Wie funktionieren Tachos das Zeug Erklären
E Xcuse mich, Herr, haben Sie eine Ahnung, wie schnell du wolltest? Das ist die Frage, die jeder Autofahrer Dreads von einem Polizeibeamten an der Seite der Straße gefragt. Wenn Sie geradeaus starren, nicht auf dem Armaturenbrett sucht, haben Sie vielleicht nur eine vage Vorstellung davon, was zu sagen. Wenn Sie auf dem Tacho gesucht haben, auf der anderen Seite, wissen Sie die Antwort genau, möglicherweise innerhalb von einem oder zwei Kilometern oder Meilen pro Stunde. Haben Sie schon einmal zu denken aufgehört, wie ein Tachometer tatsächlich funktioniert? Es ist ein wirklich genialer Einsatz von Elektromagnetismus!
Foto: Speedometers aussehen könnte Moving-Coil-Meter (Voltmeter, Amperemeter, und so weiter), aber sie arbeiten in einer ganz anderen Art und Weise.
Wie Geschwindigkeit messen
Wenn Sie schon in unserem Artikel über Bewegung lesen. Sie werden feststellen, dass Geschwindigkeit wissen, ist sehr einfach definiert: es ist die Strecke, die Sie durch die Zeit, die Sie nehmen geteilt reisen. Also, wenn Sie 200 Kilometer gehen und es dauert 4 Stunden, es zu tun, Ihre Durchschnittsgeschwindigkeit beträgt 50 Kilometer pro Stunde. Messen Sie Ihre Durchschnittsgeschwindigkeit, nachdem Sie gereist ist eigentlich nicht so viel Hilfe, vor allem, wenn ein Polizist Sie Fragen stellt. Wie schnell würden Sie Sir? Erm, zieht mich immer wieder in ein paar Stunden, wenn ich zu meinem Ziel. und ich werde teilen den Abstand I von der Zeit gegangen sind es dauerte. und dann soll ich in der Lage sein, Ihnen eine Art von Antwort zu geben. Okay?
Foto: Messgeschwindigkeit mit einer Radarpistole. Foto von Heather M. Norris mit freundlicher Genehmigung von der US Air Force.
Was wir wirklich brauchen, ist eine Möglichkeit, herauszufinden, wie schnell die Räder des Autos drehen. Wenn wir wissen, wie groß die Räder sind, können wir dann ziemlich leicht die Geschwindigkeit herauszufinden. Aber wie misst man eine Rotationsgeschwindigkeit des Rades? Auch das Problem ist nicht einfach. Stellen Sie sich vor, wie viel schwieriger ist es, in den frühen Tagen des Autofahrens erscheinen muß, wieder im Jahr 1902, als die deutschen Ingenieur Otto Schulze die erste praktische Lösung erfunden: die Wirbelstromtachometer.
Wie mechanisch (Wirbelstrom) Tachos Arbeit
Hier ist, was wir aus unserem Tacho wollen. Wir haben die Räder des Autos mit einer bestimmten Geschwindigkeit dreht, und wir wollen wissen, mit einem einfachen Zeiger und Zifferblatt, was die Geschwindigkeit ist. Also müssen wir die Spinnräder auf den Zeiger in einigen cleveren Art und Weise verbinden. Auch das ist ziemlich heikel: Die Räder sind Rennen um, aber der Zeiger, in einiger Entfernung, nur hin und her schnippt. Wie können wir kontinuierlich, Drehbewegung in intermittierende, flickery, Zeigerbewegung umwandeln? Die Antwort ist Elektromagnetismus nutzen zu können!
