با نمایان شدن تکنولوژی های جدید اولین سرعت سنج هایی که با تکنولوژی جدید درست شده بودند

بسیار گران قیمت و فقط در مدل های آپشن در دسترس قرار داده شده بود. تا سال 1910 کارخانجات

اتومبیل سازی از سرعت سنج های جدید و استاندارد استفاده نمی کردند. یکی از اولین سرعت

سنج ها به اختصار OSA ( Otto Schulze Autometer ) نامیده می شود که میراث کمپانی زیمنس می

باشد. اولین سرعت سنج OSA در سال 1923 ساخته شد که تا 60 سال در طراحی اصلی آن تغییرات

مهمی داده نشد. در این مقاله ما به تاریخچه سرعت سنج چگونگی کارکرد و چگونگی طراحی آن در

آینده خواهیم پرداخت.



انواع سرعت سنج ها :

دو نوع مختلف از سرعت سنج ها وجود دارند : الکتریکی و مکانیکی . به این دلیل که سرعت سنج

های الکتریکی در واقع اختراع نسبتا جدیدی می باشند – اولین سرعت سنج تمام الکتریک تا سال 1993

پدیدار نشده بودند. – در این مقاله عمدتا بر روی سرعت سنج های مکانیک و یا سرعت سنج های

جریان چرخشی (گردابی) بحث خواهیم کرد.مخترعی از استراسبورگ فرانسه در سال 1902 اختراع

اولین سرعت سنج جریان چرخشی را به ثبت رسانید. این اختراع به رانندگان اجازه می داد تا زمانی

که در مسافرت بودند ببینند که دقیقا چه میزان سرعت دارند تا بتوانند زمان خود را تنظیم کنند. درست

در همین زمان و با اختراع این سرعت سنج بسیاری از کشورها قوانین و محدودیت هایی را بر حسب

میزان سرع پایه ریزی کردند و از افسران پلیس برای اجرای آن استفاده کردند. در قسمت بعد به

چگونگی طراحی این گونه سرعت سنج ها خواهیم پرداخت.



اجزا سرعت سنج جریان چرخشی :

قبل از اینکه به داخل سرعت سنج بپردازیم یادآوری نحوه به راه افتادن خودرو مفید می باشد.

1- پیستون موتور از انرژی که توسط سوختن مخلوط بنزین و هوا تولید شده برای حرکت به سمت بالا و

پایین در داخل سیلند استفاده می کند.

2- این حرکت رفت و برگشتی پیستون توسط میل لنگ تبدیل به یک حرکت چرخشی می شود.

3- میل لنگ، فلای ویل ( چرخ طیار ) را به حرکت در می آورد.

4- گیربکس این نیرو را از چرخ طیار به میله محرک فرستاده و این میله نیز چرخ ها را به حرکت در می آورد.

5- گیربکس دنده ها (سرعت های) مختلفی برای کنترل سرعت دارد.

6- با حرکت کردن چرخ ها خودرو نیز به حرکت در خواهد آمد.

برای اندازه گیری سرعت خودرو باید بتوانیم میزان سرعت چرخشی که نزدیک چرخها وجود دارد

یا گیربکس تولید می کند را اندازه گیری کنیم. در اکثر خودروها دستگاه اندازه گیری در گیربکس

قرار داده می شود.و وظیفه آن اندازه گیری میزان سرعت دوزانی تولید شده توسط سیستم

گیربکس و فرستادن اطلاعات به قسمتی که به آن درایو کابل ( Drive Cable ) می باشد.

درایو کابل شامل فنری پیچشی می باشد که روی یک سیم و یا میله مرکزی قرار دارد.به خاطر

ساختمان این قطعه بسیار انعطاف پذیر بوده ومی تواند تا میزان زیادی خم شود بدون اینکه

بشکند.این کابل به مجموعه چرخدنده هایی متصل می باشد. بنابراین زمانی که خودرو حرکت

می کند چرخدنده ها میله داخل شفت انعطاف پذیر را به حرکت در می آورند و میله میزان سرعت

چرخشی را بر حسب تغییر طول کابل اندازه گیری می کند.

