Định nghĩa, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo tốc độ trên ô tô

Đồng hồ đo tốc độ ô tô cung cấp các thông tin cho tài xế như: cường độ phương tiện giao thông, tốc độ di chuyển và mức tiêu thụ của xe theo từng tốc độ. Đây là bộ phận có vai trò vô cùng quan trọng, không thể thiếu của mỗi chiếc xe.

1. Đồng hồ đo tốc độ ô tô là gì?

1.1. Định nghĩa

Đồng hồ đo tốc độ hay còn có tên gọi khác là đồng hồ công tơ mét trên ô tô là thiết bị dùng để đo tốc độ thực của xe. Bộ phận này thường được gắn trên bảng đồng hồ ngay phía trước người lái, tích hợp với đồng hồ đo quãng đường, hỗ trợ tài xế kiểm soát tốc độ lại xe.

Đồng hồ ô tô đo tốc độ là thiết bị dùng để đo tốc độ thực của xe

1.2 Lịch sử hình thành

Chiếc đồng hồ đo tốc độ xe ô tô đầu tiên xuất hiện vào năm 1901 trên xe du lịch Oldsmobile. Năm 1910, lần đầu tiên chiếc đồng hồ tốc độ trở thành lựa chọn bắt buộc trên các chiếc xe ô tô. OS Autometer là nhà sản xuất đầu tiên phát hành đồng hồ đo tốc độ xe. Năm 1916, Nikola Tesla đã phát minh ra đồng hồ tốc độ với thiết kế nâng cấp hơn và nó vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.

Từ những năm 50 đến những năm 80 của thế kỷ 20, chiếc đồng hồ đo tốc độ dây đai được sử dụng phổ biến trên các mẫu xe ô tô của Mỹ, giống như đồng hồ dạng tang trống.

Năm 1980, người Nhật cũng cho ra đời chiếc đồng hồ đo tốc độ kỹ thuật số, nhưng ít được sử dụng đại trà do một số bất tiện. Đồng hồ đo tốc độ kỹ thuật số thường được ứng dụng ở đường vào mô tô thể thao, nơi các mẫu đồng hồ này mới thực sự phát huy sự tiện lợi.

1.3. Cách đo

Đồng hồ đo tốc độ trên ô tô không phải đo tốc độ di chuyển từ điểm A đến Điểm B mà sẽ tiến hành đo vòng quay của trục truyền động, trục xe hoặc bánh xe. Sau đó, thiết bị này sẽ sử dụng thuật toán cơ bản để ngoại suy vòng quay đó và xác định tốc độ mà xe đang di chuyển. Quy trình này hoạt động giống với đồng hồ đo tốc độ xe đạp. Tuy nhiên, phép đo này vẫn có sai số do sự thay đổi của đường kính bánh xe/ lốp xe như tăng khi thay lốp mới hay giảm lốp bị hao mòn, bị xịt lốp,...

Đồng hồ đo tốc độ trên ô tô thực chất là đo vòng quay của trục truyền động, trục xe hoặc bánh xe

1.4. Biên độ sai số trên đồng hồ tốc độ ô tô

Sự khác biệt trong đường kính bánh xe phát sinh từ các trường hợp có liên quan đến đường kính lốp xe có thể là rất nhỏ (chỉ từ vài mm). Nhưng khi xe di chuyển với tốc độ từ khoảng 50 km/h sẽ có sự khác biệt khá lớn do bánh xe ô tô sẽ quay 6-7 lần mỗi giây, từ đó nhanh chóng tạo ra sự khác biệt.

Biên độ sai số này cũng được các nhà sản xuất ô tô tính đến trong khi gia công nên cũng không có ảnh hưởng quá nhiều.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo tốc độ ô tô

Đồng hồ đo tốc độ ô tô gồm 2 loại chính là đồng hồ cổ điển và đồng hồ điện tử. Mỗi loại đều có nguyên lý hoạt động khác nhau, cụ thể:

2.1. Đồng hồ cổ điển

Đồng hồ cổ điện bao gồm: cáp chủ động, kim chỉ tốc độ, cốc cảm ứng, cục nam châm vĩnh cửu, bích tựa, lò xo hồi vị, trục dẫn động và bánh răng dẫn động. Vì bao gồm nhiều chi tiết nên nguyên lý đồng hồ công tơ mét cổ điển còn khá thủ công.

Cụ thể, khi xe di chuyển, dây cáp truyền động từ trục bánh xe tới nam châm vĩnh cửu khiến nam châm quay khiến từ trường biến thiên liên tục, phát sinh dòng điện trong cốc cảm ứng. Dưới tương tác từ trường, nam châm kéo cốc cảm ứng quay theo, đồng thời, cốc cảm ứng gắn với kim quay và lò xo hồi vị.

Đồng hồ công tơ mét cổ điển

Khi vận tốc xe thay đổi dẫn đến tốc độ quay của nam châm thay đổi theo. Mô-men đặt lên cốc cảm ứng biến thiên tác động làm kim lệch đi một góc. Đồng thời duy trì trạng thái cân ổn định khi lực đàn hồi lò xo cân bằng với mô-men xoắn của cốc cảm ứng, tương ứng với vận tốc xe chạy.

2.2. Đồng hồ điện tử

Đây là sự cải tiến trong việc ứng dụng đồ hồ đo điện tử trên ô so với đồng hồ cổ điển, được tối giản nhiều chi tiết hơn. Đồng hồ này còn có tên gọi là đồng hồ đo tốc độ gps với cấu tạo bao gồm các bộ phận: cảm biến, hộp số và máy tính nhỏ. Nhờ sự cải tiến hơn nên nguyên lý hoạt động cũng đơn giản hơn rất nhiều.

Thiết bị này hoạt động bằng cách đếm số xung điện do cảm biến phát ra trong 1 giây để gửi tín hiệu về máy tính nhỏ. Sau đó máy tính nhỏ sẽ phân tích các xung điện đó và tính toán vận tốc xe được hiển thị dưới dạng số.

Đồng hồ để đo tốc độ xe điện tử là cải biến của đồng hồ cổ điển 

Đồng hồ đo tốc độ ô tô là bộ phận không thể thiếu giúp tài xế nắm bắt tốc độ xe di chuyển, mức độ tiêu hao năng lượng của xe,... Trong hai loại đồng hồ cổ điển và đồng hồ điện tử, so về ưu thế và sự cải tiến thì đồng hồ điện tử có tính ứng dụng cao hơn.