تكنولوجيا عدادات السرعة ومستقبلها

في لوحة العدادات بأي سيارة، تتناثر العديد من الشاشات التي تزودنا بمعلومات عن حالة الزيت ودرجة الحرارة والمسافة المقطوعة وعداد السرعة الذي يحتل مركز الصدارة لأهميته. وظيفة عداد السرعة أو ما يعرف بإسم speedometer هو تحديد سرعة السيارة بوحدة الكيلومتر لكل ساعة و بوحدة الميل لكل ساعة. فكرة عمل عداد السرعة بسيطة وتعتمد علي العلاقة بين التيار الكهربي والمجال المغناطيسي والازدواج الميكانيكي لنحصل علي قياس دقيق لسرعة السيارة. لقد كانت عدادات السرعة في السابق باهظة الثمن مثلها مثل أي تكنولوجيا حديثة وكان تركيبها في السيارة يعتبر إضافات لمن يرغب في امتلاكه في سيارته عند شراءها. وفي عام 1910 بدأت شركات صناعة السيارات تعتمد وجود عداد السرعة في كل سياراتها. ومن أوائل الشركات التي اختصت في صناعة عدادات السرعة هي شركة Otto Schulze Autometer والتي تعرف عداداتها باسم OSA وكذلك شركة Siemens وتعرف عداداتها باسم VDO. تم إنتاج أول عداد OSA في العام 1923 ومنذ ذلك الوقت وبعد مرور 60 عاماً تقريبا لم تختلف فكرة عمل عدادات السرعة. العدادات وكيف سوف تصبح في المستقبل القريب
أنواع عدادات السرعة
يوجد نوعان من عدادات السرعة النوع الأول هو النوع الالكتروني والنوع الثاني هو الميكانيكي. ولان العداد الالكتروني يعتبر تقنية حديثة الاختراع فان هذا النوع من العدادات لم يظهر إلا في مطلع العام 1993. وسوف نركز في هذا المقال علي العدادات الميكانيكية والتي تعرف باسم عدادات
وتعتبر شركة Otto Schulze الأمريكية صاحبة براءة اختراع عدادات eddy-current في العام 1902 وقد دعت الحاجة الملحة لهذه العدادات بعد انتشار السيارات وخصوصًا بعد أن أصبحت تسير بسرعات كبيرة،
لقياس سرعة السيارة، فانه يجب أن نستطيع قياس سرعة دوران الإطارات أو ناقل السرعات ومن ثم إرسال هذه المعلومات إلي العداد. في معظم السيارات تعتمد العدادات علي سرعة الناقل. ويتم هذا عن طريق ملامسة تروس الناقل لكابل.
ويتكون هذا الكابل من عدد من الملفات التي تحيط بسلك مركزي في نهايته ترس مغزلي. ومن ميزات هذا الكابل انه مرن جدا مما يسمح بتمريره بين أجزاء مختلفة حتي يصل لصندوق ناقل السرعات ويتم توصيله بمجموعة التروس داخله. ويكون الطرف الثاني للكابل متصل مع عداد السرعات
لقياس سرعة السيارة، فانه يجب أن نستطيع قياس سرعة دوران الإطارات أو ناقل السرعات ومن ثم إرسال هذه المعلومات إلي العداد. في معظم السيارات تعتمد العدادات علي سرعة الناقل. ويتم هذا عن طريق ملامسة تروس الناقل لكابل خاص يسمي drive cable.
الجزء الهام الآخر لعداد السرعات هو عبارة عن مغناطيس دائم متصل مع الكابل بواسطة ترس لولبي الشكل. المغناطيس مثبت داخل كوب معدني يعرف باسم speedcup. يتصل هذا الكوب بإبرة مثبتة علي زنبرك صغير وهذه الإبرة هي التي تشير إلي سرعة السيارة علي لوحة العداد
فكرة عمل عداد السرعات
تدور بسرعة لنفترض أن سيارة تتحرك بسرعة ثابتة علي طريق سريع، وهذا يعني أن تروس ناقل السرعات وعمود الحركة تتطابق مع سرعة السيارة. ويعني أيضا ان مغزل كابل السرعة يدور بنفس السرعة وفي نهاية الكابل حيث يوجد المغناطيس الدائم في حركة أيضا.