Die Welle, die die Fahrzeugräder dreht sich durch eine lange, flexible Kabel erfolgen mit dem Tachometer verbunden verdrillter Drähte. Das Kabel ist ein bisschen wie ein Mini-Antrieb: wenn ein Ende des Kabels dreht, so auch die anderen, selbst wenn das Kabel ist lang und kurvenreich. Am oberen Ende speist das Kabel in die Rückseite des Tachometers. Wenn sie sich dreht, dreht es einen Magneten im Inneren des Tachometers Fall mit der gleichen Geschwindigkeit. Der Magnet dreht sich im Inneren eines hohlen Metallschale, wie die Geschwindigkeit Cup bekannt, die ebenfalls frei drehen kann, durch eine feine Drahtspule bekannt als Spirale zurückgehalten though. Jedoch sind der Magnet und die Geschwindigkeit Cup nicht miteinander verbunden sind, sie durch Luft getrennt sind. Die Geschwindigkeit Becher wird an den Zeiger angehängt, die nach oben und unten den Tacho Wahl bewegt.
Wie funktioniert das alles? Da die Tachowelle dreht, dreht er die Magneten mit der gleichen Geschwindigkeit. Der Spinnmagnet erzeugt ein schwankendes Magnetfeld innerhalb der Geschwindigkeits Tasse und nach den Gesetzen des Elektromagnetismus, das heißt, elektrische Ströme in der Tasse fließen sowie. In der Tat stellt sich die Geschwindigkeit Tasse in eine Art Stromgenerator. Aber anders als in einem richtigen Generator (die Art, den Strom für Ihr Zuhause in einem Kraftwerk macht), haben die Ströme in der Geschwindigkeit Tasse nirgendwo zu gehen: es gibt nichts, um ihre Macht weg zu tragen. So sind die Strömungen schwimmen fast nutzlos in wirbelnden Wirbel-wir sie Wirbelströme eben deswegen nennen. Da sie elektrische Ströme sind, und sie sind in einem Magnetfeld in einem elektrischen Leiter zu bewegen, sagt ein anderes Gesetz des Elektromagnetismus werden sie Bewegung schaffen. Wie? Die Ströme bilden tatsächlich die Geschwindigkeit Schale derart drehen, dass er versucht, sich mit dem Spinnmagneten aufzuschließen. Aber die Spirale hält den Becher dreht sehr weit, so dass es nur ein wenig stattdessen dreht, ziehen Sie den Mauszeiger auf das Zifferblatt, wie es so tut. Je schneller das Auto fährt, desto schneller wird das Kabel dreht, desto schneller der Magnet dreht, desto größer ist die Wirbelströme erzeugen sie, desto größer ist die Kraft, die auf der Geschwindigkeit Tasse, und je mehr es in der Lage mit dem Rad der Zeiger nach oben zu ziehen. Wenn Sie nicht alles, was klar vorstellen können, werfen Sie einen Blick auf die kleine Animation unten.
Wie Tachos arbeiten
- Wenn der Motor über dreht, dreht sich die Antriebswelle der Räder sich drehen zu lassen.
- Die Tachowelle, von der Antriebswelle angetrieben, dreht sich auch.
- Das Kabel herum dreht einen Magneten mit der gleichen Geschwindigkeit in der Geschwindigkeits Tasse. Der Magnet dreht sich ständig in die gleiche Richtung (in diesem Fall gegen den Uhrzeigersinn).
- Der Spinn Magnet erzeugt Wirbelströme in der Geschwindigkeit Tasse.
- Die Wirbelströme bilden, die Geschwindigkeit cup drehen gegen den Uhrzeigersinn, als auch in einem Versuch, mit dem Magneten aufzuschließen. Denken Sie daran, dass der Magnet und die Geschwindigkeit Becher sind nicht miteinander in irgendeiner Weise verbunden sind-es gibt Luft zwischen ihnen.
- Das Haar Feder spannt, die Geschwindigkeit Schal zurückzuhalten, so dass es nur einen kleinen Weg machen kann.
- Da die Geschwindigkeit Becher dreht, schaltet er den Zeiger auf dem Zifferblatt, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzeigt.
