Принцип работы спидометра с электрическим приводом: Устройство, конструкция и принцип действия автомобильных спидометров и тахометров

Устройство, конструкция и принцип действия автомобильных спидометров и тахометров

Спидометры разделяют по принципу действия на магнитно-индукционные и электрические; по способу привода — с приводом гибким валом и с электроприводом.

Спидометр состоит из двух функциональных узлов, объединенных в одном корпусе и имеющих общий привод. Один из этих узлов, преобразующий частоту вращения входного вала привода или сигнал от датчика в показания скорости на шкале, называют скоростным узлом (собственно спидометр). Другой узел, преобразующий частоту вращения входного вала или иной сигнал от датчика в показания пробега автомобиля на счетных барабанчиках, называют счетным узлом.

В тех случаях, когда на автомобиле необходимо контролировать частоту вращения коленчатого вала двигателя, применяют также тахометр. С целью унификации производства в тахометрах обычно используют скоростной узел спидометра. Привод тахометра присоединяют к распределительному валу двигателя или специальному выводу от него.

Для привода спидометров и тахометров применяют гибкие валы, если длина их троса не превышает 3,55 мм. При большей длине троса рекомендуется применять спидометр с электроприводом (или электрический спидометр), так как при длинном гибком вале наблюдаются колебания стрелки спидометра из-за скручивания вала.

Принцип действия магнитоиндукционных скоростных узлов автомобильных спидометров

Принцип действия магнитоиндукционных скоростных узлов всех спидометров с приводом от гибкого вала или с электроприводом одинаковый, но они отличаются конструктивным исполнением.

Рис. 2. Скоростной и счетный узлы спидометра: а — схема магнитоиндукционного скоростного узла; б — схема привода счетного узла

Рассмотрим схему наиболее распространенной конструкции скоростного узла — магнитоиндукционного или, как его иногда называют, магнитовихревого (рис. 2, а). Магнит 2 закреплен на приводном валике 1 прибора. Оба полюса или несколько пар полюсов магнита расположены по периферии диска.

На оси 6, свободно вращающейся в двух подшипниках, закреплена деталь 3 из немагнитного материала (например алюминия), называемая картушкой. Снаружи ее с некоторым зазором размещен экран 4 из магнитомягкого материала (обычно сталь Ст10), который концентрирует магнитное поле. При вращении магнита 2 его поле наводит в теле картушки вихревые токи, создающие магнитное поле картушки. При взаимодействии поля магнита и поля картушки возникает крутящий момент, стремящийся повернуть картушку в направлении вращения магнита. Повороту оси картушки препятствует спиральная пружина-волосок 5, создающая противодействующий момент, значение которого пропорционально углу поворота. Угол поворота картушки пропорционален только окружной скорости полюсов магнита, т. е. смещение стрелки 8 спидометра пропорционально частоте вращения магнита. Следовательно, зависимость показаний спидометра от скорости автомобиля линейна, и шкала спидометра 7 равномерна.

Все спидометры имеют на приводном валике однозаходный червяк, от которого приводится в действие счетный узел. Принцип действия счетных узлов всех отечественных спидометров одинаков, однако по конструкции их разделяют на два вида: с внешним зацеплением и с внутренним зацеплением счетных барабанчиков.

В автомобильном спидометре между входным валиком 13 (рис. 2, б) и начальным барабанчиком 12 счетного узла применяют три понижающие червячные передачи 9, 10, 11 с общим передаточным числом 624. Спидометры для автомобилей ВАЗ имеют передаточное число 1000.

Между входным валиком спидометра и начальным барабанчиком установлена жесткая связь, поэтому точность показаний пробега автомобиля зависит от правильности расчета передаточного числа редуктора спидометра и состояния шин автомобиля.

Рис. 3. Характеристика скоростного узла спидометра: u — скорость движения автомобиля; u’ — скорость по шкале спидометра.

Скоростной узел спидометра при изготовлении регулируют изменением натяжения пружины-волоска 5 и степени намагниченности магнита 2. Регулировка натяжения волоска дает параллельный сдвиг характеристики скоростного узла спидометра вверх или вниз (рис. 3, линия 2). При намагничивании магнита изменяется наклон характеристики, она идет более круто (рис. 3, линия 1). Варьируя обеими регулировками, добиваются попадания характеристики спидометра или ее контрольных точек (20 и 80 км/ч) в зону I, предусмотренную ГОСТ.

К ведомому валу коробки передач автомобиля подсоединен редуктор 14 (см. рис. 2) привода спидометра, передаточное число i_с которого выбирают в зависимости от передаточного числа i_rп главной передачи и радиуса качения колеса автомобиля.

Если за 1 км пути входной валик спидометра должен сделать 624 оборота, а колесо за это время делает 1000/(2πr

к) (где r_к — радиус качения колеса) оборотов, то

Отсюда расчетное передаточное число редуктора спидометра

где r_к — в м.

Радиус качения колеса может быть подсчитан по формуле r_к — 0,5D_о + В_ш (1 — λ_ш),
где D_о — диаметр обода колеса, м; В_ш — высота профиля шины в свободном состоянии, м; λ_ш — коэффициент радиальной деформации шины, равный 0,1—0,16 для стандартных и широкопрофильных шин.

Погрешность измерения пройденного пути зависит не только от точности выбора передаточного числа редуктора спидометра, но и от отклонения действительного радиуса качения колеса от расчетного из-за износа протектора, изменения давления воздуха в шинах, нагрузки на колеса, пробуксовки колес, неровностей дороги и т. д. Погрешность, вызываемая этими факторами, составляет 10—15 % общего пробега. У автомобилей, движущихся значительную часть времени задним ходом (в карьерах), пробег, учитываемый счетным узлом, может быть сильно занижен вследствие сброса показаний при движении назад. Поэтому некоторые спидометры имеют специальный привод счетного узла, обеспечивающий суммирование показаний при движении в любом направлении (спидометр СП 125, установленный на автомобиле БелАЗ).

На автомобилях КамАЗ, МАЗ, КрАЗ и других установлен спидометр с бесконтактным электроприводом, состоящий из датчика I (МЭ307) и приемника II (12.3802), электрическая схема которых приведена на рисунке 4.

Рис. 4 Электрическая схема спидометра.

Датчик МЭ307 представляет собой электрический трехфазный генератор с ротором в виде четырехполюсного постоянного магнита, вращение которому передается от ведомого вала коробки передач через передачу привода спидометра, состоящего из червячной пары и сменной пары цилиндрических прямозубых зубчатых колес. Статор датчика имеет три обмотки L1’—L3′, расположенные между собой под углом 120° и соединенные звездой.