وعند دوران المغناطيس يصدر عنه مجال مغناطيسي متغير يولد قوة علي كوب السرعة speedcup. هذه القوة تسبب تيارا كهربيا يمر في الكوب المعدني في صورة تيار كهربي دوامي يعرف باسم eddy currents. وفي بعض التطبيقات يعتبر التيار الدوامي eddy current طاقة مفقودة وغير مرغوب فيها. ولكن في حالتنا هذه يقوم التيار الدوامي بتوليد قوة ازدواج تبذل شغلا علي كوب السرعة speedcup. كوب السرعة والإبرة المثبتة عليه تدوران في نفس اتجاه المجال المغناطيسي. ولكن الإبرة سوف تتحرك فقط بالمقدار المسموح لها بالحركة والمحدد بالملف الزنبركي حيث تتعادل قوة الملف الزنبركي مع قوة الازدواج.
عندما تزداد أو تقل سرعة السيارة فان المغناطيس وكوب السرعة speedcup سوف تتأثر سرعة دورانهما بالمقابل فإذا ازدادت السرعة مثلا فان المجال المغناطيسي المتولد سيكون اقوي وستكون التيارات الدوامية اكبر وتكون قوة الازدواج اكبر وبالتالي تنحرف الإبرة بمقدار اكبر. ويحدث العكس تماما إذا قلت سرعة السيارة
عداد السرعات الالكتروني
يستقبل العداد الالكتروني معلوماته عن السرعة من خلال مجس سرعة السيارة vehicle speed sensor ويعرف باسم VSS ولا يستخدم كابل السرعة. يتم تثبيت مجس VSS علي ناقل السرعات أو علي الكرانك شافت ويحتوي علي قرص معدني مسنن، مثبت علي ملف مغناطيسي، وعند دوران القرص فان أسنانه سوف تقطع خطوط المجال المغناطيسي فينتج عن ذلك نبضات كهربية ترسل إلي الكمبيوتر. ومن خلال تردد هذه النبضات يتم احتساب سرعة السيارة وتعرض علي شاشة رقمية مصممة حسب نوع السيارة.
يجب معايرة عداد السرعة بحيث نضمن ان تكون قوة الازدواج الناتجة عن المجال المغناطيسي تكافئ سرعة السيارة. وعملية المعايرة تأخذ في الحسبان الكثير من العوامل التي تعتمد علي نوع التروس المستخدمة في السيارة وقطر العجلات والكثير من الأمور التقنية التي لها علاقة بسرعة السيارة .
تتم عملية المعايرة من قبل الشركة المنتجة للسيارة، ويمكن لمالك السيارة من إعادة عملية المعايرة من خلال تعديلات طفيفة علي الملف الزنبركي الحامل للإبرة أو في المغناطيس ئئ .ومن الجدير ذكره أن مصنعي عدادات السرعة يقدرون دقة هذه العدادات في مدي من2% إلي 5% إما بالزيادة أو النقصان ولا يمكن أن تصنع عدادات تعطي دقة تصل إلي 100% وتستمر هذه العدادات في الدقة المدونة عليها إلا إذا طرأت بعض التغيرات علي السيارة مثل تغيير الإطارات وهنا يتطلب إعادة معايرة عداد السرعة.
تطورات مستقبلية علي عدادات السرعة
يعتبر مكان تواجد عداد سرعة السيارة في مكانها الحالي غير صحيح حيث يتطلب علي السائق النظر للأسفل لتفحص سرعة السيارة وهذا يعني أن عين السائق ليست علي الطريق لفترة من الزمن قد تصل لثانية، فإذا كانت السيارة تسير بسرعة 100 كيلومتر في الساعة فإن هذا يعني أن السيارة سوف تقطع خلال هذه الثانية مسافة 28 مترتقريباً طورت شركة سمينس نظاما أفضل من الموجود حاليا حيث تعرض بيانات سرعة السيارة علي الزجاج الأمامي للسيارة كما في الطائرات الحربية