Prędkościomierz: jak działa i dlaczego podaje błędny pomiar prędkości

Wszyscy znamy prędkościomierz, ten element samochodu, który na bieżąco informuje nas o prędkości, z jaką jedziemy. Chociaż jest jednym z tych bardzo powszechnych elementów, z których korzystamy niemal bez zastanowienia, dla większości użytkowników pozostaje wielką niewiadomą. Mało kto wie nawet, że ma on błąd w pomiarze prędkości. Ten błąd ma kilka wyjaśnień, o których opowiemy poniżej, ale najpierw chcemy pokazać dwa rodzaje prędkościomierzy, jakie istnieją, i jak działają.

Rodzaje prędkościomierza

Istnieją dwa rodzaje prędkościomierzy: starszy i nowszy, który montowany jest w najnowszych modelach. Oba opierają się na tej samej zasadzie, choć sposób jej realizacji się różni. Aby poznać prędkość, z jaką porusza się pojazd, za pomocą prędkościomierza, trzeba znać średnicę koła oraz liczbę obrotów, jakie wykonuje ono w określonym czasie.

Aby poznać pierwszą z tych wielkości, należy obliczyć rozmiar felgi i dodać dwukrotność profilu opony. Zazwyczaj zna się średnicę, ponieważ producent wie, jakie opony są montowane w danym samochodzie. Pozostaje więc tylko poznać dwa rodzaje prędkościomierzy, jakie istnieją, i zasadę ich działania.

Prędkościomierz mechaniczny

Prędkościomierze mechaniczne montowano w samochodach kilka lat temu. Są prostsze od obecnych i mierzą prędkość poprzez obrót linki połączonej z wałkiem wtórnym skrzyni biegów. Prędkość tego obrotu jest proporcjonalna do prędkości kół zgodnie z przełożeniem mechanizmu różnicowego.

Na drugim końcu linki znajduje się magnes. Ten, obracając się, wytwarza prąd elektryczny, który porusza wskazówką prędkościomierza po skali. Aby określić tę skalę tak dokładnie, jak to możliwe, trzeba uwzględnić wszystkie siły działające podczas tego ruchu, na przykład opór sprężyny na skręcanie, który trzeba było skalibrować zgodnie ze średnicą kół, natężenie indukowanego prądu, przełożenie mechanizmu różnicowego i inne zmienne. Dzięki temu można zapewnić wizualizację prędkości pojazdu.

Prędkościomierz elektroniczny

Prędkościomierz elektroniczny jest nowocześniejszy, a jego konstrukcja jest bardziej praktyczna, prostsza i bardziej niezawodna. Na wałku wtórnym napędu umieszcza się czujnik obrotu, który wysyła do sterownika zmienny prąd o określonym napięciu. Sterownik go interpretuje i przetwarza na sygnał prędkości, który następnie można zobaczyć na tablicy wskaźników, w formie analogowej lub cyfrowej.

Czujnik obrotu nazywa się również czujnikiem Halla. Składa się z dwóch magnesów, które obracają się jednocześnie. Pomiędzy nimi znajduje się czujnik, który generuje prąd elektryczny. Obrót magnesów grupuje wytworzone elektrony, dzięki czemu uzyskuje się odczyt, który następnie zamieniany jest na dane w sterowniku.

Prędkościomierz elektryczny może też określać prędkość pojazdu za pomocą koła impulsowego ABS. Ten system może wprowadzać dodatkowy błąd w pomiarze, ponieważ na zakręcie jedno koło obraca się nieco wolniej niż drugie.

Błąd prędkościomierza

Prędkościomierze generują błąd w pomiarze prędkości. Nie jest to bardzo duży błąd, ale może sięgać nieco ponad 10% prędkości rzeczywistej. Co zaskakujące, ten błąd jest uregulowany prawnie, a to Unia Europejska ustala, że prędkość wskazywana przez prędkościomierz ma być wyższa od rzeczywistej. Ta różnica między prędkością rzeczywistą a wskazywaną wynosi 10% plus 4 km/h.

Oznacza to, że samochód jadący z prędkością 120 km/h według prędkościomierza w rzeczywistości porusza się wolniej. Ta różnica wywołuje efekt psychologiczny u kierowcy: mimo że myśli, iż jedzie z maksymalną dozwoloną prędkością, w rzeczywistości jej nie przekracza.

W Japonii i w Stanach Zjednoczonych dopuszcza się odchylenie między prędkością rzeczywistą a wskazywaną wynoszące 4%, zarówno w górę, jak i w dół. Inne czynniki wpływające na błędy wskazań prędkościomierza to zużycie mechanizmu, użycie kół o innej średnicy, niż ta, na którą system został skalibrowany, oraz ciśnienie w oponach. Może ono powodować, że koło toczy się szybciej lub wolniej, co wpływa na prędkość i przebytą odległość.