Одометр, курвиметр и дорожное колесо
Данная статья является теоретической частью к уроку «Курвиметр из Lego EV3».
Одометр (от древнегреческого odos — дорога, metron — мера) — прибор для точного определения пройденного расстояния. Этот прибор есть в каждом автомобиле, а использовать его начали еще до нашей эры. На приборной панели автомобиля одометр выводит информацию о пройденном пути с момента схода автомобиля с конвейера. Кроме этого, с его помощью можно узнать расстояние от одного пункта до другого. Одометр можно установить даже на велосипед.
Термин «одометр» прочно закрепился за измерителями пройденного пути, установленных на транспортных средствах.
Для ручных одометров, используемых для измерения кривых линий на картах или на строительном участке, используют другие термины.
Курвиметром (с греческого curvus – изогнутый, metron — мера) называют устройство для измерения длины кривых линий на карте или схеме. Первые курвиметры для работы с картами начали использовать топографы, моряки и военные в конце 19 века. С помощью курвиметра можно определить длину извилистой реки или дороги, просчитать длину туристического маршрута от одной точки до другой.
Механический курвиметр состоит из циферблата со шкалой (может быть несколько шкал, например, для пересчета сантиметров в километры или дюймов в мили), стрелки, колесика, корпуса и ручки. Если прижать колесико к карте и вести им по нужной линии, стрелка покажет пройденный путь в сантиметрах. Если масштаб карты 1: 50 000, то останется только умножить это число на 50 000 и получим длину линии в сантиметрах. Например, 2 см на циферблате в этом масштабе дадут длину пути в 100 000 см, или 1000 метров.
Дорожное колесо, он же дорожный курвиметр (реже — мерное колесо) – ручной прибор для измерения расстояния на местности. Это устройство по сравнению с картографическим курвиметром имеет огромное колесо с длиной окружности в 1 метр.
Дорожное колесо состоит из длинной ручки (как правило, телескопической), колеса с длиной окружности 1 метр и счетчика или электронного дисплея. Механический счетчик имеет несколько колесиков. Первое колесико счетчика обычно показывает дециметры (десятки сантиметров). Далее идут колесики с метрами, десятками метров и сотнями метров.
История
В трудах древнеримских писателей Страбона и Плиния Старшего можно найти упоминание о расстояниях, которое преодолевало войско Александра Македонского (336 — 323 года царствования до н.э.) при покорении новых земель. Причем упоминаемые маршруты оказались очень точными. Скорее всего, в эти далекие от нас времена уже использовали специальные приборы, которые позволяли с небольшой погрешностью измерять пройденный путь. По некоторым источникам первое упоминание механического одометра принадлежит древнегреческому ученому Архимеду (287—212 годы жизни до н. э.).
Одометр Герона Александрийского. В труде «О диоптре» во второй половине I века нашей эры греческий математик и механик Герон Александрийский дал детальное описание устройства одометра.
Напомним, что этот выдающийся инженер изобрел прибор для определения направления на объект (диоптр), автоматические двери, автоматический театр кукол, самозарядный арбалет, паровую турбину (эолипил Герона). В трехтомном трактате «Механика» Герон Александрийский описал пять видов простейших механизмов: рычаг, клин, винт, ворот и блок. Герон вывел «золотое правило механики», согласно которому выигрыш в силе при использовании простых механизмов сопровождается потерей в расстоянии. В оптике сформулировал законы отражения света и принцип прямолинейного движения света, в математике – способы измерения математических фигур.
Одометр Герона Александрийского представляет собой тележку на двух колесах. Длина окружности колеса такова, что за 400 оборотов тележка проезжала римскую милю (1 римская миля или миллиатрий = 1598 м). В коробочке помещались несколько червячных передач. Сверху на диске помещались камешки, которые при обороте колеса на нужный угол падали в ящик. Подсчитав количество камней можно было узнать, какое расстояние прошла тележка.
