Как оценить погрешность измерения тахометра

Опубликовано: 15.05.2024

Магнитоиндукционным тахометрам присущи следующие погрешности.

1. Погрешность, вызванная влиянием температуры окружающей среды на параметры чувствительного элемента и противодействующей пружины. Для оценки этой погрешности обратимся к уравнению шкалы (8.15).

Наиболее существенное влияние температура оказывает на параметры В, q и Е; изменения геометрических размеров можно не учитывать ввиду малости этих изменений и, кроме того, они почти полностью взаимно компенсируются, так как геометрические параметры входят в числитель и знаменатель уравнения (8.15). Перепишем уравнение (8.15):

Примем А = const. Общий температурный коэффициент прибора согласно формуле (4.9) будет

Температурная погрешность может быть исключена, если так подобрать материалы деталей, чтобы было выполнено условие температурной компенсации:

Точно выполнить это условие практически не удается, но оказывается возможным свести общий температурный коэффициент прибора к достаточно малой величине.

Например, возьмем элементы со следующими характеристиками:

а) магнит из сплава типа магнко

(Fe — 63,2%, Ni — 20,6%, Al — 12%, Со — 4%, Mn — 0,2%) с температурным коэффициентом = —0,6- 10

б) токопроводящий элемент из марганцовистой меди

(Си — 96,1%, Мп — 3,9%) с температурным коэффициентом = 2*10 -10

в) пружину из фосфористой бронзы с температурным коэффициентом = —4- 10- 4 ;

общий температурный коэффициент прибора

= 2 (—0,6-10- 4 )—2-10- 4 —(—4-10- 4 ) =0,8-10 -10

Дальнейшее уменьшение температурной погрешности возможно с помощью термомагнитного шунта, допускающего индивидуальную регулировку с целью изменения коэффициента в отдельных образцах приборов.

2. Погрешность от влияния вредных сил (сил трения, сил небаланса подвижной системы).

Приведенное относительное значение этой погрешности

где - суммарный момент вредных сил,

М_m_ах – наибольшее значение движущего момента, отвечающее .

Для уменьшения необходимо по возможности уменьшить моменты и увеличивать максимальный движущий момент М_m_ах.

Настоящий стандарт распространяется на тахометры, выпускаемые по ГОСТ 21339, и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверок.

Стандарт распространяется на тахометры с диапазоном измерения частоты вращения не выше 100000 об/мин и пределом допускаемой основной относительной погрешности до 0,01 %.

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.019-80 Система стандартов безопасности труда. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности

ГОСТ 21339-82 Тахометры. Общие технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3.1. При проведении поверки должны быть выполнены операции и применены средства поверки, указанные в таблице 1.

Таблица 1 - Операции и средства поверки

Номера пунктов стандарта

Средства поверки и их метрологические характеристики

Обязательность проведения поверки: при выпуске из производства, в эксплуатации, после ремонта и хранения

Установка поверочная тахометрическая (УПТ)

Определение метрологических характеристик

Установка поверочная тахометрическая (УПТ) и частотомер ЧЗ-64

1. УПТ - электромеханическая система с одним или несколькими выходными валами, частота вращения которых является входной величиной для поверяемого тахометра.

2. УПТ УТ5-60 допускается к применению для поверки тахометров с диапазоном не выше 60000 об/мин и пределом допускаемой основной относительной погрешности не менее 0,1 %.

3.2. Допускается применять другие вновь разработанные или находящиеся в применении средства поверки, прошедшие поверку в органах государственной метрологической службы и юридических лиц, аккредитованных на право проведения поверки, удовлетворяющие по точности требованиям настоящего стандарта.

4.1. При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

- температура окружающего воздуха, °C. 20 ± 5;

- атмосферное давление, кПа. 100 ± 4;

- относительная влажность воздуха, %. 65 ± 15;

- питание средств поверки от сети переменного тока напряжением (220 ± 22) В, частотой (50 ± 0,5) Гц.

4.2. При проведении поверки тахометров должны быть соблюдены требования безопасности по ГОСТ 12.3.019 и ГОСТ 12.2.007.0.

При этом должны быть соблюдены требования безопасности, изложенные в технических описаниях на средства поверки и другое оборудование, применяемое при поверке.

4.3. Перед проведением поверки необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

- включить средства поверки и другое необходимое оборудование за 15 минут до начала поверки;

- поверяемые тахометры должны быть выдержаны при температуре (20 ± 5) °C не менее 24 ч, если они находились в других условиях;

- средства поверки должны быть подготовлены к работе в соответствии с нормативной и технической документацией на них.

При поверке необходимо соблюдать требования, установленные эксплуатационной документацией на тахометры конкретного типа.

При внешнем осмотре устанавливают соответствие тахометров требованиям ГОСТ 21339 в части комплектности, опломбирования, маркировки.

Тахометры не должны иметь механических повреждений и дефектов защитных покрытий, приводящих к ухудшению технических и метрологических характеристик. Для тахометров со стрелочной индикацией показаний расположение стрелки должно быть на нулевом делении шкалы, а у тахометров с безнулевой шкалой - на специальном штрихе, нанесенном на шкале.

При обнаружении отклонений от требований 5.1 тахометры к поверке не допускают.

5.2.1. При опробовании тахометров необходимо:

- убедиться в свободном вращении (без заеданий) входного валика тахометра или первичного преобразователя при вращении его вручную (в случае наличия входного валика);

- с помощью УПТ провести измерения не менее чем на двух значениях частоты вращения и убедиться в работоспособности индикаторной системы тахометра.

