Вопрос

Как на самом деле работает спидометр на моей приборной панели?

Итак, практически все знают, что такое спидометр — прибор на приборной панели, который показывает, с какой скоростью вы едете, превышаете ли вы скорость и на какую скорость настроен круиз-контроль (при условии, что у вас есть эта функция)!



Летом, когда я ехал по длинной автомагистрали с навигатором, я заметил, что скорость, которую показывал навигатор, не совпадала со скоростью, которую показывал спидометр. Они были близки, но не совпадали. Я знаю, что навигатор использует тот факт, что speed = distance/time. Поскольку он знает, какое расстояние вы проехали (согласно нескольким сигналам GPS) за определенный период времени (думаю, он обновляется каждые 0,5 секунды или около того), он может использовать эту информацию для расчета моей текущей скорости. Я всегда считал, что этот прибор точнее спидометра, потому что не вижу, чтобы в его работе могла возникнуть какая-то ошибка.



Что касается спидометра в машине, то я заметил, что там есть метка для датчика скорости вращения колеса, но на этом всё!



Как на самом деле спидометр на приборной панели вычисляет скорость автомобиля и почему?



Какой из них (либо спидометр спутниковой навигации) на самом деле является более надежной оценкой скорости автомобиля?



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/25489/how-does-the-speedometer-on-my-dash-actually-work

13 Комментариев

  1. Производители намеренно неправильно калибруют свои спидометры. Они следят за тем, чтобы показания спидометра всегда были выше фактической скорости движения, и на это есть веская юридическая причина.



    Показания спидометра никогда не должны быть ниже фактической скорости (согласно европейскому законодательству (ECE-R39), спидометры не могут показывать скорость ниже фактической. В других странах действуют аналогичные правила). В противном случае водитель может на законных основаниях утверждать, что превысил скорость по незнанию. Поэтому в идеальном мире спидометры должны показывать точную скорость.



    Однако из-за колебаний давления в шинах и других факторов существует небольшая погрешность, поэтому производители закладывают определённый запас, чтобы отображаемая скорость никогда не была ниже фактической.



    Величина погрешности зависит от производителя (а иногда и от модели), а также от скорости. Как я уже упоминал в другом ответе, при скорости 30 миль в час мой спидометр показывает всего на пару миль в час больше реального значения, но при скорости 90 миль в час разница довольно существенная, а при скорости 140 миль в час погрешность снова уменьшается.


  1. Большинство спидометров в приборной панели современных автомобилей с электронной системой управления оснащены датчиком на выходном валу коробки передач. Это простое релейное колесо и датчик на эффекте Холла или мотор с зубчатой передачей, который затем может генерировать сигнал для интерпретации модулем управления двигателем. В автомобилях также может использоваться тот же метод с датчиком антиблокировочной системы колес для получения «скорости». Чем больше импульсов от датчика, тем быстрее регистрирует спидометр. При использовании этого метода сигнал отправляется в PCM, который определяет скорость и посылает сигнал на спидометр. Внутри спидометра находится мотор, который поворачивает стрелку в нужное положение, чтобы показать скорость.



    До того, как электронные гаджеты вошли в моду, между шестерней на выходном валу коробки передач и спидометром натягивали длинный кусок пружинной проволоки. Она приводила в движение пару магнитов, которые располагались на определённом расстоянии друг от друга и приводили в движение стрелку спидометра. Чем быстрее вы ехали, тем дальше отклонялась стрелка из-за того, что магнит притягивался всё сильнее и сильнее.



    Что касается того, что точнее — спидометр или навигатор, — в игру вступает неуловимый это зависит от ответ. В конечном счёте навигатор может быть точнее, но это зависит от количества спутников, с которых он получает сигнал. Чем больше спутников, тем выше точность. (ПРИМЕЧАНИЕ: я не могу найти данные о точности, но знаю, что триангуляция работает тем лучше, чем больше треугольников может построить приёмник.) Я думаю, что многие навигаторы покажут вам точность своих показаний, если вы заглянете в боковое меню. Приложение, которое я использую на своём Android-устройстве (Android-Speedometer), делает это. Точность также зависит от того, от какой системы получает данные используемый вами навигатор. Система GPS, запущенная в США, доступна на большей части территории мира (заметными исключениями являются северные и южные широты). Предполагается, что в гражданской сфере она обеспечивает точность до 9 метров, а в военной — ещё лучше.