Одометр Леонардо да Винчи (1452 — 1519) – широко известная конструкция дорожного колеса итальянского средневекового художника, скульптора, архитектора, писателя, музыканта, изобретателя и ученого. Напомним, что кисти знаменитого итальянца принадлежат картины «Мона Лиза», «Тайная вечеря» и «Витрувианский человек». Леонардо да Винчи изобрел колесцовый замок (оригинальное устройство для высекания искры в пистолете), впервые предложил схему телескопа с двумя линзами, много занимался темой летательных аппаратов, но в этом деле не добился успеха. Его рисунки в области анатомии человеческого тела намного обогнали свое время.
Леонардо да Винчи в устройстве одометра заимствовал идеи у своих предшественников — древнеримского архитектора и инженера Ветрувия и Герона Александрийского. Как и в конструкции Герона в этом приборе используются камешки для подсчета расстояния.
На верхнем рисунке мы видим два разных одометра Леонардо да Винчи. В первом случае изображена двухколесная тачка, во втором – одноколесная. Легкая одноколесная тачка подошла бы для измерения расстояния человеком, а устойчивая двухколесная – в качестве прицепа для лошадиной повозки.
С помощью многоступенчатой зубчатой передачи вращение от ведущей оси передается на горизонтальное колесо для счета. Двухколесная тачка, кстати, на ведущей оси имеет червячную передачу. В горизонтально расположенном колесе для счета имеются лунки, в которые кладут камешки.
Длина окружности колеса тачки – 1.5 метра. Каждые 6 метров (3 оборота) лунка на колесе для счета совпадает с отверстием, и камешек падает в корзину. 48 камней * 6 метров = 288 метров – такую дистанцию можно измерить без «перезарядки» инструмента.
Видео:
Вопросы:
1. От каких слов происходят термины «одометр» и «курвиметр»?
2. Какая механическая передача использовалась в одометре Герона Александрийского?
3. С помощью каких предметов в одометре Герона и Леонардо ла Винчи происходил подсчет пройденного расстояния?
4. Какая длина окружности колеса обычно используется в дорожном курвиметре?
5. Петя измерил длину туристического маршрута на карте масштабом 1:100 000 и получил 10 сантиметров на курвиметре. Какова истинная длина пути, которую должны пройти туристы?
Измерение расстояний шагами
Этот метод применяется обычно при движении по азимуту, составлении схем местности, нанесении на карту (схему) отдельных объектов и ориентиров и в других случаях. Счет шагов ведется, обычно, парами. При измерении расстоянии большой протяженности шаги более комфортно считать тройками попеременно под левую и правую ногу. После каждой сотки пар либо троек шагов делается отметка каким-либо методом и отсчет начинается опять. При переводе измеренного расстояния шагами в метры число пар либо троек шагов множат на длину одной пары либо тройки шагов.
К примеру, меж точками поворота на маршруте пройдено 254 пары шагов. Длина одной пары шагов равна 1,6 м. Пройденное расстояние составит 254* 1,6 =406,4 м.
Обычно шаг человека среднего роста равен 0,7- 0,8 м. Длину собственного шага довольно точно можно найти по формуле
где Д-длина 1-го шага в метрах
Р — рост человека в метрах.
К примеру, если рост человека 1,72 м, то длина его шага
Более точно длина шага определяется промером какого-либо ровненького линейного участка местности, к примеру дороги, протяженностью 200-300 м, который заблаговременно измеряется мерной лентой (рулеткой, дальномером и т. п.). При приближенном измерении расстояний длину пары шагов принимают равной 1,5 м.
Средняя ошибка измерения расстояний шагами зависимо от критерий движения составляет около 2-5% пройденного расстояния.
Счет шагов может производиться при помощи шагомера. Он имеет вид и размеры карманных часов. Снутри устройства помещен тяжкий молоточек, который при встряхивании опускается, а под воздействием пружины ворачивается в первоначальное положение. При всем этом пружина перескакивает по зубцам колесика, вращение которого передается на стрелки. На большой шкале циферблата стрелка указывает число единиц и 10-ов шагов, на правой малой-сотни, а на левой малой-тысячи. Шагомер подвешивают вертикально к одежке. При ходьбе вследствие колебания его механизм приходит в действие и отсчитывает каждый шаг.