Приемник 12.3802 магнитоиндукционный с электрическим приводом состоит из четырех узлов, объединенных в одном кожухе: скоростного и счетного узлов обычной для спидометров конструкции, синхронного электродвигателя и электронного блока. Скоростной и счетный узлы соединены с ротором синхронного электродвигателя. Электродвигатель питается от электронного блока, собранного на печатной плате и состоящего из транзисторов VT1—VT3 и резисторов R1—R6.

Статор электродвигателя состоит из трех обмоток L1’—L3′, каждая из которых имеет 2300 ± 10 витков и сопротивление 220 Ом.

При вращении ротора датчика его магнитное поле создает в обмотках катушек L1’—L3′ статора датчика ЭДС, частота импульсов которой пропорциональна частоте вращения ротора.

Индуктируемый положительный импульс ЭДС (например, в обмотке L1′ датчика) открывает транзистор VT1 приемника и к обмотке L1 электродвигателя начинает поступать ток с вывода «+» и далее через транзистор VT1 на массу приемника. Положительные импульсы ЭДС поступают от датчика через каждые 120° поворота его ротора, что создает в обмотках статора электродвигателя вращающееся магнитное поле, частота вращения которого равна частоте вращения ротора датчика. Резисторы R1—R6 служат для ускорения запирания транзисторов и снижения ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотках электродвигателя при запирании транзистора.

Тахометр с электроприводом (рисунок 5), применяемый на автомобилях КамАЗ, ЗИЛ-133ГЯ и других, состоит из датчика I (МЭ307) и приемника II (121.3813).

Рис. 5 Электрическая схема тахометра электроприводом.

Принцип действия приемника 121.3813 аналогичен принципу действия приемника 12.3802, однако в нем отсутствует счетный узел и изменена шкала. Датчик тахометра МЭ307 приводится во вращение от вала привода топливного насоса. Диоды VD1-VD6, стабилитрон VD7 и резистор R7 служат в схеме приемника для той же цели, что и резисторы R1-R6 в схеме приемника спидометра, т. е. снижают ЭДС самоиндукции в обмотках двигателя приемника при запирании транзисторов в обмотках фаз. Дополнительный вывод при установке тахометра предназначен для подключения реле блокировки стартера, которое при работающем двигателе исключает возможность включения стартера, предотвращая тем самым поломку привода стартера, а также автоматически отключает автомобильный стартер, когда двигатель начал работать, что значительно повышает ресурс стартера.

Принцип действия автомобильного электронного тахометра

Принцип действия электронного тахометра ТХ193 (автомобиль BA3-2103) основан на преобразовании импульсов, возникающих в первичной цепи системы зажигания при размыкании контактов прерывателя, и измерении их магнитоэлектрическим прибором.

Рис. 6. Электрическая схема тахометра ТХ193.

Тахометр (принципиальная схема на рисунке выше) состоит из блоков: блока формирования запускающих импульсов, блока формирования измерительных импульсов (мультивибратора) и измерительного прибора Р. Функции блока формирования запускающих импульсов выполняет фильтр, состоящий из трех звеньев: R1-С1; R2-С2 и СЗ-С4. Этот фильтр выделяет из выходного сигнала в форме затухающей синусоиды импульс определенных длительности и формы, который затем подается как запускающий на одностабильный мультивибратор. Он предназначен для получения импульсов тока прямоугольной формы с постоянной амплитудой и длительностью, частота которых определяется частотой входного сигнала.

В исходном устойчивом состоянии транзистор VT4 открыт под действием силы тока, протекающего через резистор R10, а конденсатор С5 заряжен. Напряжение на коллекторе этого транзистора мало, а падение напряжения на резисторе за счет силы тока эмиттера значительно. Поэтому ток в цепи коллектора транзистора VT2 отсутствует. Положительный запускающий импульс, подаваемый на базу транзистора VT2, открывает его, и конденсатор С5 разряжается по цепи эмиттер—коллектор транзистора VT2 — резистор R10. При этом транзистор VT4 переходит в закрытое состояние, и пока конденсатор С5 не разрядится, остается закрытым, так как к его базе приложен отрицательный потенциал. Транзистор VT2 в этом случае открыт под действием силы тока, протекающего по цепи R9-R8. При открытом состоянии транзистора VT2 через измерительный прибор Р проходит импульс, длительность которого определяется параметрами разрядной цепи конденсатора С5 (в основном цепи R10 C5). После разряда конденсатора С5 мультивибратор скачкообразно переходит в исходное устойчивое состояние до поступления нового запускающего импульса.

Частота импульсов, подаваемых мультивибратором на измерительный прибор, равна частоте срабатывания прерывателя, а время разряда конденсатора выбирается меньшим, чем время между последовательными размыканиями контактов прерывателя при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Измерительный прибор, таким образом, показывает силу среднего эффективного тока I_эф, которая пропорциональна частоте импульсов одностабильного мультивибратора. Резистором R7 регулируют при настройке тахометра амплитуду импульса, подаваемого мультивибратором. Резистор R3 выполняет роль компенсатора температурной погрешности прибора. Диод VD3 служит для защиты транзистора VT2.

Измерительный прибор Р—магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой, отклонение стрелки на угол 270° при силе тока 10 мА, сопротивление рамки прибора 160 Ом. Для стабилизации напряжения питания прибора установлен стабилитрон VD5, что исключает погрешность показаний при повышении напряжения в бортовой сети автомобиля.

Привод спидометра.

Спидометр и его привод



Для осуществления контроля за скоростью движения и пройденным путем автомобиль оборудуется спидометром (рис. 1). Достоверную информацию об этих параметрах можно получить через частоту вращения колес автомобиля.
Впрочем, зная передаточные числа трансмиссии, можно установить прибор, воспринимающий частоту вращения колес на каком-либо элементе трансмиссии, имеющем неразрывную связь с колесами и располагающимися как можно ближе к кабине или салону автомобиля.

Как правило, таким элементом является вторичный вал коробки передач, а на полноприводных автомобилях – вторичный вал раздаточной коробки. Именно там устанавливается механический или электрический датчик спидометра, который связан с указателем, расположенным на панели приборов.
На переднеприводных легковых автомобилях привод спидометра осуществляется от зубчатого колеса, расположенного на дифференциале.

***

Механический привод спидометра

Спидометр с механическим приводом представлен на рис. 1, а.
Датчик 1 представляет собой червячную пару зубчатых колес, одно из которых устанавливается на вторичном валу неподвижно, а второе, изготовленное заодно целое с приводным валиком, устанавливается в крышку картера и может выниматься.
Приводной валик связан с гибким валом 2, который передает вращающий момент на указатель. Гибкий вал (тросик спидометра) представляет собой стальной трос с четырехгранными наконечниками, заключенный с небольшим зазором в оболочку из стальной витой проволоки, имеющую защитный пластмассовый слой.