Основную погрешность тахометра определяют не менее чем на пяти отметках, равномерно распределенных по диапазону, включая их максимальные и минимальные значения.

У тахометров, имеющих несколько поддиапазонов, работа на которых производится за счет введения передаточного коэффициента, основную погрешность определяют не менее чем на пяти отметках только в одном поддиапазоне, а на каждом из последующих поддиапазонов - не менее чем на двух отметках, включая максимальные значения. Измерения на указанных отметках выполняют не менее двух раз.

для пределов допускаемой относительной погрешности

для пределов допускаемой приведенной погрешности

(2)

Для тахометров с цифровым отсчетом основная погрешность, в %, рассчитывается по формулам:

для случая пределов допускаемой относительной погрешности:

(3)

для случая пределов допускаемой приведенной погрешности:

- D n - абсолютная погрешность, определяемая как разность между средним значением показаний поверяемого тахометра и действительным значением измеряемой величины, об/мин;

- D n _max - максимальная абсолютная погрешность, выбранная из ряда измерений тахометра в поверяемом диапазоне, об/мин;

- n_k - конечное значение диапазона тахометра, об/мин;

- n - частота вращения, измеренная поверяемым тахометром, об/мин.

- М - цена деления наименьшего разряда.

5.3.2. Ручные тахометры поверяют путем подключения к валу поверочной тахометрической установки, на которой предварительно устанавливают выбранное значение частоты вращения.

5.3.3. Стробоскопические тахометры поверяют в соответствии с 5.3.1 на поверочной тахометрической установке, на выходной вал которой устанавливают наконечник с одной меткой.

5.3.4. Вариация показаний тахометров не должна превышать абсолютного значения пределов основной допускаемой погрешности.

5.3.5. Показания поверяемых тахометров и показания поверочной тахометрической установки, получаемые в результате поверки, заносят в соответствующий протокол поверки, форма которого приведена в приложении А.

5.3.6. Основная погрешность поверяемых тахометров не должна превышать значений, указанных в ГОСТ 21339.

6.1. На тахометр, признанный пригодным к применению по результатам поверки, выдают Свидетельство о поверке, форма которого приведена в [1], или делается отметка о его пригодности в паспорте и наносится оттиск поверительного клейма на тахометр.

6.2. Если тахометр по результатам поверки признан непригодным к применению, выписывают извещение о непригодности установленной формы и делают соответствующую запись в паспорте, при этом гасится оттиск поверительного клейма.

Тип _____________, № __________, Изготовитель ___________________________,

Владелец ____________________. Пределы измерений _______________________,

Пределы допускаемой основной погрешности _______________________________,

Применяемые средства поверки и их метрологические характеристики __________

Вариация показаний не более пределов основной допускаемой погрешности тахометра

Группа T88.1*
____________________________
* В указателе "Государственные
стандарты" 2003 г. Группа Т88.2. -
Примечание "КОДЕКС".

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Государственная система обеспечения единства измерений

Методы и средства поверки

State system for ensuring the uniformity
оf measurements. Tachometers. Methods and means of verification

Дата введения 1979-07-01

РАЗРАБОТАН Всесоюзным научно-исследовательским институтом метрологии им. Д.И.Менделеева (ВНИИМ)

Руководитель темы В.А.Иванов

ВНЕСЕН Управлением приборостроения, средств автоматизации и систем управления Госстандарта СССР

Гл. специалист В.Н.Горбунов

ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Всесоюзным научно-исследовательским институтом метрологической службы (ВНИИМС)

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 2 марта 1978 г. N 611

ВЗАМЕН Инструкции 242-57 в части тахометров

Настоящий стандарт распространяется на тахометры, выпускаемые по ГОСТ 21339-75, и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверок.

Стандарт не распространяется на тахометры с диапазоном измерения частоты вращения не свыше 6·10 об/мин и погрешностью не менее 0,1%.

1. ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки тахометров должны быть выполнены следующие операции:

внешний осмотр (п.4.1);

определение основной погрешности (п.4.3).

1.2. При проведении поверки следует использовать поверочную тахометрическую установку типа УТ-05-60 с диапазоном воспроизведения частоты вращения 10-60000 об/мин и погрешностью не более ±0,05% измеряемого значения частоты вращения.

Допускается применять другие поверочные тахометрические установки (см. обязательное приложение 2), прошедшие метрологическую аттестацию в органах государственной метрологической службы.

2. УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ И ПОДГОТОВКА К НЕЙ

2.1. При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

температура окружающего воздуха

относительная влажность воздуха

питание тахометрической установки

от сети переменного тока напряжением 220±22 В частотой 50±0,5 Гц.

2.2. Перед проведением поверки следует:

выбрать поверочную тахометрическую установку, обеспечивающую поверку тахометра не менее чем на пяти отметках, равномерно распределенных по диапазону, учитывая, что погрешность установки должна быть минимум в три раза меньше допускаемой погрешности поверяемого тахометра;

установить на шпиндель установки соединительные муфты или другие необходимые приспособления и подсоединить поверочный тахометр с учетом его рабочего положения, направления вращения, передаточного коэффициента и т.д.;

подготовить протокол поверки по форме, приведенной в обязательном приложении 1, и заполнить соответствующие графы.

