Comment fonctionnent les tachymètres Expliquez que Stuff
E xcuse-moi, monsieur, avez-vous une idée à quelle vitesse vous allez? Telle est la question tous les dreads automobiliste étant demandé par un officier de police sur le côté de la route. Si vous regardiez droit regardant en avant, non pas au tableau de bord, vous pourriez avoir qu'une vague idée quoi dire. Si vous regardiez l'indicateur de vitesse, d'autre part, vous saurez exactement la réponse, peut-être à un ou deux kilomètres ou en miles par heure. Avez-vous jamais cessé de penser comment un compteur de vitesse fonctionne réellement? C'est une utilisation vraiment ingénieuse de l'électromagnétisme!
Photo: Speedometers pourrait ressembler mètres à bobine mobile (voltmètres, ampèremètres, etc.), mais ils travaillent d'une manière totalement différente.
Comment mesurer la vitesse
Si vous avez lu notre article sur le mouvement. vous saurez que la vitesse est très simplement définie: il est la distance parcourue divisée par le temps que vous prenez. Donc, si vous allez à 200 kilomètres et il vous faut quatre heures pour le faire, votre vitesse moyenne est de 50 kilomètres par heure. La mesure de votre vitesse moyenne après que vous avez voyagé ne fait que beaucoup d'aide, surtout si un agent de police vous pose des questions. À quelle vitesse alliez-vous monsieur? Erm, me tirer encore dans quelques heures, quand je reçois à ma destination. et je vais diviser la distance que je suis allé par le temps qu'il a fallu. et alors je devrais être en mesure de vous donner une sorte de réponse. D'accord?
Photo: Mesure de la vitesse avec un pistolet radar. Photo courtoisie Heather M. Norris de l'US Air Force.
Ce dont nous avons besoin est un moyen de déterminer à quelle vitesse les roues de la voiture se tournent. Si nous savons à quel point les grandes roues sont, nous pouvons alors comprendre la vitesse assez facilement. Mais comment peut-on mesurer la vitesse de rotation d'une roue? Même ce problème n'est pas simple. Imaginez combien plus il doit avoir semblé dans les premiers jours de l'automobile, en 1902, lorsque l'ingénieur allemand Otto Schulze a inventé la première solution pratique: l'indicateur de vitesse-courant de Foucault.
Comment les tachymètres mécaniques (courants de Foucault) travail
Voici ce que nous voulons de notre indicateur de vitesse. Nous avons les roues de la voiture tournant à une certaine vitesse et nous voulons savoir, avec un simple pointeur et le cadran, ce que la vitesse est. Nous avons donc besoin de relier les rouets au pointeur d'une certaine façon intelligente. Même cela est assez délicat: les roues sont la course mais le pointeur, à une certaine distance, simplement Flicks avant et en arrière. Comment pouvons-nous convertir un mouvement continu, en rotation intermittente, flickery, le mouvement du pointeur? La réponse est d'utiliser électromagnétisme!
L'arbre qui tourne les roues de la voiture est connecté à l'indicateur de vitesse par un long câble flexible en fils torsadés. Le câble est un peu comme un mini-arbre de transmission: si l'une des extrémités du câble tourne, le fait de l'autre, même si le câble est long et bandé. A l'extrémité supérieure, le câble se nourrit à l'arrière de l'indicateur de vitesse. Quand il tourne, il tourne un aimant à l'intérieur du boîtier de vitesse à la même vitesse. L'aimant tourne à l'intérieur d'une coupelle métallique creuse, connue sous la coupelle de vitesse, qui est aussi libre de tourner, si bien retenu par une bobine de fil connu comme un spiral. Cependant, l'aimant et la coupelle de vitesse ne sont pas reliés entre eux: ils sont séparés par de l'air. La coupelle de vitesse est fixé à l'aiguille qui se déplace de haut en bas du cadran de compteur de vitesse.
Comment ça fonctionne? Comme le câble de compteur de vitesse tourne, il tourne l'aimant à la même vitesse. L'aimant de filage crée un champ magnétique fluctuant à l'intérieur de la coupelle de vitesse et, par les lois de l'électromagnétisme, cela signifie que les courants électriques circulent à l'intérieur de la coupelle ainsi. En effet, la coupe de la vitesse se transforme en une sorte de générateur d'électricité. Mais, à la différence dans un générateur approprié (le genre qui fait l'électricité pour votre maison dans une centrale électrique), les courants dans la coupe de vitesse ont nulle part où aller: il n'y a rien à porter leur pouvoir. Ainsi, les courants que nagent inutilement dans les tourbillons nous tourbillonnant les appellent des courants de Foucault pour cette raison. Comme ils sont des courants électriques, et ils se déplacent dans un conducteur électrique dans un champ magnétique, une autre loi de l'électromagnétisme dit qu'ils vont créer un mouvement. Comment? Les courants font réellement la vitesse-coupe tourne de telle sorte qu'il tente de rattraper son retard avec l'aimant de filature. Mais le hairspring arrête la coupe de tourner très loin il tourne un peu au lieu, en tirant le pointeur vers le haut du cadran comme il le fait. Plus la voiture va, plus le câble tourne, plus vite l'aimant tourne, plus les courants de Foucault qu'il génère, plus la force sur la coupe de la vitesse, et plus il est capable de tirer le pointeur vers le haut du cadran. Si vous ne pouvez pas imaginer tout ce que bien, jetez un oeil à la petite animation ci-dessous.