Указатель спидометра состоит из указателя скорости 6 и счетчика 7 суммарного пути. Принцип действия указателя скорости индукционный.
На входном валике указателя установлен постоянный магнит 3, который при вращении индуктирует вихревые токи в металлическом диске 4, находящемся на одной оси со стрелкой. Эти токи создают собственное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита.

В результате создается момент, который стремиться повернуть диск по часовой стрелке, при этом величина этого момента тем больше, чем быстрее вращается входной валик. Спиральная пружина 5 противодействует повороту диска со стрелкой.
Таким образом, суммарный момент отклоняет стрелку указателя на угол, пропорциональный частоте вращения входного валика.

Счетчик 7 суммарного пути имеет привод через червячную пару от входного валика спидометра и состоит из нескольких барабанчиков, установленных на одной оси с нанесенными на них цифрами от 0 до 9.
Барабанчики вращаются специальным устройством, которое при повороте любого из них на один оборот осуществляет поворот соседнего левого барабанчика на 1/10 оборота. Крайний правый барабанчик показывает пробег автомобиля в сотнях метров, следующий барабанчик – в километрах, и так далее.

***



Электрический привод спидометра

Механический привод спидометра из-за невозможности передавать вращение на расстояние более 3,5 м, а также из-за неравномерности вращения вала и его быстрого изнашивания все чаще уступает место электрическому приводу (рис. 1, б).

В качестве датчика привода используется электрический трехфазный генератор с ротором в виде постоянного магнита. Статор датчика имеет три обмотки, расположенные под углом 120˚ и соединенные звездой.
Импульсы, возникающие в статоре при вращении ротора датчика, передаются по электрическим проводам на электродвигатель, установленный в корпусе указателя спидометра и соединенный с указателем скорости и счетным узлом.
В корпусе спидометра также находится электронный блок управления, собранный на печатной плате, который управляет работой электродвигателя.
Конструкция и работа указателя скорости и счетчика суммарного пути аналогична спидометру с механическим приводом.

Электрический датчик привода спидометра, устанавливаемый на автомобилях марки «КамАЗ» имеет такую же конструкцию, как и датчик привода тахометра (указателя частоты вращения коленчатого вала двигателя).

Один из недостатков электрического привода спидометров, устанавливаемых на автомобили с дизельными двигателями (например, автомобиль КамАЗ) заключается в том, что при выключении зажигания во время движения автомобиля спидометр и счетчик пройденного пути перестают функционировать. Дизельный двигатель способен работать при выключенном зажигании, поэтому автомобиль может двигаться. Это дает возможность не учитывать часть пробега недобросовестным наемным водителям, совершающим «левые» рейсы.
В этом плане механический привод тоже имеет существенный недостаток – при движении автомобиля задним ходом счетчик пройденного пути будет отматывать показания в обратную сторону. Для автомобилей, которые во время выполнения транспортной работы часто используют задний ход, приходится учитывать этот нюанс.

При оценивании точности показаний спидометра и счетчика пройденного пути следует учитывать влияние на эти показатели состояния шин колес автомобиля, а также давление в них. Если на автомобиле установлены нештатные шины большего или меньшего диаметра, а также при значительном износе шин, либо при недостаточном давлении в шинах, показания приборов будут иметь существенную погрешность.

Подробнее с устройством и работой автомобильных спидометров и тахометров можно ознакомиться здесь.

***

Гидромеханическая коробка передач



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Спидометр. Виды и неисправности. Погрешности и особенности

Спидометр – это измерительный прибор, предназначенный для определения скорости колесного транспортного средства. Он устанавливается на легковые и грузовые автомобили, мотоциклы, велосипеды, квадроциклы и прочую технику. Его наличие является обязательным на большинстве видов транспортных средств, что объясняется необходимостью соблюдения лимитов скорости, установленных правилами дорожного движения. Циферблат спидометра может показывать скорость в милях или километрах в час.

Истории появления

Устройство является сравнительно новым изобретением, которое впервые было установлено на колесное транспортное средство в 1901 году. Изначально его ставили на легковые автомобили в качестве дополнительной опции, которая была необязательной. Однако с совершенствованием правил дорожного движения наличие такого оборудования стало необходимостью.

На начальном этапе развития спидометров наиболее востребованным вариантом стало изобретение Николы Теслы. В 1916 году он собрал довольно точное механическое устройство, которое применялось в автомобильной промышленности более 30 лет. Постепенно для определения скорости движения автотранспорта применялись различные подходы, в результате чего появились механические устройства стрелочного, барабанного и ленточного типа. Последними появились электронные спидометры, отличающиеся большей надежностью и точностью.

Виды конструкции спидометров

Наиболее распространенными конструкциями спидометров являются:

• Механические.
• Электромеханические.
• Электронные.

Каждый тип наделен своими достоинствами и недостатками, кроме этого они кардинально отличаются между собой по принципу работы. Несмотря на разный подход, все они позволяют определить фактическую скорость движения колесного транспортного средства.

Для корректной работы спидометра любого типа необходимо соблюдение определенных условий, в частности прямой зависимости показателя точности к диаметру колес. В связи с этим при модернизации транспорта, когда вместо колес стандартного диаметра устанавливается другой, фактические параметры скорости изменяются. При этом устройство по-прежнему будет вести расчет скорости по показателю диаметра старых колес.

Механический

Самым первым и наиболее распространенным в мире является механический спидометр. Такие устройства имеют механические детали, которые посредством различных способов передают количество оборотов контрольного колеса автомобиля на считывающий узел. Каждый оборот соответствует расстоянию, которое проходит транспорт в определенный промежуток времени. В сердце устройства лежит магнитный скоростной узел со стрелкой, указывающей на циферблате показания скорости. Имеющаяся в приборе стрелка отодвигается по шкале в зависимости от частоты вращения механизма с магнитом. Сам механизм приводится в движение с помощью небольшого вала.

Слабостью механического устройства является гибкий вал, который и вращает магнит. Данная часть механизма поддается механическому трению и износу, поэтому после перетирания троса стрелка на приборной панели не двигается. При выполнении его замены очень важно не допустить загрязнение новой детали, поэтому весь узел, идущий от колеса, нужно прочистить, для предотвращения абразивного трения. Также недостатком механических спидометров является довольно серьезная погрешность.

В механическом спидометре имеется встроенный барабан счетчик (одометр) с червячным приводом, который вычисляет пройденное расстояние, показывая фактический пробег транспортного средства.  Информация о данном показателе является необходимой для определения фактического износа транспортного средства, что важно для выполнения своевременной плановой замены различных расходных материалов.