3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

3.1. При проведении поверки должны быть соблюдены требования безопасности, установленные ГОСТ 21339-75 и техническими описаниями поверочных тахометрических установок.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

4.1. Внешний осмотр

4.1.1. При внешнем осмотре тахометров должно быть установлено:

соответствие маркировки требованиям ГОСТ 21339-75;

отсутствие механических повреждений, затрудняющих отсчет показаний или влияющих на их точность (неисправность механизма, переключающего диапазоны измерений, повреждение шкалы, стрелки, стекла и т.д.);

расположение стрелки тахометра на нулевом делении шкалы;

у тахометров с безнулевой шкалой - на специальном штрихе, нанесенном для этой цели на шкале;

отсутствие дефектов антикоррозийных покрытий;

соответствие с цифровым отсчетом, а также аналоговым требованиям ГОСТ 21339-75.

4.2.1. При опробовании тахометров необходимо:

убедиться в свободном вращении (без заеданий) входного валика тахометра или первичного преобразователя при вращении вручную, а также убедиться в исправности указателя тахометра.

4.3. Определение основной погрешности

4.3.1. Основную погрешность тахометра в процентах определяют методом непосредственного сличения показаний поверяемого тахометра с частотой вращения, воспроизводимой поверочной тахометрической установкой, по формулам:

для ручных, стробоскопических и дистанционных тахометров

для вибрационных тахометров

для тахометров с цифровым отсчетом

где - абсолютная погрешность, определяемая как разность между средним значением показаний поверяемого тахометра и действительным значением измеряемой величины, об/мин;

- максимальная абсолютная погрешность, выбранная из ряда измерений тахометра в поверяемом диапазоне, об/мин;

- конечное значение диапазона тахометра, об/мин;

- частота вращения, измеренная поверяемым тахометром, об/мин.

4.3.2. При поверке необходимо соблюдать требования, установленные эксплуатационной документацией на тахометры конкретного типа.

4.3.3. Основную погрешность тахометра определяют не менее чем на пяти отметках, равномерно распределенных по диапазону, включая их максимальные значения.

4.3.4. Ручные тахометры поверяют путем подключения к валу поверочной тахометрической установки, на которой предварительно устанавливают выбранное значение частоты вращения.

4.3.5. Стробоскопические тахометры поверяют в соответствии с п.4.3.3 на поверочной тахометрической установке, на шпиндель редуктора которой устанавливают наконечник с одной меткой. Образцовую частоту вращения измеряют согласно описанию на стробоскопический тахометр.

4.3.6. Стационарные тахометры и тахометры с первичными преобразователями поверяют при возрастающих и убывающих частотах вращения в соответствии с п.4.3.3.

4.3.7. Вибрационные тахометры поверяют на поверочной тахометрической установке на всех отметках шкалы, не менее двух раз на каждой, посредством задания частоты вращения, соответствующей максимальному отклонению резонатора тахометра.

Примечание. Допускается поверять вибрационные тахометры на вибрационных стендах, применяемых в качестве образцового средства измерения.

4.3.8. Вариация показаний тахометров не должна превышать абсолютного значения пределов допускаемой основной погрешности.

4.3.9. Показания поверяемых тахометров (ручных, стробоскопических, стационарных и др.), получаемые в результате поверки, заносят в соответствующие протоколы поверки, формы которых приведены в обязательном приложении 1. В протокол поверки вибрационных тахометров заносят показания образцового тахометра поверочной тахометрической установки.

4.3.10. Основная погрешность поверяемых тахометров не должна превышать значений, указанных в ГОСТ 21339-75.

5. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

5.1. Результаты первичной поверки тахометров оформляют отметкой в паспорте, клеймением и опломбированием.

5.2. Результаты периодической ведомственной поверки оформляют документом, составленным ведомственной метрологической службой.

5.3. Тахометры, признанные годными при поверке органами Госстандарта СССР, опломбируют и на них выдают свидетельство установленной формы.

5.4. Тахометры, не удовлетворяющие требованиям настоящего стандарта, к выпуску и применению не допускают.

Зачем необходим тахометр в авто

Этот прибор на приборной панели расположен непосредственно рядом со спидометром, его интерфейс и основные функции также весьма схожи с этим измерительным оборудованием. Вместе с тем мало, кто из водителей обращает внимание на показания тахометра, а еще меньше — знают его основные функции. Сам термин происходит от слияния двух греческих слов, которые в буквальном переводе означают «скорость» и «меру». Это позволяет сделать вывод, что тахометр также косвенным образом служит для определения скорости движения автомобиля, вот только единицы его измерения отличаются от привычных км/час.
Что показывает тахометр в автомобиле? Предназначен этот контрольный прибор для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя. Единицей измерения выступает показатель число оборотов в минуту времени.

Объектом измерения выступает скорость передачи вращения от ДВС на карданный вал, шестерни АКП, что приводит в движение механизмы автомобиля. Показания устройства напрямую зависят от скорости вращения, косвенным образом — объема подаваемой в камеры сгорания топливно-воздушной смеси.

Для водителя тахометр может стать отличным способом максимального использования мощности двигателя, который не приводит к его порче и преждевременному износу. Объяснить это высказывание можно на примере. В спецификации приобретенного автомобиля обязательно указываются такие важные эксплуатационные параметры как max мощность и крутящий момент. Эти два значения напрямую зависят от скорости оборотов двигателя, а значит, регулируются именно этими показателями.