Спидометр и одометр два абсолютно разных измерительных прибора, один из которых определяет мгновенную скорость движения автомобиля, а второй пробег в км или милях. Поэтому правильно говорить не «смотать спидометр», а «смотать одометр», «корректировка показаний одометра», а не «корректировка спидометра». Что такое спидометр и одометр? Разница между приборами
Одометр автомобиля: что это такое
Приборную панель современного автомобиля, конечно нельзя сравнить с приборной панелью самолета, тем не менее, она может поставить в тупик не опытного водителя. Спидометр, тахометр, одометр и другие приборы и индикаторы, безусловно, нужные и важные, все же требуют разъяснения своих функций и своего предназначения. В этой статье мы поговорим о том, что такое одометр автомобиля, какими они бывают, а так же скажем пару слов о том, как и зачем искажают показания этих приборов.
Зачем нужен одометр в машине
Основная задача одометра – показывать общий пробег автомобиля. Эта цифра важна при покупках или продажах транспортного средства.
На приборной панели можно видеть не один, а целых два одометра – один считает общий пробег, а второй – суточный. Общий обнулить нельзя, а вот суточный обнуляется очень легко.
Многие начинающие автомобилисты задают массу вопросов о том, зачем вообще считать количество пройденных автомобилем километров. Неужели это значение так важно?
Показатели одометра используются в следующих случаях:
Показания суточного одометра полезны тем, кто ездит на газе второго поколения – именно так и только так можно определить количество газа в баллоне. Также цифры будут важны тем, кто зарабатывает от пробега авто.
Что такое спидометр
Спидометр – прибор, который измеряет мгновенную скорость движения транспортного средства. Показания счетчика выводятся в км/ч (километры в час) или – в Америке – милях в час. Спидометры бывают двух типов: механические (аналоговые), цифровые. Как действует и что показывает спидометр? У заднеприводного автомобиля спидометр ведет контроль вращения вторичного вала у коробки передач, в этом случае скорость рассчитывается по нему. Соответственно, показания скорости будут зависеть от размера шины, передаточного числа редуктора с заднего моста, а также от собственной погрешности прибора. У переднеприводных автомобилей скорость измеряется при помощи привода левого колеса. К погрешности спидометра добавляется закругление дороги. Мы рассмотрели выше одометр и спидометр (разница, для чего служат, принципы действия). Узнаем теперь причины погрешностей спидометра.
Почему врет спидометр
Если рассматривать спидометр автомобиля, догадаться нетрудно, почему же он врет. Почему показывает скорость превышенную? Во-первых, водитель имеет меньше шансов нарушить скоростной режим, получить штраф. Во-вторых, если бы спидометр указывал меньшую скорость от реальной, то, скорее всего, водители бы не переставали судиться с автопроизводителями, доказывая свою невиновность в превышении скорости. Обязательно ли спидометр должен врать? Дело в том, что этому прибору сложнее всех указывать суперточные показания, ведь скорость зависит от вращения колеса, от его диаметра, а это весьма нестабильный параметр.
Погрешность спидометра при скорости в 60 км/ч очень минимальна, ее практически нет. При скорости в 110 км/ч погрешность может составлять 5-10 км/ч. Если автомобиль развивает скорость до 200 км/ч, то среднее значение погрешности может составлять до 10%. Мы ответили на ваш вопрос «что такое одометр и спидометр». Разница теперь понятна. Подведем итоги. Все вышеперечисленное дает возможность сделать следующие выводы.
Как работает одометр на автомобиле
Как выглядит механический одометр на приборной панели
Существует всего три вида одометров:
Механические одометры более чем просты. Есть трос, который соединяется с выходным валом коробки передач, есть механический счетчик с несколькими, как правило, пятью барабанами, на которые через специальный механизм передается вращение троса. На барабанах нанесены цифры, из которых и складываются показания одометра.
В электронно-механических одометрах, вращение троса фиксируется при помощи электронного счетчика. Ну а в сугубо электронных одометрах трос вообще отсутствует. Вместо этого для подсчета расстояния используют показания датчиков Холла или других электронных компонентов. При этом в случае электронного одометра показания фиксируются бортовым компьютером машины. Такие системы считаются наиболее точными и надежными, но даже в них допускается погрешность измерения в целых пять процентов.