Электромеханический спидометр

Устройство данного класса оснащается электромеханическими датчиками. Такие приборы имеют классический циферблат со шкалой. В зависимости от частоты вращения колеса автомобиля, или другого транспортного средства, стрелка отодвигается на определенный угол, указывая на фактическую скорость. В качестве считывающего механизма для определения скорости применяются различные датчики. Они могут работать по импульсному, индукционному или комбинированному типу. Такие устройства передают сигнал, а не механическое движение. По факту использования такого способа определения скорости исключает наличие троса, который поддается сильному механическому износу. Такие устройства имеют достаточно простую конструкцию, поэтому при необходимости могут ремонтироваться без помощи сервисного центра.

Электронные спидометры

Практически на всех современных автомобилях устанавливается исключительно электронный спидометр. Отличительной чертой такого оборудования является присутствие полностью цифрового одометра. Для удобства показатель скорости выводится на стрелочный циферблат, но также встречаются варианты с использованием цифровой индикации. Устройство данного класса лишено механической связующей, расположенной между приборной панелью и вторичным валом.

Для установки на электронный спидометр применяется 2 типа датчиков:

1. Оптоэлектронный.
2. Бестросовый.

Последний оснащается многополюсным магнитом, вращающимся с аналогичной частотой, что и ведущий вал. В результате создается изменяемое магнитное поле, которое напрямую влияет на специальный чувствительный элемент, принимающий текущие колебания импульсов. Их частота воспринимается спидометром, и переводится в определенный показатель скорости. В результате стрелка циферблата отодвигается под нужный угол, указывающий на цифру отображающую фактическое ускорение.

Оптоэлектронный спидометр имеет в своей конструкции фотопрерыватель и трос.  Первый создает электрический импульс, который напрямую связан с фактической частотой вращения троса. Остальная часть механизма полностью соответствует спидометрам электромеханического типа.

Уровень погрешности спидометра

Спидометры являются несовершенными механизмами, которые всегда имеют определенную погрешность. На старых автомобилях, где используется прибор механического типа, уровень погрешности доходит до 10%. Немного меньшая неточность измерения наблюдается и на новых приборах. По мере износа механизма фактическая погрешность только увеличивается.

Чтобы предотвратить фактические нарушения водителем транспортного средства верхнего предела ограничение скорости, даже на современную технику устанавливают спидометры с изначально завышенными показателями скорости. Уровень завышения составляет примерно 4-5%. Таким образом, во время движения с ускорением 120 км/ч на спидометре, по факту транспортное средство едет с ускорением 110-114 км/час. Такой способ компенсации скорости спидометра продиктован необходимостью безопасности.

Фактический уровень погрешности спидометра зависит от скорости движения транспортного средства. Считается нормой, если при ускорении 200 км/ч погрешность составит 10%. Так, при движении транспортного средства со скоростью 60 км/ч скорость определяется практически без погрешности. Чем выше ускорение, тем больше уровень отклонения скорости на спидометре от реального показателя.

Чтобы спидометр работал с минимальной погрешностью, очень важно, чтобы диаметр колес автомобиля постоянно оставался одинаковым. Это невозможно, поскольку даже после установки новой резины размер колес увеличивается как минимум на несколько миллиметров. По мере эксплуатации шин они стираются, поэтому становятся меньше. В результате на уменьшенных колесах показатель на спидометре отклоняется от реального. По факту двигаясь на затертых шинах фактическая скорость, показанная на спидометре, и реальная отличаются на несколько процентов. Это с учетом изначально заниженных показателей с завода дает весьма ощутимую неточность. Весьма точно определить ее уровень можно сравнив показатели на спидометре и GPS навигаторе.

Определение неисправности спидометра

Со временем спидометр начинает работать менее точно, даже если является электронным и не имеет столь большого количества трущихся частей, как простейшие механические устройства. Показателем износа прибора являются резкие колебания стрелки во время движения. Если она дергается, то это говорит о сбоях в электронной части, плохом контакте проводки или растяжении тросика. В таком случае возникает необходимость замены изношенных деталей.

Также распространенным явлением, особенно у спидометров на автомобилях попавших в ДТП, является замирание стрелки. Дело в том, что при возникновении дорожно-транспортного происшествия происходит резкая остановка. Как следствие стрелка теряет связь с источником питания или ее механизмом. В результате поврежденные части спидометра не могут возвращать стрелку к нулевому положению. После остановки она остается на том показателе скорости, при котором случилась авария. В большинстве подобных случаев прибор нуждается в полной замене. Такой проблеме подвержены устройства всех типов.

Показатели спидометра довольно часто не соответствуют действительности, и значительно превышают изначальную погрешность, заложенную производителем. Поэтому все устройства нуждается в периодической диагностике в СТО. При условии езды в пределах средней допустимой скорости, точность спидометра не является важной, поэтому прибор вполне может работать с погрешностью.

Похожие темы:

Спидометр принцип работы. Для изготовления электронного спидометра собственноручно, вам понадобится. Как работает механический спидометр?

Причин, по которым водителю необходимо контролировать скорость автомобиля, несколько. Основная – ограничения скорости на дорогах общего пользования. Так как допустимая скорость движения по тем или иным дорогам бывает разной, то приходится все время сверяться с показаниями спидометра. Есть и еще один нюанс. В комплект спидометра входит счетный узел, показывающий расстояние, пройденное автомобилем за все время. Называется он – одометр. Благодаря ему, можно точно определить наступление момента, когда нужно менять, к примеру, фильтры или масло. Информация о пробеге также является не последним фактором при покупке подержанного авто. Кроме того одометр может показывать и промежуточные данные о пройденных километрах. На автомобилях, которые не оснащены бортовым компьютером, такая функция одометра удобна для расчета расхода топлива, или для того чтобы засечь расстояние, скажем, от работы до дома.Художник и изобретатель Леонардо до Винчи в 1500 году создал эскиз прибора, который мог определять скорость движения экипажа. Но прошло порядка трехсот лет, прежде чем подобный механизм стали использовать для измерения скорости паровозов.Изобретение же автомобильного спидометра приписывают инженеру Отто Шульцу. Появление устройства датируется 1902 годом. Считается, что первой автомобильной компанией, которая стала устанавливать спидометры на , была Oldsmobile. Как и любое другое хоть сколько-нибудь сложное новое устройство, спидометр стоил дорого и в штатную комплектацию не входил. Тем не менее, вскоре наличие спидометра стало обязательным условием эксплуатации автомобиля. Большинство моделей автомобилей оборудовались сразу двумя спидометрами: маленьким и большим. Второй нужен был для того, чтобы полицейский мог рассмотреть на нем скорость проезжающей мимо машины.Принцип работы спидометров остается практически неизменным на протяжении ста лет. За это время менялся лишь механизм самого индикатора. Так, одно время были популярны ленточные спидометры. Вместо привычной сегодня стрелки, в горизонтальном окошке с делениями перемещалась лента. Такие спидометры были особенно популярны в Америке и Японии в 60-70 годах. Устройства такого типа можно было встретить и на советских автомобилях, к примеру, на Газ 24. Существовали и так называемые барабанные спидометры. Они стояли на многих довоенных автомобилях различных компаний. Скорость в них отображалась благодаря крутящемуся барабану с нанесенными на него цифрами.Все это о механических спидометрах, цифровые же появились сравнительно недавно – в 1993 году.