Comment fonctionnent les tachymètres
- Lorsque le moteur tourne, l'arbre de transmission tourne pour faire les roues tournent autour.
- Le câble de compteur de vitesse, alimenté par l'arbre de transmission, se aussi bien.
- Le câble tourne autour d'un aimant à la même vitesse à l'intérieur de la coupelle de vitesse. L'aimant tourne toujours dans le même sens (dans ce cas, dans le sens antihoraire).
- L'aimant de filage crée des courants de Foucault dans la coupelle de vitesse.
- Les courants de Foucault font la coupe Vitesse de rotation dans le sens antihoraire et pour tenter de rattraper l'aimant. Rappelez-vous que l'aimant et la coupe de vitesse ne sont pas reliés entre eux de quelque façon, il y a l'air entre eux.
- Le ressort de cheveux se resserre, limitant la coupe de la vitesse de sorte qu'il peut tourner seulement un peu moyen.
- Comme la coupe de vitesse tourne, il tourne le pointeur vers le haut du cadran, ce qui indique la vitesse de la voiture.
Comment fonctionnent les compteurs électroniques
À peu près tous les tachymètres produits jusqu'à ce que les années 1980 ont travaillé de cette façon-un peu comme original, conception brevetée de Schulze. Mais il y a des inconvénients. Tout d'abord, il y a beaucoup de pièces mécaniques à l'usure (ce qui les rend inexactes) ou échouent soudainement. Si les ruptures de câble de compteur de vitesse, le tout engin devient instantanément inutile et il faut un mécanicien pour effectuer une réparation. Les câbles de compteur de vitesse longs sont particulièrement peu pratique, qui a toujours été quelque chose d'un problème dans les gros véhicules utilitaires tels que les camions et les autobus. Eddy courants les tachymètres sont également moins qu'idéal pour les vélos. pas moins parce qu'il n'y a pas vraiment de place pour monter un grand compteur de vitesse sur le guidon! Et ce n'est pas seulement le câble qui pose un problème: il peut être difficile de lire un cadran indicateur de vitesse classique si vous êtes en course sur l'autoroute, surtout la nuit: voulez-vous vraiment prendre vos yeux de la route pour savoir où la aiguille est sur le cadran? Certaines personnes préfèrent voir leur vitesse comme un simple numéro sur un écran numérique bien éclairé.
les compteurs électroniques fonctionnent d'une manière complètement différente. Les petits aimants attachés à l'arbre d'entraînement de la voiture rotation de balayage passé capteurs magnétiques minuscules (soit interrupteurs à lames souples ou des capteurs à effet Hall) positionnés à proximité. Chaque fois que les aimants passent devant les capteurs, ils génèrent une brève impulsion de courant électrique. Un circuit électronique compte la rapidité avec laquelle les impulsions arrivent et convertit en une vitesse, affichée par voie électronique sur un écran LCD. Etant donné que le circuit mesure le nombre de tours de roue, il peut aussi garder un compte de la distance que vous avez parcourue, de doublement comme un compteur kilométrique (compteur de mesure de distance). les compteurs électroniques peuvent également afficher des vitesses avec des pointeurs analogiques et cadrans, tout comme speedos courants de Foucault traditionnels: dans ce cas, le circuit électronique entraîne un moteur électrique hautement contrôlable (appelé un moteur pas à pas) qui fait tourner le pointeur sur un angle approprié. les compteurs électroniques sont plus fiables et compactes que les mécaniques et les capteurs de mouvement peuvent être une distance de l'écran qui vous montre votre vitesse, les rendant aptes à tout type de véhicule d'une bicyclette à un camion de 40 tonnes!
« Toute idée à quelle vitesse vous va monsieur? »
«Fraid pas, officier mais j'ai une assez bonne idée chiffres ma voiture dehors. Est-ce que ça compte?" .
Oeuvre: Comment fonctionne un compteur électronique: 1) un aimant relié à une des roues (ou plus probablement à un arbre d'entraînement fixé à l'une des roues) tourne à grande vitesse. 2) Chaque fois qu'il fait un tour complet, il passe un effet Hall (ou un autre capteur magnétique) et le champ de l'aimant déclenche le capteur. 3) Un circuit amplifie les signaux provenant du capteur et les traduit en votre vitesse instantanée et la distance parcourue. 4) Un affichage numérique sur le tableau de bord sert à la fois un indicateur de vitesse et du compteur kilométrique, l'affichage du côté de la vitesse et la distance à côte.
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