Выяснив эти значения для своей марки автомобиля, водитель может самостоятельно корректировать допустимые пределы использования мощности двигателя, переключая коробку передач в нужный момент. Это позволит выдержать максимальный разгон (выбирая передачу на оптимальных для этого значениях оборотах) в комфортном для ДВС режиме, что положительным образом скажется на расходе топлива. Поддерживая значения чуть ниже максимальных оборотов, можно не только снизить расход топлива, а также увеличить срок службы двигателя, исключить его перегрев и выход из строя раньше времени. Подобные нюансы вождения автомобилем знаю далеко не все водители, поэтому достаточно потренироваться, изучив принцип работы тахометра в автомобиле, можно повысить свое мастерство, а также лучше использовать потенциал автомобиля.

Принцип работы тахометра

Устройство тахометра автомобиля подразумевает оборудование счетчика передаваемых с измерительных приборов импульсов. Контрольные показатели имеют погрешность в 50 – 150 об/мин, наименьший процент ошибок у современного цифрового оборудования.

Какие бывают тахометры

В зависимости от работы прибора, а также точности измерения импульсов, различают три основных типа датчика.

Механический, который в настоящее время встречается только на старых авто.
Аналоговый представляет собой циферблат со стрелкой, показания которой колеблются во время движения авто.
Цифровой тахометр — электронное табло с указанной информацией.

Для дополнительного удобства пользования шкала прибора может иметь контрольные отметки, облегчающие процесс переключения скоростей. На современных моделях авто также можно встретить и графическую шкалу, показывающую изменение скорости передачи импульсов. Электронный тахометр для авто при всей своей современности, все же уступает удобству использования во время движения, ведь цифровые обозначения не позволяют быстро принять решение. Именно поэтому аналоговый прибор считается лучшим выбором.

В зависимости от того, было ли авто изначально оборудовано данным устройством, также выделяют два класса оборудования: штатный и выносной. Второй тип нашел большее распространение для автокаров, когда подобное устройство является важным составляющим в успехе использования всех максимальных значений двигателя.

Какие бывают тахометры

В основном встречаются аналоговые (в виде циферблата со стрелкой) и электронные (дисплей) тахометры. Более экзотичные — выполненные в виде бегущей шкалы на газоразрядных лампах (часто встречаются на автомобилях американского производства), а также механические — наследие самых первых автомобилей.

Механические

Самые первые тахометры, устанавливаемые на автомобили в начале и середине ХХ века представляли собой устройства, связанные напрямую с коленвалом двигателя.

Принцип работы был достаточно прост: на коленчатом валу имелась шестерня, входившая в зацепление с тросовым приводом, который и передавал крутящий момент на катушку, представлявшую собой электромагнит самого устройства. Чем больше оборотов — тем больше возникающая магнитная индукция — тем больше отклоняется стрелка прибора. Все очень просто. Впрочем, и погрешность измерения была достаточно высокой и могла достигать значения до 500 об/мин.

Аналоговые

Дальнейшее развитие, привело к появлению аналоговых тахометров, использующих схожий принцип работы. Отличие заключается в том, что вместо постоянного привода от коленвала, для считывания количества оборотов используется частота подачи энергии на катушку зажигания.

Как это выглядит в работе. Для возникновения искры на свече зажигания, на катушку, преобразующую низкое (12В) напряжение в высокое (от 12000 до 24000В) подается кратковременный импульс низкого напряжения. Этот же импульс подается одновременно и в электрическую схему аналогового тахометра и обмотку электромагнита. Чем больше импульсов поступает на обмотку — тем большая сила индукции возникает — на тем больший угол отклоняется стрелка.

Необходимо заметить, что погрешность аналоговых тахометров может находиться в пределах от 100 до 500 об/мин.

Цифровые

Поскольку цифровые электронные тахометры все больше заменяют своих аналоговых собратьев, не говоря уже о механических, на них остановимся более подробно.

Основной принцип работы цифрового тахометра заключается в измерении и подсчете количества импульсов, поступающих на первичную обмотку катушки зажигания, либо измерении интервала времени, соответствующего этим интервалам и переводе полученной информации в цифровые значения, отображаемые на табло.

Видео — цифровой тахометр с множеством настроек и Shift Light:

Помимо того, что цифровой тахометр оперирует всеми вышеперечисленными значениями, для повышения точности измерения прибор также обрабатывает значения, поступающие с датчика холостого хода и, иногда, датчика коленвала. Все данные при этом суммируются, а полученное среднее значение является практически истинным показателем.

Поскольку примерно половина от общего количества автомобилей (особенно малолитражные или небольшого класса) не комплектуются штатным тахометром, производители электроники предлагают установочные комплекты для самостоятельного монтажа электронного тахометра.

Простой набор представляет, собственно, сам дисплей, чаще жидкокристаллический со встроенной платой обработки поступающей информации и комплект проводов для подключения к штатным выводам катушки (первого цилиндра при распределенной системе зажигания), а также питания.

Более сложные могут содержать дополнительные датчики холостого хода, а также выносной оптрон. Впрочем, такие комплекты устанавливают с определенной целью — получения полного контроля над оборотами двигателя. Для повседневного использования достаточно и простого комплекта.

Для ясности, ниже приведена типичная схема подключения электронного тахометра, получающего информации только с катушки зажигания.

Как и описывалось выше, сигнал тахометр получает с контакта К катушки зажигания на которую поступают импульсы низкого напряжения, питание — от клеммы Б катушки зажигания (постоянный +12В при включении зажигания), минус — масса автомобиля.

Еще один вариант схемы подключения тахометра — с использованием информации контроллера («мозгов») автомобиля приведен ниже.

