logo

logo

logo

logo

logo

مقياس السرعة

مقياس سرعه

Tachometer - Tachymètre

مقياس السرعة

 

مقياس سرعة الدوران tachometer وبالفرنسية tachymètre جهاز يقيس عدد دورات المحرك أو الآلة التي يركب عليها في وحدة الزمن، ويشير بذلك إلى سرعة تحرك المركبة.

تقاس السرعة بالمسافة المقطوعة في وحدة الزمن، والمسافة مقدار قابل للقياس، بواحدات قياس الطول، أما الزمن فيقاس بالثواني أو الدقائق أو الساعات.  

إن واحدة قياس سرعة  الدوران هي دورة / دقيقة R.R.M  أما واحدة قياس المسافة في المركبات فهي كيلومتر/ساعة (Km/h) أو ميل/ساعة (mile/h).

الشكل (1) لوحة العدادات في واجهة المركبة

 لمحة تاريخية

استعمل جهاز قياس سرعة سير المركبة عام 1899 و كان حده الأعلى 100كم/ سا، يعمل على مبدأ منظم واط ( ذي الكتل العاملة بالطرد المركزي). ثم أتبع بعد فترة وجيزة بجهاز قياس سرعة ميكانيكي زمني (كرونومتري) يعتمد على تقسيم الزمن الثابت إلى مسافات صغيرة. وقد استعمل على الدراجات النارية motorcycles. ثم حل محله بعد فترة مقياس السرعة المغنطيسي ثم الكهربائي، و كانت جميع تلك المقاييس، تحتوي على عداد كيلومترات للمسافة المقطوعة، على وصلة مرنة تنقل الحركة من مخرج علبة السرعة إلى علبة المقياس.

في عام 1936 ظهر مقياس سرعة الدوران الذي يشغل عن بعد ومن دون عداد كيلومترات، ولم يكن يحتاج إلى وصلة ميكانيكية مرنة لنقل الحركة، لأنه مؤلف من مؤشر ذي ملف تحريض كهربائي يغذى بتيار متناوب من منوبة alternator المركبة.

وفي الفترة بين 1942 و1947 ظهرت مقاييس سرعة أكثر حداثة، وكانت كلها تستمد طاقتها الكهربائية من مدخرة المركبة، حيث يحول التيار إلى نبضات متقطعة تشغل مقياس السرعة المغنطيسي ، عن طريق محرك كهربائي متزامن معها.

وفي عام 1967 ظهر مقياس السرعة الإلكتروني مع عداد كيلومترات، وعدادات أخرى مختلفة، وتطورت عنها في أواخر القرن العشرين مقاييس السرعة الحديثة جداً.

الشكل (2) مبدأ عمل عداد السرعة في المركبة

عدادات السرعة في المركبات على الطرق (كم/سا)

يتألف العداد عموماً من الأجزاء الآتية:

1- مأخذ الحركة  2- وصلة نقل حركة مرنة 3- مؤشر سرعة السيارة (كم /سا) 4- عداد كيلومترات للمسافات المقطوعة بواحدة الكيلومتر، و يبين الشكل رقم (1) مجموعة المؤشرات العائدة لتلك العدادات:

- مؤشر السرعة الميكانيكي: يعتمد على انفراج كتل دوارة، يبتعد بعضها عن بعض بفعل قوى الطرد المركزي التي تزداد بزيادة سرعة الدوران، وعن طريق جملة روافع ميكانيكية، يجري تحريك إبرة المؤشر، التي يحكمها نابض حلزوني صفيحي، يقوم بجرها دوماً نحو نقطة الصفر أمام لوحة مدرجة. وكلما زادت السرعة ازداد انفراج الكتل الدوارة  التي تسحب معها إبرة المؤشر، عكس جهة الصفر، (أي باتجاه تسجيل قيم سرعة متزايدة). على لوحة مدرجة بواحدة الكيلومتر في واحدة الزمن (كم/سا). وهذا النوع من عدادات السرعة لم يعد مستعملاً لعدم دقته وقلة كفايته، و بسبب الضياعات الميكانيكية في الوصلات، وعدم انتظام الحركة.