Wie elektronische Tachos arbeiten
So gut wie alle Tachos bis zu den 1980er Jahren arbeiteten auf diese Weise verknüpfen, wie bei Schulzes Original, patentiertes Design. Aber es gibt auch Nachteile. Erstens gibt es viele mechanische Teile, die verschleißen (was sie ungenau macht) oder plötzlich versagen. Wenn die Tachowelle bricht, wird der ganze Apparat sofort nutzlos und es dauert einen Mechaniker eine Reparatur zu machen. Lange Tachowellen sind besonders unpraktisch, die immer etwas von einem Problem in großen Nutzfahrzeugen wie Lkw und Busse waren. Wirbelstrom-Tachos sind auch weniger als ideal für Fahrräder. nicht zuletzt, weil es nicht wirklich Raum ist einen großen Tacho am Lenker zu montieren! Und es ist nicht nur das Kabel, das ein Problem darstellt: es kann schwierig sein, ein herkömmliches Tachometer zu lesen wählen, ob Sie die Autobahn Rennen nach unten sind, vor allem in der Nacht: Haben Sie wirklich Ihre Augen von der Straße nehmen wollen, um herauszufinden, wo die Nadel ist auf dem Zifferblatt? Manche Menschen bevorzugen es, ihre Geschwindigkeit als eine einfache Zahl auf einer gut beleuchteten Digitalanzeige zu sehen.
Elektronische Tachos arbeiten in einer ganz anderen Art und Weise. Kleine Magneten an das rotierenden Antriebswelle Sweep des Fahrzeugs entlang der kleinen Magnetsensor (entweder Reedschalter oder Hall-Effekt-Sensoren) in der Nähe positionierten. Jedesmal, wenn die Magneten, die Sensoren passieren, erzeugen sie einen kurzen elektrischen Stromimpuls. Ein elektronischer Schaltkreis zählt, wie schnell die Impulse ankommen, und wandelt diese in eine Geschwindigkeit, elektronisch auf einer LCD-Display angezeigt. Da die Schaltung ist die Anzahl der Radumdrehungen gemessen wird, kann es auch eine Anzahl von halten, wie weit Sie zurückgelegt haben, eine Verdoppelung-up als Entfernungsmesser (Entfernungsmess Meter). Elektronischer speedometers kann auch angezeigt werden Geschwindigkeiten mit analogen Zeigern und Zifferblättern, wie herkömmlicher Wirbelstrom speedos: in diesem Fall ist die elektronische Schaltung steuert einen hoch steuerbaren Elektromotor (ein so genannten Schrittmotor), dass der Zeiger um einen geeigneten Winkel dreht. Elektronische Tachos sind zuverlässiger und kompakter als mechanische, und die Bewegungssensoren kann ein beliebiger Abstand vom Display sein, dass Sie Ihre Geschwindigkeit zeigt, dass sie für jede Art von Fahrzeug von einem Fahrrad mit einem 40-Tonnen-Lkw macht!
„Jede Idee, wie schnell würden Sie Sir?“
„'Fraid nicht, Offizier, aber ich habe eine ziemlich gute Idee, wie mein Auto, um es herausfindet. Zählt das?“ .
Grafik: Wie ein elektronischer Tachometer arbeitet: 1) ein Magnet auf einem der Räder verbunden (oder wahrscheinlicher mit einer Antriebswelle an einem der Räder angebracht ist) mit hoher Geschwindigkeit dreht. 2) jedes Mal, wenn eine vollständige Umdrehung macht, sie übergibt einen Hall-Effekt (oder einem anderen magnetischen Sensor) und das Feld von dem Magnet den Sensor auslöst. 3) Eine Schaltung verstärkt die Signale von dem Sensor und übersetzt sie in die momentane Geschwindigkeit und die zurückgelegte Strecke. 4) Eine Digitalanzeige auf dem Armaturenbrett wirkt sowohl als Tachometer und Kilometerzähler, an Seite um die Geschwindigkeit und Abstand Seite anzeigt.
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