سرعت سنج قسمت های مهم دیگری نیز دارد. درایو کابل به وسیله چرخدنده حلزونی به یک

آهنربای دائمی متصل شده است. آهنربا در داخل یک قطعه آهنی فنجانی شکل که به فنجان

سرعت معروف است قرار دارد.فنجان سرعت به یک سوزن متصل است که این سوزن به وسیله

یک فنر موییی نگه داشته شده است.این سوزن در داخل کابین راننده قابل مشاهده است. که

میزان سرعت را با آستفاده از درجه بندی هایی که بر روی صفحه آن ایجاد شده نشان میدهد.




سرعت سنج جریان گردابی :

اجازه بدهید بگوییم که خودرویی با سرعت ثابتی در بزرگراه در حال حرکت می باشد.این بدان

معنی می باشد که سیستم گیربکس و میله محرک دارای سرعت ثابتی معادل با سرعت خودرو

می باشد و همچنین بدین معنی می باشد که محور درایو کابل سرعت سنج – به دلیل اینکه با

یک سری چرخدنده به گیربکس متصل است – نیز با سرعت مشابهی در حال چرخش می باشد.

و در نتیجه آهنربای متصل به سر دیگر درایو کابل نیز در حال چرخش با همان سرعت می باشد.

با چرخش این آهنربا یک میدان مغناطیسی دوار تولید می شود ،این میدان سبب تولید نیرویی

می شود که بر فنجان سرعت اثر کرده و نتیجه آن تولید جریان الکتریکی می باشد که در فنجان

سرعت بصورت چرخشی جریان داشته و به آن جریان چرخشی گویند.در سرعت سنج جریان

چرخشی سبب تولید گشتاور کششی می کند که بر فنجان سرعت اثر کرده و فنجان و سوزن

متصل به آن در مسیر مستقیمی که میدان مغناطیسی در حال چرخش می باشد ،دوران می

کند.اما فقط در فاصله ای که فنر موییی اجازه می دهد.سوزن در فنجان سرعت زمانی به حالت

سکون در می آید که نیروی مقاوم فنر موییی شکل معادل با نیروی تولید شده توسط میدان دوار

گردد.

حال اگر سرعت خودرو افزایش یابد چه اتفاقی رخ می دهد؟ اگر سریعتر برانیم آهنربای دائمی

داخل فنجان سرعت سریعتر خواهد چرخید و میدان قوی تری تولید می شود. که باعث تولید

جریان چرخشی بیشتر و در نهایت باعث انحراف بیشتر سوزن سرعت سنج خواهد شد.




درجه بندی سرعت سنج :

تمام سرعت سنج ها باید به گونه ای درجه بندی گردنند که بتوانند به دقت گشتاور تولید شده

توسط میدان مغناطیسی را که نشان دهنده سرعت خودرو می باشد نمایش دهند.این درجه

بندی بستگی به فاکتورهایی دارد که شامل ارتباط چرخ دنده ها در درایو کابل و در نهایت ارتباط

آنها با دیفرانسیل و اندازه تایرها می باشد.تمام این فاکتورها بر روی سرعت کلی تاثیر می

گذارد.برای مثال سایز تایرها .زمانی که اکسل یک دور کامل می زند. تایرهای متصل نیز یک دور

کامل می زنند. اما تایر هایی که سایز بزرگتری دارند مسافت بیشتری نسبت به تایری که سایز

کوچکتری دارند طی می کنند.

آینده طراحی سرعت سنج ها :

یکی از بزرگترین عیوب سرعت سنج ها این می باشد که راننده برای دیدن میزان سرعت حداقل

یک ثانیه چشم از جاده برداشته و به سرعت سنج نگاه می کند. در این مدت خدرو مسافتی

معادل 46 فیت ،با سرعت 30 مایل بر ساعت طی خواهد کرد. شرکت زیمنس در حال طراحی

سیستمی می باشد که قابلیت نمایش سرعت بر روی شیشه جلوی خودرو را دارا می باشد.

البته نمایش میزان سرعت خودرو یکی از قابلت های این سیستم خواهد بود.




منبع : انجمن علمی مهندسی مکانیک دانشگاه شهرکرد (گرداوری : عرفان محمدی