Устройство и принцип действия1

Спидометры бывают двух типов: механические и электронные. Если первые снабжаются механическим индикатором, вроде стрелки, то вторые, могут вместо этого иметь индикатор электронный – цифры на дисплее. Остановимся отдельно на устройстве и принципах работы каждого типа.

Наиболее популярный тип механического спидометра – магнитоиндукционный. Он включает в себя два механизма: скоростной и счетный. Первый состоит из троса (гибкий вал), магнитного диска, катушки и пружины. Трос соединен с датчиком, расположенным на валу коробки передач. Датчик преобразует движение вала во вращение троса. Вращаясь, трос раскручивает магнитный диск. Сверху диска расположена вращающаяся катушка с осью. Движение диска создает магнитный поток, который возбуждает в свою очередь токи в катушке. В связи с этим воздействием катушка тоже начинает крутиться вслед за диском. Пружина ограничивает ее поворот углом, зависящим от скорости вращения диска. Пружина имеет определенную настроенную жесткость, от чего зависит точность спидометра. На конце вращающейся вместе с катушкой оси закреплена стрелка спидометра.

Счетный узел сп

3.3Спидометр

Спидометр — прибор, показывающий скорость движения автомобиля

Назначение

Причин, по которым водителю необходимо контролировать скорость автомобиля, несколько. Основная – ограничения скорости на дорогах общего пользования. Так как допустимая скорость движения по тем или иным дорогам бывает разной, то приходится все время сверяться с показаниями спидометра. Есть и еще один нюанс. В комплект спидометра входит счетный узел, показывающий расстояние, пройденное автомобилем за все время. Называется он – одометр. Благодаря ему, можно точно определить наступление момента, когда нужно менять, к примеру, фильтры или масло. Информация о пробеге также является не последним фактором при покупке подержанного авто. Кроме того одометр может показывать и промежуточные данные о пройденных километрах. На автомобилях, которые не оснащены бортовым компьютером, такая функция одометра удобна для расчета расхода топлива, или для того чтобы засечь расстояние, скажем, от работы до дома.   

Художник и изобретатель Леонардо до Винчи в 1500 году создал эскиз прибора, который мог определять скорость движения экипажа.  Но прошло порядка трехсот лет, прежде чем подобный механизм стали использовать для измерения скорости паровозов.

Изобретение же автомобильного спидометра приписывают инженеру Отто Шульцу. Появление устройства датируется 1902 годом. Считается, что первой автомобильной компанией, которая стала устанавливать спидометры наприборную панель, была Oldsmobile. Как и любое другое хоть сколько-нибудь сложное новое устройство, спидометр стоил дорого и в штатную комплектацию не входил . Тем не менее, вскоре наличие спидометра стало обязательным условием эксплуатации автомобиля. Большинство моделей автомобилей оборудовались сразу двумя спидометрами: маленьким и большим. Второй нужен был для того, чтобы полицейский мог рассмотреть на нем скорость проезжающей мимо машины.

Принцип работы спидометров остается практически неизменным на протяжении ста лет. За это время менялся лишь механизм самого индикатора. Так, одно время были популярны ленточные спидометры. Вместо привычной сегодня стрелки, в горизонтальном окошке с делениями перемещалась лента. Такие спидометры были особенно популярны в Америке и Японии в 60-70 годах. Устройства такого типа можно было встретить и на советских автомобилях, к примеру, на Газ 24. Существовали и так называемые барабанные спидометры. Они стояли на многих довоенных автомобилях различных компаний. Скорость в них отображалась благодаря крутящемуся барабану с нанесенными на него цифрами.

Все это о механических спидометрах, цифровые же появились сравнительно недавно – в 1993 году .

Устройство и принцип действия

Спидометры бывают двух типов: механические и электронные. Если первые снабжаются механическим индикатором, вроде стрелки, то вторые, могут вместо этого иметь индикатор электронный – цифры на дисплее . Остановимся отдельно на устройстве и принципах работы каждого типа.

Наиболее популярный тип механического спидометра – магтиноиндукционный. Он включает в себя два механизма: скоростной и счетный.  Первый состоит из  троса (гибкий вал), магнитного диска, катушки и пружины. Трос соединен с датчиком, расположенным на валу коробки передач. Датчик преобразует движение вала во вращение троса. Вращаясь, трос раскручивает магнитный диск. Сверху диска расположена вращающаяся катушка с осью.  Движение диска создает магнитный поток, который возбуждает в свою очередь токи в катушке. В связи с этим воздействием катушка тоже начинает крутиться вслед за диском. Пружина ограничивает ее поворот углом, зависящим от скорости вращения диска. Пружина имеет определенную настроенную жесткость, от чего зависит точность спидометра. На конце вращающейся вместе с катушкой оси закреплена стрелка спидометра.

Счетный узел спидометра также имеет привод в виде троса. Сам счетчик представляет собой несколько барабанов, которые последовательно соединяются зубчатой передачей. Благодаря этому, на десять поворотов первого барабана, приходится один поворот следующего за ним, и так далее. Обычно для счетчика используется пять барабанов. Таким образом, его максимальный показатель будет равен 99 999. По достижении этой цифры счетчик обнуляется.

Электронный спидометр внешне никак не отличается от механического. Но в отличие от него, датчик скорости в электронном спидометре уже не крутит гибкий вал, а передает электрические импульсы, повинуясь которым стрелка прибора поворачивается. Движение стрелки зависит от количества полученных за единицу времени импульсов.

Одометр в этом случае устроен таким же образом, за исключением того, что барабаны приводятся в движение маленьким электрическим мотором. 

Корректор спидометра с функцией накрутки пробега и включения дневных ходовых огней.

Даже незначительный тюнинг ходовой части (трансмиссии) автомобиля приводит к нарушению правильности показаний спидометра и одометра из-за изменяющегося передаточного числа трансмиссии. Более радикальные изменения, как, например, смена главной пары моста, вообще делают спидометр бесполезным, т.к. он начинает «врать» на десятки км/ч в ту или иную сторону. Данный корректор спидометра разработан для исправления сигнала датчика скорости таким образом, чтобы штатный спидометр показывал верную скорость.

!Если есть глюки при работе (взмах стрелки, дрожание и т.п.), обновите прошивку до 8.1 или T2.1 в этом архиве!

Типовой датчик скорости, показания которого используют электронные спидометры и одометры, генерирует импульсы при вращении. Обычно это 600 или 1024 импульса на километр пути, но возможны и другие варианты. Если мы увеличили размерность резины, то на километр может генерироваться уже, к примеру, 930 импульсов вместо 1024, и спидометр покажет меньшую скорость, а одометр занизит пробег.

