомобильприборная панельавто

Швециясубарутахометр

Hd красные обои скоростной набор

км/чхилометрстанция вагон

спидометрсветлый фондатчики

вождениефотографиясидя

paschingösterreichspeedo

luxurysteering wheelinterior

horizontalwheelrusty

–––– –––– –––– – –––– – –––– –– – –– –––– – – –– ––– –– – ––– – –.

montrealcanadahd черные обои

deutschlandmünchenevening

transportukraineoutdoors

спидометрvolkswagencar dash

germanphotoshootCool images & photos

Hd blue Обоиgaugetoronto

maaswegveldennetherlands

Hd серые обоиметрpeugeot 308

carroadtarmac

Связанные коллекции

Автомобили

727 фотографий · Куратор Alex Ch

Beyondtouch

399 фотографий · Куратор Мишель Хассель

90 351 Motors 292 фото · Куратор: Роберта Маркес

fordford rangerford raptor

Авто фото и фотографииoldretro style

deutschlandmünchenevening

спидометрvolkswagencar dash

maaswegveldennetherlands

luxurysteeringwheelinterior

fordford rangerford raptor

montrealcanadahd черные обои

hd красные обои speeddial

germanphotoshootCool images & photos ichspeedo

автомобильная дорога асфальт

–––– –––– –––– – ––– – – –––– –– – –– –––– – – –– ––– –– –––– – –.