Как выглядит электронный одометр на приборной панели
Причины искажения показаний одометра могут быть разными. Например, это пробуксовка колес, когда они вращаются, но машина стоит на месте. И хотя такие моменты составляют мизерную часть от общей работы авто, при больших значениях пробега, они могут вносить свою лепту в искажения показаний одометра.
Еще одна причина неточностей в показаниях таких приборов, это шины с размером отличным от того, на который рассчитан одометр.
Устройство и принцип работы
Принято думать, что одометр умеет считать километры пути. На самом деле устройство замеряет количество оборотов колес авто при его движения. Наверное, каждый мог наблюдать разный пробег при одном и том же расстоянии, но при разных диаметрах колес.
Одометр устроен следующим образом:
Само по себе устройство может быть механическим либо электронным. Колесо на каждый километр способно осуществить точное количество оборотов. При этом данный показатель в разных условиях будет одинаковым. Если прибор точно знает количество оборотов на один километр, то вполне способен просчитать пройденное расстояние.
Механический одометр приводится в действие с помощью гибкого кабеля – он изготовлен из туго свернутой пружины. Зачастую, кабель находится внутри трубки из металла, которая, в свою очередь, находится в резиновом корпусе.
Для функционирования механизма кабель одной стороной подключен к выходному валу коробки передач, а обратной стороной к приборной панели. Там кабель соединен с входным валом на одометре.
Внутри механического устройства применено несколько червячных передач. В общем и целом передаточное отношение равно – 1690:1.
Входной кабель заставляет вращаться первую червячную передачу – один оборот способен провернуть шестерню лишь на один зуб. Этот же механизм заставляет вращаться и следующую передачу, которая приводит в движение следующую.
В каждом индикаторе механического типа имеется ряд шпилек, которые торчат с одной стороны. Также имеется набор из двух шпилек, которые точат уже с дугой стороны.
Когда две шпильки соединяются с шестеренкой, одни зубец попадает между шпилек и может вращаться совместно с индикатором, пока шпильки не переместятся дальше. В данном механизме работает и одна из шпилек, имеются большее число и совершает 1/10 часть приворота.
Теперь, наверное, ясно и понятно, почему когда одометр показывает между 19 999 и 20 000 цифра «2» находится где-то посередине, а не на общем уровне с остальными цифрами. Дело в том, что в устройстве используются небольшие шпильки, предотвращающие одинаковое положение всего цифрового ряда. Зачастую, для того. чтобы все цифры стали в ровный ряд, прибор должен показать 21 000.
Что касается электронных одометров современных автомобилей, то здесь все гораздо сложнее. У каждого был или есть велосипед с компьютером. Так вот на колесе такого велосипеда закреплен магнит, на неподвижной части, например, на вилке, закреплен геркон. Когда магнит проходит рядом с герконом, компьютер считает оборот колеса, а затем обновляется информация на дисплее.
В автомобиле используется система, подобная велосипедной. Конечно, магнитного датчика автовладелец на колесе не обнаружит – вместо него можно наблюдать зубчатую шестерню на выходном вале КПП. Специальный датчик считает импульсы, когда мимо него проходит зубец шестеренки.
В некоторых моделях авто можно видеть щелевое колесо и оптические датчики – такая реализация есть в компьютерной мышке. Компьютер автомобиля знает, сколько машина проедет между импульсами и на базе этих цифр обновляет показания одометра.
Одна из интересных вещей касательно современного одометра связан с тем, как данные о пробеге попадают на панель приборов. Кабеля, который был в механическом датчике, здесь совсем нет. Приборная панель получает информацию от ЭБУ через электронные цепи.
В данном случае автомобиль можно сравнить с локальной сетью. В большинстве машин применяют стандартные коммуникационные протоколы – например, SAE J1850. Благодаря им все электронные системы и устройства в автомобиле могут общаться и обмениваться данными между сбой.