- مؤشر السرعة الكهرطيسي: وهو مؤسس على مبدأ وجود مغنطيس دوار مكون من لقمة معدنية على شكل حرف U، في قفص معدني يحوي وشائع (ملفات) متحرضة. وبدوران المغنطيس يتحرض تيار كهربائي يولد ساحة مغنطيسية تحت تأثير المغنطيس الدوار، و تستجيب له بالدوران معه، و كلما كانت قوى التحريض أكبر كانت الاستجابة أكبر. ويبين الشكل (2) مقطعاً من عداد سرعة كهرطيسي، يدور فيه المغنطيس بفعل وصلة مرنة تنقل الحركة من لولب دودي (لولب لا نهائي) مركب على مخرج علبة السرعة، أما المغنطيس الدوار فموجود داخل علبة معدنية خفيفة تمثل القرص (القلب) المعدني المتحرض الذي يميل للانجرار والدوران مع المغنطيس الدوار، و لكن سعة الحركة هذه تكبح بنابض صفيحي حلزوني، تقيد انتقالات إبرة المؤشر المربوطة بالنابض الحلزوني بالتناسب مع سرعة الدوران المنقولة من مخرج علبة السرعة، أي يحصل تناسب مع حالة التوازن القائمة بين قوة الجر المطبقة على حامل الإبرة و قوة ممانعة النابض الحلزوني الصفيحي، و درجة استجابته لهذه القوة، إذ كلما ازدادت سرعة انتقال المركبة على الطريق، ازدادت هذه الاستجابة، وينبغي أن تكون حالة التوازن ثابتة و مستقرة وبلا تأرجحات للإبرة، و مع ذلك فإن نسبة التخفيض يتم تعديلها وفق طلب بعض المنتجين من صانعي السيارات، حيث يتم تكبير عملية إظهار تأثير السرعة.

الشكل (3)

وينبغي أن يُشار هنا إلى أن تبديل أقطار الإطارات المطاطية في المركبة بتبديل مقاساتها، و كذلك تغير درجة امتلاء الإطارات الداخلية للدواليب بالهواء (تعديل الضغط)، يؤثر في نصف قطر الدولاب، و بالتالي يتغير محيط الدولاب الملامس للطريق، وتتغير تبعاً لذلك سرعة السيارة، وينبغي أخذ ذلك الأمر في الحسبان لتأثيره في القراءات، حيث يتأثر جهاز قياس السرعة بذلك و يفقد بعضاً من مصداقيته الآلية.

- مؤشر السرعة ذو الشريط المعدني: يعمل هذا المؤشر وفق مبدأ عمل الجهاز الموصوف أعلاه، يتم تحقيق قياس سرعة سيارة، بوساطة شريط معدني يدور على بكرات، خلف فتحة شاشة مدرجة بقيم سرعة متزايدة ، تلون تدريجاتها بألوان متعددة فتزداد درجة اللون من الزهري إلى البرتقالي إلى الأحمر القاني بازدياد سرعة السيارة، و في آخر اللون الأحمر صورة جمجمة مع عظمتين، لحظة اجتياز المركبة الحد الأعلى للسرعة (فوق 200كم/سا)، إشارة إلى الخطر المحدق بالسائق نتيجة السرعة الزائدة. وقد يستبدل بالشريط المتدرج، قرص معدني مدرج بالتدريجات اللونية السابقة، ويدور أمام شق في الشاشة لا يكشف إلا قطاعاً محدداً من القرص (الشكل 3).

- عداد السرعة الكهربائي الإلكتروني (د/د): لا يتضمن هذا النوع من العدادات أي عناصر ميكانيكية، ويستغنى عن تركيب عنصر ميكانيكي يدور على الدولاب المعدل في المحرك أو على جذع نقل الحركة الخارج من علبة السرعة. يعمل هذا العداد على النحو الآتي:

أ- تركيب لاقط كهرطيسي على أنبوب خروج المازوت، من مضخة الضغط العالي إلى البخاح في المحرك الديزل يتأثر بالاهتزازات النبضية الناتجة من تتالي دفعات حقن الوقود ذي الضغط العالي ، و يحولها إلى نبضات كهربائية ضعيفة ترسل إلى مضخم amplifier، ومنه إلى وحدة المؤشر الرقمي عن طريق دارة إلكترونية.