Таким образом, чтобы «вылечить» путевые приборы тюнингованного автомобиля, нужно измерить период входящего сигнала, умножить его на поправочный коэффициент и сформировать «правильный» сигнал, имитирующий сигнал датчика.

Схема корректора спидометра показана на рис. 1. Первая версия устройства разработана в далёком 2006 году и с тех пор претерпела 8 модификаций. Корректор спидометра повторило более тысячи человек (это только известные мне — писавшие вопросы и благодарности). В статье рассмотрена крайняя версия устройства.

 

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная корректора спидометра.

 

Корректор спидометра включается в разрыв провода, идущего от датчика скорости, установленного на коробке передач автомобиля. На вход прибора подаётся сигнал с части провода, идущего к датчику, выход же подключается к части провода, уходящему в приборную панель автомобиля:

Рис. 2. Схема подключения корректора.

 

Принцип работы.

Для измерения частоты входящих импульсов используется встроенный в DD1 16-и битный таймер Т1 и прерывание INT1. Таймер считает в цикле от 0 до 65535 и далее снова с 0. Каждый отрицательный перепад (1-0) на входе 7 (PD3) DD1 вызывает срабатывание прерывания INT1, в котором запоминается мгновенное значение таймера. Каждое второе срабатывание прерывания, дополнительно, вызывает вычисление периода импульса как разницу значений таймера в момент первого (Start_Time) и второго (Stop_Time) срабатывания прерывания. Полученное значение периода умножается на заранее записанный в энергонезависимую память DD1 поправочный коэффициент и результат запоминается в оперативной памяти DD1 в переменной Timing.

Для формирования выходных импульсов используется тот же самый таймер Т1 и прерывание COMPA. Это прерывание возникает при совпадении мгновенного значения таймера со значением в регистре сравнения OCR1A. В прерывании происходит инвертирование состояния вывода 8 (PD4) DD1 и вычисление следующего значения OCR1A. Это значение получается суммированием текущего значения OCR1A с рассчитанным в предыдущем прерывании значением Timing.

Таким образом, если частота входных импульсов превосходит необходимую частоту выходных импульсов (прибор работает на понижение), значение переменной Timing будет обновляться чаще возникновения прерывания COMPA. В противном случае (если прибор работает на повышение) прерывание COMPA может использовать несколько раз одно и то же значение Timing, прежде чем оно будет пересчитано. В обоих случаях переменная Timing будет всегда содержать некоторое значение и генерация выходных импульсов не будет прервана. За счёт этого прибор может работать при любом соотношении частот входных и выходных импульсов, как на понижение, так и на повышение показаний датчика.

Чтобы исключить «залипание» показаний приборов в случае внезапного прекращения поступления импульсов от датчика (при экстренном торможении или движении в пробке) в микроконтроллере DD1 задействован восьмибитный таймер Т0. Период счёта таймера равен 2 секундам. При каждом возникновении прерывания INT1 происходит обнуление этого таймера, не дающее ему досчитать до максимального значения. Если же таймер досчитает до максимума, он вызовет прерывание TIM0_OVF, в котором произойдёт запрещение генерации выходных импульсов, пока не поступит хотя бы один импульс на вход 7 (PD3) DD1.

За счёт использования единого эталона времени – таймера Т1 – для измерения частоты входящих импульсов и для генерации выходных импульсов, соотношение частот входных и выходных импульсов строго определено поправочным коэффициентом и ничем более. Это свойство используется для сохранения точности прибора во всём диапазоне скоростей автомобиля. Дело в том, что любой таймер микроконтроллера DD1 тактируется от тактовой часты ядра через внутренний настраиваемый делитель. При частоте ядра 16 МГц и коэффициенте деления 1024 частота тактирования таймера составит 15625 Гц, а при коэффициенте 64 – 250 кГц. Время цикла заполнения таймера до значения 65535 составит 4,2 сек и 0,26 сек соответственно. Первый диапазон используется для скоростей до 40 км/ч, второй – для скоростей от 40 до 200 км/ч. Переключение происходит автоматически. Ошибка показаний спидометра в этом случае не превышает 0,5 км/ч в диапазоне скоростей 1…90 км/ч и возрастает до 5 км/ч на скоростях более 200 км/ч.

Выходные импульсы от датчика скорости поступают на вход PD3 микроконтроллера DD1 через формирующую сигнал цепь R1R4C1VD2. R4 является подтяжкой для открытого коллектора выходного каскада датчика скорости, цепь R1С1 фильтрует высокочастотные помехи, VD2 ограничивает напряжение импульсов до безопасного для DD1 уровня 5 вольт. Выходной каскад корректора построен на MOSFET транзисторе VT2. Резистор R9 необходим для защиты DD1 в случае пробоя VT2 и его номинал должен быть не менее 100 ом. Для защиты VT2 от высоковольтных импульсов бортсети автомобиля необходима установка внешнего стабилитрона VD3 на напряжение 20-22 В. На транзисторе VT1 и элементах VD1R2R3R5 собран преобразователь уровней двуполярного сигнала интерфейса RS-232 напряжением ±12 В в однополярный ТТЛ сигнал, воспринимаемый DD1. RC цепь R8C3 необходима для формирования импульса сброса при включении питания DD1, а цепь R6C2 подавляет помехи и дребезг, поступающие от кнопки SB1. Диод VD5 защищает корректор от подключения напряжения питания неправильной полярности, а цепь R10C9VD4C8 фильтрует помехи по питанию и ограничивает высоковольтные всплески (вызываемые работой системы зажигания) до безопасного для DA1 уровня.

Транзистор VT3 служит для управления дневными ходовыми огнями (ДХО или DRL). При начале движения, а именно появлении первых робких импульсов от датчика, транзистор немедленно открывается и подключённое к нему реле активирует ходовые огни. Это могут быть светодиодные фонари, противотуманки или ближний свет фар. Транзистор «тянет» любое стандартное автомобильное реле. После остановки автомобиля прибор гасит ходовые огни спустя примерно 45 секунд стоянки. Это позволяет не светить в атмосферу на стоянке и при прогреве, давая аккумулятору подзарядиться, а также не моргать светом в пробках.

Детали и конструкция.

Все детали корректора спидометра (кроме конденсаторов С1-С6, С9) — выводные, для монтажа в отверстия. Конденсаторы С1-С6, С9 использованы в SMD исполнении размерности 0805. Конденсаторы С5 и С6 с NPO диэлектриком, остальные с X7R. Конденсаторы С1, C8, C9 на напряжение не ниже 30 В, остальные — не ниже 6,3 В. Микросхема DA1 фирмы ST в корпусе ТО-220 без радиатора охлаждения. Транзистор VT2 – в корпусе SOT-23. Кварцевый резонатор ZQ1 в корпусе HC-49. Разъём Х3 типа IDC-10MS, остальные – типа WF-2.