ЭБУ автомобиля учитывает каждый импульс и следит за общим расстоянием, которое автомобиль прошел за время совей жизни.
Среди специалистов есть мнение, что с электронным одометром сложнее продать машину – его трудно скрутить назад. Цифры на приборной панели поменять легко, но ЭБУ, блок КПП или другие системы обмануть очень трудно.
Что измеряет одометр
Электронный одометр на приборной панели. Внизу общий пробег, вверху суточный пробег, справа кнопка для сброса суточного пробега.
Если спидометр измеряет скорость, с которой движется в данный момент автомобиль, то одометр показывает количество километров, которое проехала машина. В переводе с греческого, одо – дорога, а метр, соответственно измерять. Вот в итоге мы и получаем, такой себе «дорогомер».
Одометр считает пройденные километры на основании подсчета количества вращений колеса. Обычно у этого прибора есть два вида показаний. Общий пробег автомобиля, здесь считается каждый километр пройденный авто с момента схода ее его с конвейера, а так же, так называемый, суточный пробег. Суточным он называется весьма условно. По сути же вы нажимаете кнопку, обнуляете показания этой шкалы, после чего можете посмотреть километраж какого-либо отрезка пути, который вы проехали за какое-либо время. Ну а суточным этот показатель называют обычно таксисты, вот от них и пошло это название.
Погрешность показаний
Одометр – не точный измерительный прибор. Он имеет погрешности, как и спидометр. Сегодня существует целые стандарты этих самых погрешностей. Считается, что механический счетчик пробега имеет погрешность от 5% до 15%.
Если автомобиль эксплуатируется по большей части в жестких условиях, то погрешности могут составить и больше.
Необходимо учитывать, что датчик считает обороты колес, а значит, погрешность увеличивается за счет износа узлов и механизмов, износа шин и других систем. Также на погрешность влияет пробуксовка – машина не едет, но одометр считает.
На показания могут влиять зазоры, расслабившиеся пружины, плохое сцепление. Электромеханическая система считывает сигналы, которые ЭБУ подает в одну единицу времени.
В этом случае процент погрешности будет ничтожно мал. Но в среднем, погрешность электромеханического прибора составляет больше 5%, а погрешность электронного одометра меньше, чем 5%.
Типы устройств
На заре развития автомобилестроения на машинах ставились только механические одометры. С развитием электроники, начиная с середины прошлого века, появились электронно-механические приборы. На современных авто устанавливаются, в основном, электронные одометры и выносятся они на приборную доску, как правило, в виде отдельного табло.
Механический
Самые простые в изготовлении и надежные в эксплуатации механические приборы. В них подсчет километража осуществлялся передачей вращений шестеренки, установленной на вторичном валу коробки переключения передач (скорость его оборотов соответствует скорости вращения колес), через специальный тросик к валику с набором цифр, в блоке для спидометра. Существенным недостатком такого одометра было то, что циферки в какой-то момент заканчивались, и он обнулялся. Определить общий пробег машины, если, конечно, не записывать количество «обнулений», было невозможно. Да и при желании скрутить его показания недобросовестному владельцу тоже не составляло труда. «Грешили» эти приборы и неточностью показаний, которые напрямую зависели от диаметра используемых колес – он должен был быть строго расчетным.
Полуэлектронный
Именно для того, чтобы наладить учёт общего пробега транспортного средства и усложнить возможность «скручивания» показаний и были разработаны полуэлектронные одометры. В них механические вращения всё того же тросика преобразовываются индукционным блоком в электромагнитные сигналы, затем считываемые электронным табло и бортовым компьютером, в котором и хранятся все данные. В таких приборах изменить показания уже сложнее, потому что нужно переписывать записи носителя информации, но умельцы для таких неправедных дел, к сожалению, уже имеются. Более того, в интернете создано много сайтов, таких как «одометр.рф», предлагающих такие услуги, рекламируя такую операцию, как очень простую. Хотя это и не так, потому как, чтобы добраться до записей о пробеге на всех электронных блоках, понадобится, кроме умения, ещё и значительное количество времени.