В этом случае, для отображения количества оборотов двигателя используется информация, поступающая от датчика положения коленчатого вала и обработанная контроллером.

Тахометр на дизель

Принцип работы дизельного двигателя кардинально различается от ДВС, поэтому и устройство тахометра претерпело значительных изменений. В частности для учета оборотов коленвала берется значение вращения генератора. Счетчик получает импульсный показатель переменного тока, высокая частота которого свидетельствует об увеличенном количестве скорости вращения. При самостоятельном подсоединении тахометра к дизелю, будет задействована клемма с маркировкой «W» на автомобильном генераторе. После этого необходимо выполнить калибровку прибора при помощи диагностического стенда. Помимо своих основных функции: контроль предельных и рабочих показателей оборота коленвала, использование тахометра позволит своевременно диагностировать возможные неполадки в работе механизма.

Какие проблемы могут быть

Типичным примером ещё одного полезного применения автомобильного тахометра можно считать диагностирование неисправности двигателя. Чаще всего водитель сталкивается с одной из двух описанных далее ситуации. Цифровой автомобильный тахометр встречается довольно редко, рассмотренные примеры будут больше касаться его аналогового «собрата».

Стрелка тахометра прыгает на холостых оборотах

В этом случае речь может идти о неисправностях электрооборудования авто, в частности системы искрообразования, а также применение некачественной топливной смеси, вследствие чего происходит засорение сопла подачи. Прежде чем вмешиваться в структуру топливной системы, обязательно стоит исключить возможные проблемы электрической части.

Что можно проверить:

Состояние конденсатора для авто, оснащенных контактной системой зажигания.
Физический износ проводов высокого напряжения, непосредственно подающих энергию для создания искры.
Повреждение изоляции искропроводящих проводов.
Недостаточное сопротивление провода электрооборудования после ремонта или восстановления системы.

Среди неисправностей топливной системы чаще всего встречаются засорения жиклера холостого хода (актуально для автомобилей с карбюраторами). Для инжекторного авто — неправильный факел у форсунок. В таких ситуациях самостоятельный ремонт будет затруднен, ведь для инжекторных автомобилей чистка, замена и последующая регулировка распылителя форсунок должно выполняться исключительно на диагностическом стенде.

Стрелка тахометра дергается во время движения

Колебания стрелки приборов во время работы двигателя, может предупреждать о возможных серьезных сбоях в работе ДВС, неравномерной работе цилиндрово – поршневой группы. Именно поэтому не стоит откладывать с диагностикой и устранением неисправности. Наиболее частой ситуацией является ослабленный или растянутый ремень передачи, повреждения цепи привода распредвалов. Реже датчик может сигнализировать при недостатке топлива. Особенно важно вовремя обратить внимание на этот признак при планировании дальней поездки, использования авто за городом и в зимнее время.

Большинство автолюбителей стремятся повысить мастерство вождения, не только используя экстремальные методы разгона и управления, но и задействовать всю мощь «лошадок» без вреда для механизма и «сердца» авто. Некоторым образом этого можно добиться, подробней изучив, как работает тахометр в автомобиле и какую информацию он предоставляет. Наша статья поможет разобраться с этими нюансами, а также основными неисправностями этого прибора.

Что это за прибор

Тахометр представляет собой контрольно-измерительное устройство, с помощью которого измеряется частота вращения автомобильного коленвала.

Такое оборудование монтируется не только в автомобильный транспорт, но и на моторные лодки, мотоциклы и иные виды транспорта. Кроме того, тахометры нередко используются в промышленной сфере, к примеру, для расчета оборотов мощных паровых турбин.

Показатели измеряются в определенных единицах — об/м. Для их обозначения также могут применяться сокращения min -1 и RPM. В тахометрах аналогового или стрелочного типа на циферблате находятся цифровые символы от 1 до 9. Полученную цифру нужно умножить на тысячу, чтобы вычислить частоту, с которой вращается коленвал.

Для чего устанавливается в автомобиль

Тахометр позволяет узнать о состоянии и особенностях работы автомобильного двигателя. Исправный мотор функционирует с одинаковой частотой на холостых оборотах.

Если же после запуска машины на холостом ходу стрелка прибора начинает вдруг колебаться, то транспортное средства неисправно. Последующее использование такой машины может обусловить не очень приятные последствия и дорогой ремонт.

Автотахометр имеет и другую немаловажную функцию. На этом устройстве есть зона, выделенная красным цветом. Начинается она зачастую с 6000—7000 оборотов. «Красная область» предупреждает владельца авто о том, что мотор в нем функционирует в режиме максимальной мощности. Долгая эксплуатация в таких условиях может привести к разрушению двигателя. Потому нужно очень внимательно и регулярно следить за данными, которые отображает тахометр.

Также автомобилисты с большим стажем применяют автотахометр для того, чтобы экономить горючее. Это связано с повышенным топливным расходом на высоких оборотах. Потому водители стараются слишком не нагружать двигатель и не превышать 2600 об/мин.

Описание принципа работы

В современных моделях авто применяются приборы электронного и цифрового типа. Принцип работы тахометров всех типов одинаков.

Около коленвала монтируется чувствительный датчик, измеряющий его частоту вращения. С помощью специального кабеля информация отправляется на сам прибор, стрелка которого уже визуально отображает значения.

В старых машинах устанавливались аналоговые или механические устройства. Передача информации у такого оборудования проходила несколько иначе. При этом также применялись провода, электросхемы, датчики и магнитная катушка, в которой собиралась электроэнергия от вращения коленчатого вала. Эта энергия передвигала стрелку прибора.