Диод VD1 может быть заменён любым маломощьным кремниевым диодом, например КД522. Диод VD5 – на КД212А или аналогичный с током не менее 100 мА. Стабилитроны VD2, VD3, VD4 заменяемы любыми стабилитронами мощностью не менее 0,5 Вт и напряжениями стабилизации 4,7 и 22В соответственно. В качестве транзистора VT1 подойдёт любой кремниевый npn транзистор (например, КТ315, КТ3102), а в качестве VT2 – любой MOSFET управляемый ТТЛ уровнем и напряжением С-И не менее 20В. Т.к. IRLML2402 исчезает из продажи, его можно заменить более современным IRLML2502. VT3 заменим на любой силовой транзистор типа КТ815Г или аналогичный. Микросхема DA1 может быть заменена любым параметрическим стабилизатором на 5 В с током стабилизации не менее 100 мА, например 7805, S7805, КРЕН5А. Но надо убедиться, что максимальное входное напряжение стабилизатора не менее 25 В и установить VD4 напряжением стабилизации на 3-4 В ниже этого значения. Для L7805 макс. входное напряжение составляет 35 В.

Корректор спидометра рассчитан на установку в автомобили с напряжением в бортсети 12В и подключается после замка зажигания. Все детали (кроме кнопки SB1 и светодиода HL1) монтируются на печатной плате размерами 45*65 мм, которая помещается в пластиковый корпус размерами не менее 50*70*20 мм. Его закрепляют в салоне под торпедо. Светодиод и кнопку (или кнопку со встроенным светодиодом) закрепляют в удобном месте на торпедо. Второй контакт светодиода и кнопки может быть соединён с корпусом автомобиля в любом месте.

 

Рис. 3. Печатная плата корректора спидометра.

Рис. 4. Внешний вид собранного корректора спидометра.

Программирование микроконтроллера.

Для программирования МК корректора спидометра подойдёт любой ISP программатор с поддержкой минимальной скорости программирования не выше 125 кГц. Дело в том, что с завода МК поставляются с включённым внутренним RC генератором на 500 кГц, а скорость программирования не может превышать 1/4 тактовой частоты. Для переключения тактирования на внешний резонатор необходимо перепрограммировать Fuse-биты CKSEL1..3 и CKDIV8. По умолчанию их состояние 100 и 0 соответственно (следует помнить, что у AVR термин «запрограммирован» означает состояние бита «0»). Для переключения на внешний резонатор частотой 16 МГц необходимо перевести их в состояние 111 и 1 соответственно. Значения остальных Fuse-битов менять не надо.

Внимание! Установка Fuse-битов CKSEL1..3 в состояние 000 приведёт к переключению МК на внешний тактовый генератор и сделает невозможным программирование или изменение Fuse-битов без подключения внешнего источника тактовой частоты! Некоторые программаторы отображают запрограммированный бит как «1». Убедитесь в правильности выбора состояния битов в вашем программаторе перед их программированием! Например, считав их и посмотрев, как они отобразились ПО программатора.

 

Рис. 5. Таблица fuse битов в окне программатора ASISP — так должно быть!

 

Прошивка микроконтроллера состоит из двух частей: для Flash и Eeprom памяти. В микроконтроллер должны быть прошиты оба файла, они, а также исходники прошивки и плата находятся в архиве odometr_data

Управление устройством и режимы работы.

Собранное из исправных деталей и корректно запрограммированное устройство работает сразу и наладки не требует, за исключением ввода поправочного коэффициента (по умолчанию задан коэффициент 1,2). Возможны два способа введения коэффициента: с компьютера через кабель или путём самокалибровки. [метод самокалибровки удалён из поздних версий прошивок, т.к. работоспособен лишь на ограниченной номенктатуре авто и не является универсальным, таким образом, пользуемся ТОЛЬКО загрузкой через кабель] В первом случае необходимо заранее, вручную (например, по показаниям образцовых приборов) рассчитать коэффициент и загрузить в корректор спидометра с помощью программы Data_Sender. При этом коэффициент должен находиться в диапазоне от 0,3 до 3 (хотя известны случаи ввода через программатор коэффициентов от 0,1 до 8 и прибор работал).

Во втором случае корректор спидометра сам рассчитывает коэффициент прямо на автомобиле. Способ, а так же тип датчика, задаётся двумя джамперами, которые устанавливаются на разъёме программирования X3 (рис. 6) и замыкают на землю выводы 19 или 18 DD1. Для программирования корректора спидометра использован стандартный для программаторов фирмы Atmel штыревой 10-и контактный разъём с шагом 2,54 мм. В силу цоколёвки разъёма, контакты 8 и 10, соединённые с выводами 19 и 18 DD1, находятся напротив контактов 7 и 9, соединённых с землёй. После программирования DD1 на выводах 19 и 18 программно подключаются внутренние подтяжки к питанию и эти выводы удобно использовать для задания режимов работы корректора.

Рис. 6. Вид сверху разъёма для программирования с установленными джамперами.

Для задания поправочного коэффициента любым из способов необходимо сначала ввести корректор спидометра в режим калибровки. Для этого требуется удерживая нажатой кнопку SB1 включить питание корректора (от внешнего блока питания или повернуть ключ в замке зажигания, если корректор на автомобиле). В момент включения питания корректор проверяет нажатие на кнопку SB1. Если удерживать кнопку нажатой более 2 с, светодиод HL1 включается и корректор спидометра входит в режим калибровки, если же кнопка не была нажата, корректор входит в обычный режим работы.

После отпускания кнопки светодиод остаётся включённым, индицируя готовность к проведению калибровки. Если джампер 2 установлен (вывод 19 DD1 соединён с GND), коэффициент загружается в корректор через COM порт компьютера с помощью кабеля. Если джампера 2 нет, калибровка проводится вычислением коэффициента по заданной скорости. В этом случае необходимо задать тип установленного на автомобиле датчика – на 6 или 10 импульсов. Для этого служит джампер 1. Если он установлен (вывод 18 DD1 соединён с GND) прибор рассчитывает поправку для 6 имп. датчика. Если джампера нет — для 10 имп. датчика. Джамперы должны быть установлены на разъём до включения питания. В обычном режиме работы (не в режиме калибровки) джамперы не опрашиваются программой и не влияют на работу корректора.

Для загрузки поправочного коэффициента через ПК необходим кабель, соединяющий корректор с СОМ портом компьютера. Схема кабеля показана на рисунке 7.

Рис. 7. Схема кабеля и внешний вид разъёмов.

