車速表的工作原理(下)

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【大紀元2023年08月23日訊】(大紀元記者玉山編譯報導)(續上週)汽車中的儀表板組織了各種傳感器和儀表,包括機油壓力表、冷卻液溫度表、燃油油位表、轉速表等。但最突出的儀表——也許也是最重要的儀表,至少就你開車時查看它的次數而言——是車速表。

渦流車速表

假設一輛汽車沿著高速公路勻速行駛。這意味著它的變速器和驅動軸的旋轉速度與車輛的速度相對應。這還意味著車速表驅動電纜的中心軸(因為它通過一組齒輪連接到變速器)也以相同的速度旋轉。最後,驅動電纜另一端的永磁體開始旋轉。

當磁鐵旋轉時,它會產生旋轉磁場,產生作用在速度杯上的力。這些力導致電流以小旋轉渦流的形式在杯子中流動,稱為渦流。在一些應用中,渦流代表功率損失,因此是不希望的。但在速度計的情況下,渦流會產生阻力矩,該阻力矩作用在速度杯上。杯子及其連接的針與磁場旋轉的方向相同,但僅限於游絲允許的範圍。速度杯上的針停止不動,游絲的反作用力平衡旋轉磁鐵產生的力。

如果汽車增加或降低速度怎麼辦?如果汽車行駛得越快,測速杯內的永磁體就會旋轉得越快,從而產生更強的磁場、更大的渦流以及測速表指針更大的偏轉。如果汽車減速,杯內的磁鐵旋轉得更慢,從而降低了磁場強度,導致渦流更小,針的偏轉也更小。當汽車停下來時,游絲將指針保持在零位。

車速表校準

所有車速表都必須經過校準,以確保磁場產生的扭矩準確反映汽車的速度。該校準必須考慮幾個因素,包括驅動電纜中的齒輪比、差速器中的最終傳動比以及輪胎直徑。所有這些因素都會影響車輛的整體速度。以輪胎尺寸為例。當車軸轉完整一圈時,與其連接的輪胎也轉完整一圈。但直徑較大的輪胎比直徑較小的車輪行駛得更遠。這是因為輪胎一轉所經過的距離等於其周長。因此,直徑為20英寸的輪胎轉一圈將覆蓋約62.8英寸的地面。直徑為30英寸的輪胎將覆蓋更長地面——大約94.2英寸。

校準會針對這些差異進行調整,並由製造商完成,製造商將車速表齒輪設置為與工廠安裝的齒圈和小齒輪比以及輪胎尺寸相對應。如果車主所做的更改導致車輛不符合出廠規格,則車主可能必須重新校準車速表。重新校準速度計可以通過調整游絲和永磁電機來完成。一般來說,磁場的強度是最容易改變的變量。這需要一個強大的電磁體,可用於調節速度計中永磁體的強度,直到指針與旋轉驅動電纜的輸入相匹配。

車速表設計的未來

早期儀表組的一大缺點是位置。司機必須低頭才能看到儀錶盤,眼睛離開路面至少一秒鐘。如果汽車以30英里/小時的速度行駛,那麼在那一秒鐘內,汽車行駛了大約46英尺。

2003年,西門子VDO開發了一種通過鏡子投射到擋風玻璃上的平視顯示器。對於駕駛員來說,該顯示屏似乎漂浮在發動機罩上方,距離約六英尺。車速是顯示屏的關鍵要素之一,但它也包含普通儀表組中的任何要素。它還可以集成定向輔助設備,使用紅外攝像機的圖像來檢測和顯示前方道路的輪廓。對於一項可以追溯到近100年前的技術來說,這是一個重大的進步。◇

責任編輯:鍾義雲

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