    Точность показаний автомобиля зависит от того, соответствуют ли размеры шин тем, которые изначально установил производитель. Если диаметр шин меньше, показания спидометра будут выше, чем должны быть; чем больше диаметр, тем ниже показания. Это, конечно, влияет на точность.



    Я часто задавался вопросом, действительно ли производители правильно калибруют свои спидометры. Из всех спидометров, которые я тестировал с помощью дорожных радаров, показывающих вашу скорость, почти все автомобили показывали меньшую скорость, чем показывал спидометр. Например... у меня был VW Jetta 1.8T 2004 года выпуска. Я заметил, что радары показывали 22 или 23 мили в час, а мой спидометр — 25 миль в час. Вы скажете, что 2 мили в час — это не так уж много, верно? Подумайте вот о чём... Если погрешность составляет 2 мили в час при скорости 25 миль в час, экстраполируйте это на скорости 50 и 75 миль в час. Разница составит 4 и 6 миль в час соответственно. При скорости 100 миль в час вы на самом деле будете двигаться со скоростью 92 мили в час. Давайте применим это к вашим показаниям одометра. Если машина считает, что едет со скоростью 50 миль в час, а на самом деле едет со скоростью 46 миль в час, то на вашем одометре будет отображаться 50 миль, хотя вы проехали всего 46. Умножьте это на 50 000 миль, и вы получите срок окончания гарантии... хотя автомобиль проехал всего 46 000 миль. Это позволяет производителю автомобиля досрочно снять с себя ответственность. А как насчёт автомобиля, взятого в лизинг? Это означает, что пробег закончится раньше, чем должен, и компания, предоставляющая автомобиль в аренду, может взимать с вас плату за пробег, который вы не совершали. Это может стать серьёзной проблемой. Если ваш автомобиль регистрировал пробег медленнее, чем навигатор, то возможно, вы видите именно это.



    В качестве примера я запустил навигатор TomTom, когда ехал на Camaro, который я снова вывел на дорогу. В TomTom есть встроенный дисплей, показывающий скорость движения. Я хотел узнать, насколько точен спидометр Camaro, и сравнил показания. Я был очень удивлён, когда узнал, что мой Camaro всегда показывал скорость с точностью до +/- 1 мили в час.



    В конечном счёте я почти всегда буду отдавать предпочтение скорости, отображаемой навигатором, а не спидометру автомобиля, по вышеуказанным причинам.


  1. Мне кажется, что это не исчерпывающий ответ на вопрос. В частности, здесь не раскрываются подробности того, как на самом деле работает спидометр, а объясняется только, почему спидометр и GPS показывают разные результаты.
  1. О! Браво, сэр!
  1. Лол. Он остаётся ровным как минимум до 180 градусов. Дальше не проверял
  1. GPS может с невероятной точностью измерять скорость, даже если у вас нет точных данных о местоположении, за счёт измерения доплеровского сдвига спутниковых сигналов. Однако я не встречал обычного потребительского устройства, которое бы это делало.
  1. Ладно, я не читал другой ответ...
  1. @Paulster2 Причина неправильной калибровки спидометра (по крайней мере, во многих европейских и азиатских автомобилях) кроется в законе. В Германии и других странах закон требует, чтобы производитель автомобиля гарантировал, что спидометр никогда не покажет меньшую скорость, чем та, с которой вы едете. Поэтому многие производители автомобилей добавляют к расчётной скорости значение безопасности.
  1. Этот PDF-файл представляет интерес для чтения и показывает, что GPS-навигация может быть менее точной, чем традиционные методы измерения. Статья написана с точки зрения бегуна, и в некоторых GPS-устройствах могут быть алгоритмы для повышения точности на высоких скоростях (сглаживание траектории движения для повышения точности), но изложенные в статье мысли всё равно важны.
  1. @JPhi1618 Ссылка на PDF-файл не работает или отсутствует.
  1. @cdunn — PCM = модуль управления силовым агрегатом ... бортовой компьютер автомобиля.
  1. @Paulster2 PCM, упомянутый здесь, называется "Импульсно-кодовая модуляция"?
  1. GPS-приёмники также могут вычислять скорость, измеряя доплеровский сдвиг фактического несущего сигнала GPS. Таким образом можно добиться гораздо большей точности, хотя я пока не встречал такого в обычном потребительском оборудовании.
Вы уже ответили на этот вопрос