Для подключения к COM порту компьютера используется стандартный девятиконтактный штекер ХР1 типа DB-9F, а для соединения с разъёмом Х1 корректора – двухконтактный штекер ХР2 типа HU-2. Контакт №3 (TxD) штекера DB-9F должен быть соединён с резистором R1 корректора, контакт №5 (GND) – с общим проводом.

Для загрузки поправочного коэффициента через кабель необходимо соединить кабелем корректор и ПК, включить питание корректора, открыть окно программы Data_Sender.exe и выбрать порт, к которому подключён кабель. Далее, ввести заранее рассчитанное значение коэффициента в диапазоне 0,3..3,0 в окно программы и нажать кнопку «послать». Если порт открыт успешно и данные переданы, программа не выдаст предупреждений, а светодиод HL1 корректора спидометра ответит тремя короткими вспышками. Новый поправочный коэффициент будет записан в энергонезависимую память DD1. В противном случае старый коэффициент не будет перезаписан.

Накрутка пробега или тест.

Если при включённом зажигании нажать и удерживать 4 сек. кнопку SB1, корректор спидометра перейдёт в режим теста — начнёт генерировать сигнал, примерно соответствующий скорости 60 км/ч на типовом автомобиле. Этот режим можно использовать как тест работоспособности прибора, а также для накрутки пробега, т.к. приборная панель будет «думать» что авто движется и считать пробег.

———

По техническим вопросам писать на

Похожие записи

Принцип работы

• Ресурс исследования
• Исследовать
  • Искусство и гуманитарные науки
  • Бизнес
  • Инженерная технология
  • Иностранный язык
  • История
  • Математика
  • Наука
  • Социальная наука

  Лучшие подкатегории

  • Продвинутая математика
  • Алгебра
  • Базовая математика
  • Исчисление
  • Геометрия
  • Линейная алгебра
  • Предалгебра
  • Предварительный расчет
  • Статистика и вероятность
  • Тригонометрия
  • другое →

  Лучшие подкатегории

  • Астрономия
  • Астрофизика
  • Биология
  • Химия
  • Науки о Земле
  • Наука об окружающей среде
  • Науки о здоровье
  • Физика
  • другое →

  Лучшие подкатегории

  • Антропология
  • Закон
  • Политология
  • Психология
  • Социология
  • другое →

  Лучшие подкатегории

  • Бухгалтерский учет
  • Экономика
  • Финансы
  • Менеджмент
  • другое →

  Лучшие подкатегории

  • Аэрокосмическая техника
  • Биоинженерия
  • Химическая инженерия
  • Гражданское строительство
  • Компьютерные науки
  • Электротехника
  • Промышленное проектирование
  • Машиностроение
  • Веб-дизайн
  • другое →

Двигатели переменного тока | Принцип работы | Ресурсы для инженеров

Универсальные моторы

Универсальный двигатель — это однофазный последовательный двигатель, который может работать как от переменного (ac), так и от постоянного (dc) тока, причем характеристики одинаковы как для переменного, так и для постоянного тока.Обмотки возбуждения последовательных двигателей соединены последовательно с обмотками якоря

.
Основные принципы Universal Motors

Областями электрического проектирования универсального двигателя являются магнитная цепь, обмотки возбуждения и якоря, коммутатор и щетки, изоляция и система охлаждения.

Процесс коммутации универсальных двигателей

Тактико-технические характеристики универсальных двигателей

Двигатели с экранированными полюсами

Двигатель с экранированными полюсами — это однофазный асинхронный двигатель переменного тока.Вспомогательная обмотка, состоящая из медного кольца, называется затеняющей катушкой. Ток в этой катушке задерживает фазу магнитного потока в этой части полюса, чтобы обеспечить вращающееся магнитное поле. Направление вращения — от незатененной стороны к закрашенному кольцу.

Основные принципы двигателя с экранированными полюсами

• Это устройство затеняющих катушек (кольцо) смещает ось затененных полюсов от оси основных полюсов
• Когда питание подается на статор, магнитный поток в основной части полюса индуцирует напряжение в затеняющей катушке, которая действует как вторичная обмотка трансформатора.
• Поскольку ток во вторичной обмотке трансформатора не в фазе с током в первичной обмотке.
• Ток в экранирующей катушке не в фазе с током в основной обмотке возбуждения.
• Таким образом, поток затеняющего полюса не совпадает по фазе с потоком основного полюса.

Вращающееся поле двигателя с экранированными полюсами

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели переменного тока — это электродвигатели с постоянной скоростью, которые работают синхронно с частотой сети.Скорость синхронного двигателя определяется количеством пар полюсов и всегда является соотношением частоты сети.

• Статор снабжен двумя простыми катушками, которые можно напрямую подключить к сети.
• Ротор состоит из цилиндрического постоянного двухполюсного магнита, диаметрально намагниченного.

Основные принципы синхронных двигателей

Скорость электронов | IOPSpark

Электрон

Квантовая и ядерная

Скорость электронов

Методические указания для 14-16

В электронной пушке электроны выкипают с поверхности горячей металлической пластины.Они покидают пластину с очень малой скоростью, а затем электрическое поле ускоряет их по направлению к аноду. См. Инструкцию

.

Электронные пушки

Вы можете рассчитать скорость электронов, подумав об изменениях энергии в системе.

Каждый электрон имеет заряд e кулонов, а разность потенциалов между нитью накала и анодом составляет В вольт.

Энергия, передаваемая каждому кулону заряда, составляет В джоулей.

Итак, энергия, переданная электронам, равна e V джоулей.

Электроны приобретают кинетическую энергию. В отличие от электронов в проводе, этим электронам не во что удариться, не к чему передать энергию, когда они движутся к аноду. Таким образом, каждый электрон приобретает кинетическую энергию, равную количеству энергии, переданной электрически.

Электрон стартует из состояния покоя (достаточно близкого), поэтому полученная кинетическая энергия определяется как ½ m v ² , где m — его масса, а v — его скорость.

Итак, мы можем сказать, что: ½ m v ² = e V

Масса электрона м = 9 × 10 ^-31 кг

Электронный заряд e = 1,6 × 10 ^-19 C

Для электронной пушки с напряжением между катодом и анодом В = 100 В электрон будет иметь скорость примерно v = 6 × 10 ⁶ м / с. (Релятивистские эффекты не учитывались.)

После прохождения электронов через анод ускорение больше не будет.

Грубая модель представляет собой набор шариков, которые стекают по наклонной доске и врезаются в стену внизу, за исключением нескольких, которые могут удариться о щель в стене и будут продолжать движение по ровной поверхности с другой стороны стена. Наклон соответствует электрическому полю, которое мы применяем внутри пушки для ускорения электронов. Плоское основание соответствует области за анодом, где электроны движутся с постоянной скоростью.

В кинескопе телевизора есть такая же пушка, которая стреляет электронами прямо на экран в трубке.