Электронные
Более совершенствованные одометры – электронные. В них механические части заменены на датчики Холла, которые преобразуют вращения вторичного вала в электромагнитные импульсы, считываемые затем электронными приборами. Показания их наиболее правильные, разносятся и хранятся они по разным электронным блокам автомобиля, поэтому добраться до них, чтобы поменять записи, ещё сложнее.
Виды датчиков для одометра
Применяются импульсные датчики, основанные на эффекте Холла.
Также используются устройства индукционного типа, работающие на принципе электромагнитной индукции. В механических элементах применяют комбинированные системы. Это шестереночный датчик, который соединен со вторичным валом коробки передач, и импульсный.
Для чего отматывают показания одометра, как это делают
Покупая подержанный автомобиль, люди, прежде всего, интересуются не сколько годом выпуска, сколько его пробегом. Никто не хочет приобрести интенсивно использовавшееся транспортное средство, например, в такси.
Поэтому, некоторые предприимчивые автолюбители отматывают показания одометра в обратную сторону, чтоб продать машину дороже. Иногда показания одометра также «скручивают» на служебной машине, которая использовалась не по назначению.
«Отмотка» показаний происходит при помощи компьютера, в более редких случаях – механическим способом (на старых моделях автомобилей).
Скручивание показаний одометра – настоящий бизнес, который давным-давно успешно функционирует и развивается. Даже на ютубе можно найти много пособий и роликов, объясняющий процесс скрутки для различных одометров.
Очень часто, услугу по отмотке счетчика расстояния у машин — скромно называют — «коррекция пробега». Таким образом, продавцы оберегают себя от правоохранительных органов. Ведь, услуга является незаконной.
Кстати, при покупке довольно старых автомобилей, почти все покупатели понимают, что показания так называемого счетчика километража в машине – были скручены. Разумеется, это учитывается при торгах.
Одометр и спидометр: разница приборов
Как уже говорилось, не все автолюбители понимают разницу между двумя разными приборами – одометром и спидометром. Некоторых вводит в заблуждение то, что счетчик показаний пробега непосредственно вмонтирован в сам спидометр. Именно поэтому многие относят эту конструкцию к одному прибору. Что это такое – одометр и спидометр? Разница между функционалом очевидна. Путать эти приборы просто недопустимо. Если быть кратким, то:
Их функционал никак не взаимосвязан. Совмещение этих двух шкал на приборной панели обуславливается всего лишь удобством для восприятия водителем. Впрочем, современные бортовые компьютеры выводят эту информацию на дисплей среди основной информации.
Одометр и спидометр в чем разница
Основное отличие одометра от спидометра заключается в том, что, несмотря на получение данных от одного датчика и интегрированность в одном приборе, замеряют они разные величины: первый, по количеству оборотов вращения вторичного вала КПП, вычисляет пройденный машиной путь, второй на основании интенсивности этого вращательного движения – её скорость. Отличаются они и ценностью своих показаний. В одометре они наиболее значимые. Ведь именно по километражу пробега определяют удельный расход топлива, техническое состояние, степень износа узлов и агрегатов, оставшийся ресурс двигателя и в конечном итоге стоимость подержанного авто. Потому-то так велико желание недобросовестных продавцов скрутить его показания. Способов усомниться в их достоверности тоже найдено много.
Автолюбителя при покупке подержанного автомобиля должен насторожить маленький пробег при его солидном возрасте, при этом в расчёт нужно брать среднегодовой пробег в районе 15 000 км (в крупных мегаполисах, таких как Москва и Санкт-Петербург и того больше – до 25 000). Много и внешних признаков, не подтверждающих маленький пробег, таких как:
Любой из них должен навести на мысль о необходимости проведения технической экспертизы автомобиля профессионалами. Поэтому при всём многообразии приборов наиболее значимым в любом транспортном средстве является именно одометр.
Резюме
Итак, мы выяснили, как устроен одометр, что это такое и каких типов бывает. Это нужная вещь в автомобиле. С ее помощью можно сделать многое. Одометр позволяет точно определить, когда менять масло, также поможет определить расход топлива.