Стрелочные и цифровые модели

Тахометры цифрового типа считаются самыми удобными для настройки блока зажигания мотора, холостого хода или для точного монтажа экономайзера.

Экономайзер представляет собой специальный прибор, предназначенный для обогащения топливной смеси при резком нажатии на акселератор или, наоборот, при плавном разгоне.

Стрелочные модели зачастую встроены в приборную панель. Они популярны среди многих водителей, так как вся необходимая информация передается на простую стрелку на циферблате. Практика демонстрирует, что мозг человека стрелочные сведения воспринимает гораздо лучше, чем электронные.

Выносные и электронные приборы

Электронные виды тахометров имеют такой же принцип, что и цифровые. На экранчике нередко применяется шкала. Магнитная катушка в устройстве заменена электронным датчиком, передающим сигнал на дисплей.

Электронный тахометр рекомендуется использовать в качестве дополнительного измерительного устройства, к примеру, если стандартный тахометр выдает информацию с погрешностью или вам необходимы максимально точные значения.

Установив турбину на мотор или сделав его доработку, можно добиться увеличения оборотов. Штатное устройство в этом случае не сможет дать достаточно точную информацию. Именно для этих целей специалисты часто пользуются выносными моделями автотахометров.

— это измерительный прибор, который предназначен для измерения количества оборотов коленчатого вала двигателя в минуту (об/мин). Раньше в автомобили устанавливались механические тахометры. В современных автомобилях устанавливаются электрические или электронные тахометры.

Во время работы двигателя автомобиля тахометр позволяет контролировать стабильность его оборотов на холостом ходу и при движении автомобиля. По стабильности оборотов на холостом ходу можно судить о состоянии системы подачи топлива, системы зажигания и самого двигателя.

При установке оборотов холостого хода и регулировки угла опережения зажигания двигателя с помощью стробоскопа без тахометра не обойтись. Необходимо одновременно производить регулировку и наблюдать за оборотами двигателя. После каждого подкручивания винта регулировки смотреть показания тахометра, установленного в салоне автомобиля неудобно. Может выручить установленное в салоне зеркало, но это тоже не лучшее решение. Гораздо удобнее иметь тахометр, вмонтированный в стробоскоп.

При изготовлении стробоскопа своими руками я вмонтировал, тахометр в его корпус. При проверке и настройке УОЗ двигателя такое техническое решение показало удобство в работе.

Опубликованные в Интернете аналоговые схемы тахометров отличаются большей погрешностью показаний, выполненные на цифровых микросхемах не каждому автолюбителю под силу повторить.

Предлагаемое Вашему вниманию схемное решение тахометра отличается простотой и высокой точностью показаний в независимости от изменения температуры окружающей среды и питающего напряжения. Имеет растянутую шкалу, что позволяет при применении малогабаритного стрелочного индикатора измерять частоту оборотов двигателя с высокой точностью.

Простой метроном скорости

Тахометр происходит от двух греческих слов: «тахо» означает «скорость», а «метроном» — «измерять». Он работает по принципу генератора и определяет напряжение, соответствующее скорости вала. Он также известен как счётчик оборотов. Принцип работы:

индукционный;
электромагнитный;
электронный;
оптический.

Исторически сложилось так, что первый механический тахометр был разработан на основе измерения центробежной силы. В 1817 году они были использованы для измерения скорости тяговых машин, но после 1840 года применялись преимущественно для измерения скорости транспортных средств. Цифровой тахометр — оптический датчик, предназначенный для определения угловой скорости вращающегося элемента. Области применения:

Автомобили, самолёты, тракторы, поезда, лёгкие рельсовые транспортные средства и их ремонт.
Лазерные инструменты.
Медицинское применение. Гематахометр — устройство, установленное в артерию или вену, оценивает скорость движения крови по вращающейся турбине. Показания используются для диагностики проблем кровообращения, таких как тромбофлебит.
Аналоговая запись звука, измеряющая скорость аудиокассеты.
Оценка скорости и объёма трафика.

Конструкция и детали

Так как схема простая, то печатную плату я не разрабатывал. Монтаж всех деталей, кроме миллиамперметра, выполнил на универсальной макетной плате размером 30 мм×50 мм. На фотографии видно как размещены элементы схемы.

Для подвода питающего напряжения и входного сигнала применен трехконтактный разъем. Шкала миллиамперметра напечатана на принтере и приклеена сверху на его штатную шкалу.

Плата с деталями закреплена в крышке корпуса стробоскопа на винтах. Миллиамперметр установлен в вырезанном в крышке корпуса прямоугольном окне и закреплен с помощью силикона.

Такая конструкция размещения тахометра обеспечивает удобство доступа к плате стробоскопа, достаточно снять крышку, отсоединить разъем.

Типы современных тахометров

Важным параметром, который учитывают при выборе устройства, является рабочий диапазон скорости. Он устанавливает границу измерения, который способен контролировать прибор. Ещё один параметр — точность, которая задаётся в единицах, таких как ± RPM. Используемая технология датчиков: контактные, фотоэлектрические, индуктивные и с эффектом Холла.

В приборе контактного типа он входит в контакт с вращающейся частью. В фотоэлектрическом устройстве для измерения скорости используются световые лучи, видимые или инфракрасные. Частота разрыва, которого применяется для расчёта скорости. Индуктивные инструменты используют магнитные элементы для индукции магнитных полей, а частота активации — для измерения скорости. Конструктивные особенности:

счётчики;
таймеры;
стробоскоп.