الشكل (4) عداد المسافة

ب - تركيب اللاقط الكهرطيسي على سلك التوتر العالي wire  high tensionالخارج من ملف الإشعال في دارة الإشعال الكهربائية في محرك البنزين، حيث تنتقل النبضات المقدرة بعدد الإشعالات في الدقيقة و المرتبطة   بسرعة دوران المحرك، فيتم إظهارها على شاشة المؤشر الرقمي بالطريقة السابقة نفسها.

ج- نقل إشارات نبضية كهرطيسية من وحدة كهرطيسية مركبة مقابل نتوء على الدولاب المعدل، حيث ترسل هذه الإشارات إلى مضخم ثم إلى المؤشر الرقمي بالطريقة السابقة.

 د- تؤخذ نبضات ضوئية عن طريق وحدة خلية كهرضوئية photocell  و منها إلى المؤشر الرقمي بالطريقة السابقة.

الشكل (5) عداد سرعة دوران المحرك

عداد الكيلومترات المقطوعة:

جهاز ميكانيكي مكوّن من مجموعة مسننات تكتسب دورانها عن طريق الوصلة المرنة الناقلة للحركة من الجذع الخارج من علبة السرعة بوساطة لولب حلزوني لانهائي ومسنن هجوم ينقل الحركة. تدير مجموعة المسننات الميكانيكية مجموعة بكرات تمثل الآحاد والعشرات والمئات والآلاف وعشرات الآلاف، حيث تجر كل بكرة البكرة المجاورة لها وهكذا، ويبين الشكل (4) هذا العداد وهو في وضعية الصفر. وتنبغي الإشارة هنا إلى أن درجة نفخ الإطارات المطاطية، و ضغط الهواء فيها وقياس الأقطار الخارجية للإطار المطاطي تقوم بدور في مصداقية القراءة، ولا يوجد علاقة لسرعة انطلاقة السيارة بمصداقية القراءة.

مقياس سرعة دوران محرك، بوساطة حساس الممانعة المغنطيسية:

يقيس هذا الجهاز الحساس (الشكل 5) وضعية العمود المرفقي (الجذع المعقوف) مستخدماً ظاهرة التدفق المغنطيسي و الممانعة المغنطيسية.

و يتكون الجهاز من مغنطيس دائم مؤلف من رقائق مصنوعة من الحديد المضاف إليه الكوبلت و النيكل، أو من مادة مغنطيس تركيبي يسمى فرّيت ferrite و يلف على المغنطيس وشيعة حساسة من الأسلاك النحاسية، ويدور قرص معدني مركب على امتداد العمود المرفقي في المحرك (الجذع المعقوف)، و يوجد على محيطه نتوءات أربعة تمثل كل منها النقطة الميتة العليا لكل مكبس من أسطوانات المحرك الثمان، ولدى مرور كل نتوء معدني في ثغرة قطبي المغنطيس تغلق دارة الخطوط المغنطيسية وتكمل دورتها المغنطيسية، وهكذا وبعملية إغلاق الثغرة، وفتحها تتغير كثافة الخطوط المغنطيسية بسبب تغير التدفق وانقطاعه، وبالتالي يتغير جهد التيار المتحرض في الوشيعة الحساسة الملفوفة على المغنطيس بين قيمة عظمى موجبة والصفر وقيمة عظمى سالبة، أي بالتناوب. ترسل هذه القيم إلى وحدة معالجة الإشارة  (4) ثم إلى دارة شاشة الكاشف الرقمي. 

 

 

علي صبح

الموضوعات ذات الصلة:

السيارة ـ قياس سرعة الدوران. 

مراجع للاستزادة:

- ROBERT C. PERRINE, Design Handbook for Pm Motors and Tachometers: Electrical and Magnetic Design (Magna Physics Pub. 2000).


التصنيف : الصناعة
المجلد: المجلد التاسع عشر
رقم الصفحة ضمن المجلد : 298
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 566
الكل : 29615557
اليوم : 70473

توتوفينتس (فاهان-)

المزيد »