Конфигурации дисплея включают аналоговые визуальные индикаторы, цифровые или графические видеодисплеи. Пользовательские интерфейсы и типы управления имеют аналоговые лицевые или цифровые панели и компьютерные программируемые интерфейсы. Современные тахометры оснащаются программным обеспечением для работы на ПК. У многих есть сетевые или коммуникационные интерфейсы. Доступные электрические выходы:

аналоговое напряжение;
аналоговый ток;
аналоговая модулированная частота;
переключатель или сигнализация;
светодиодный экран.

Тахометры классифицируются на основе технологии сбора данных. Типы применяемых устройств:

Аналоговые. Состоят из измерителя и интерфейса набора номера. Они не имеют возможности хранить базу данных, а также не вычисляют средние показания и их отклонения. Скорость движения преобразовывается в напряжение с использованием внешнего преобразователя частоты. Затем это измерение отображается аналоговым вольтметром.
Цифровые — состоят из ЖК-дисплея или светодиодного индикатора и памяти для хранения информации. Они осуществляют статистические операции и подходят для точного измерения и мониторинга любых видов времени. Цифровые тахометры чаще встречаются в наши дни, они дают числовые показания вместо использования циферблатов.
Контактный тип, контактируют с вращающимся валом, прикрепляется к дизелю или электродвигателю. Например, оптический кодер или магнитный датчик измеряет обороты. Они способны измерять скорость вращения в пределах от 0, 5 об / мин до 10 тыс. об / мин, имеют ЖК-дисплей, работает с диапазоном рабочих температур от 0 до + 40 C.
Бесконтактный тип не нуждается в физическом контакте с вращающимся элементом. В этом типе лазерный или оптический диск соединён с валом, результат считывается инфракрасным лучом или лазером. Этот тип замеряет скорость от 1 до 99,999 об/мин (токарный станок), угол обмера составляет меньше 120 градусов. Оборудованы ЖК-дисплеем, эффективны, долговечны, точны и компактны, а также видны с большого расстояния.
Временной, который вычисляет скорость по интервалу между входящими импульсами. Разрешение этого тахометра не ограничено, поэтому он более точен при измерениях низкой скорости.
Частотный, который вычисляет скорость по частоте импульсов. Этот тип работает с использованием красного светодиода, а оборот его зависит от вращающегося элемента. Он используется для высокоскоростных измерений. На рынке продаётся недорогой и высокоэффективный китайский вариант.

Онлайн-приложение для iPhone

Возможности современных смартфонов позволяют отображать на дисплее тахометр любого двигателя авто или мотоцикла в реальном времени на основе издаваемого звука. Диапазон RPM составляет 400 — 90 000 об/мин. Найти приложение можно в App Store. После установки его в верхней части дисплея появится циферблат тахометра в больших цифрах, с обновлением значения каждые ¾ секунды. RPM рассчитывается по пикам в графике автокорреляции.

В программе приведены элементы управления подсказки, определяющие диапазон RPM. Имеется коррекция фонового шума для истинного определения звука двигателя. Подсказка определяется значением центра и допуска в процентах. Прокручивая левую или правую область в синих полосах ниже подсказки, регулируют значение центрального RPM и допуск. Вместо фиксированного диапазона используется режим отслеживания, работающий во всём диапазоне измерений.

В этом режиме элементы управления подсказки заменяются, что позволяет начать истинное отслеживание. Ниже контрольных данных — график функции автокорреляции, для проверки надёжности отображаемого RPM. Имеется руководство по настройке диапазона RPM. Вертикальные жёлтые линии на графике соответствуют периодам звука, производимого двигателем. Если они хорошо совпадают с пиками на графике — значение RPM точное. Преобразование звука в тональное видео в RPM зависит от конфигурации двигателя.

Можно выбрать из нескольких встроенных конфигураций, включая 4-тактные и 2-тактные двигатели и указать общий коэффициент, который может компенсировать любое передаточное отношение между двигателем и валом. Помимо этого представления, есть две страницы настройки конфигурации. На каждой есть своя контекстная справка, которая даёт больше информации о том, как использовать приложение. Существует также подробное руководство по эксплуатации.

Ранние модели тахометров зависели от механических приводов, таких как маховик, распределительный вал, шкив вентилятора и т. д. Они вращают магнит, тем самым вызывая вихревые токи на алюминиевом диске (спидометр) в оборотах/минуту. Тахометр современного типа является электронным, управляемым импульсом, способным измерять как самую малую, так и меганагрузку.

Автомобильный тахометр

Микроэлектрическая машина генерированного напряжения

Генератор тахометра преобразует показатель вращения вала в электрический сигнал. Работа его использует свойства угловой скорости ротора, поток возбуждения, которого пропорциональный генерируемой ЭДС. Большинство современных тахогенераторов — это тип постоянного магнита. Эти устройства используют вращающееся соединение, один конец которого подключён к валу машины, индуцирует электродвижущую силу (напряжение), пропорциональную скорости вала. Контакты якоря соединены к цепи вольтметра, преобразуя напряжение в значение скорости.

Эти тахометры отличаются точностью, максимально допустимыми показателями и рабочей температурой. Используются в качестве датчиков в различных автомобильных и электромеханических компьютерных устройствах. Действуют в сетях переменного или постоянного тока.

Электрическая принципиальная схема

Представленная схема тахометра отличается простотой и доступностью деталей для повторения благодаря применению интегрального таймера — микросхемы КР1006ВИ1 (аналог NE555).

Схема состоит следующих функциональных узлов. Формирователя импульсов, выполненного на VT1-VT2, широтно-импульсного модулятора на микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 и резисторного моста на резисторах R8-R13. Для снятия показаний применен электродинамический стрелочный микроамперметр. К недостаткам схемы тахометра можно отнести необходимость балансировки моста для каждого типа миллиамперметра при повторении схемы. Но это не сложная операция.

Питающее напряжение на схему тахометра подается непосредственно с клемм автомобильного аккумулятора.

Принцип работы автомобильного счётчика

Тахометр используется для проверки производительности двигателя и помогает автомеханику понять его состояние для оптимизации функционирования с допустимыми параметрами. Принцип работы автомобильного электронного тахометра прост. Система зажигания запускает импульс напряжения электромеханической части тахометра, которая реагирует на среднее напряжение импульсов пропорционально частоте вращения двигателя. Сигнал передаётся двойным экранированным кабелем к индикатору. Тахометры имеют температурную компенсацию для обработки измерений в диапазоне -20 до + 70 C окружающей среды.

Он позволяет водителю выбирать подходящие настройки дроссельной заслонки и шестерни во время движения, поскольку длительное использование на высоких скоростях вызывает недостаточную смазку, влияющую на двигатель, создаёт перегрев и приводит к ненужному износу трущихся деталей и к отказу машины.

Проверка оборотов двигателя

В процессе эксплуатации автомобиля нужно знать, как проверить тахометр в домашних условиях. Большинство машин оборудованы спидометром, манометром, датчиком температуры охлаждающей жидкости и тахометром. Они установлены по-разному в зависимости от марки и модели авто. Последовательность действий:

Проверить тахометр перед поездкой, внимательно осмотреть датчики. Циферблат обычно показывает одно- или двузначные числа, которые ограничены красной полосой разрешённого предела работы.
Запустить автомобиль. Нажать педаль тормоза правой ногой и включить ключ зажигания. Показания тахометра должны расти, прежде чем остановиться на количестве оборотов двигателя на холостом ходу.
Нажать педаль газа и обратить внимание на поведение тахометра.
Контролировать показания во время движения на каждой передаче и при переключении на следующую.
Избегать чрезмерного перегруза двигателя. Красная линия на шкале представляет наибольшее количество оборотов, которые двигатель способен безопасно выдерживать.
Если нужно дополнительно измерить RPM автомобиля, чтобы помочь диагностировать проблему, используют ручной тахометр, измеряющий число оборотов во время работы.

Самодельное устройство на микроконтроллере

Чтобы сделать самодельный тахометр на микроконтроллере в свой автомобиль для замера оборотов двигателя, вам потребуются такие запчасти:

В данном случае будет использовать оптически регулятор вместо щелевого. Благодаря этому вам не придется переживать по поводу толщины ротора, число лопастей не будет менять показания. Кроме того, оптический контроллер позволяет считывать обороты барабана, в отличие от щелевого.

Чтобы приступить к выполнению задачи, подготовьте все элементы и можете начинать:

Электронный тахометр своими руками

С широкими возможностями рынка электроники сделать схему тахометра дома своими руками с использованием мультиметра не сложно. Более того, результаты, полученные в таких схемах, точны в оценке общего рабочего состояния измеряемой системы.

Принципиальная схема с использованием IC 555:

Импульс выводится из свечи зажигания скутера и подаётся до конца R6.
Транзистор реагирует на импульсы в соответствии с триггерами.
Транзистор активирует моностабильность с каждым входящим импульсом.
Моностабильный остаётся включённым в течение определённого момента, а при срабатывании генерирует среднее время включения на выходе прямо пропорционально средней скорости запуска.
Конденсатор и резистор на выходе IC объединяют результат так, что он напрямую считывается вольтметром с напряжением 10 В.
R3 отрегулирован таким образом, чтобы выход генерировал точную интерпретацию скорости подачи RPM.

Вышеуказанная настройка выполнена с помощью обычного тахометра. Детали для изготовления широкодоступны и их можно приобрести в любом магазине радиотоваров. Список деталей для самодельного варианта:

R1 = 4K7.
R2 = 47E.
R3 = 100 КБ, может быть переменный.
R4 = 3K3.
R5 = 10K.
R6 = 470 К.
R7 = 1K.
R8 = 10K.
R9 = 100K.
C1 = 47n.
C2 = 100n.
C3 = 100n.
C4 = 33uF / 25V.
T1 = BC547.
IC1 = 555.
M1 = измеритель FSD 10 В.
D2 = 1N4148.
C5 с любым значением между 3, 3uF и 4, 7uF.

Перед тем как сделать тахометр своими руками, нужно выполнить монтажную документацию. Простая схема, разработанная с использованием легкодоступных элементов с прорезиненным оптоизоляционным модулем MOC7811 и двумя семи сегментными дисплеями, измеряет скорость диска в RPS. Эта схема рассчитывает RPS от 00 до 99, если нужны большие значения, добавляют ещё один счётчик декады.

Принципиальная электрическая схема содержит IC555, MOC 7811, IC CD4081, IC CD4069 и IC 4033 и семисегментный дисплейный блок LTS 543. На первом таймере IC 555, сконфигурированном как моностабильный мультивибратор, он генерирует импульс синхронизации при нажатии переключателя S2, зелёный светодиод 1 указывает время обнаружения.

Читайте также: