Giúp bác tài nhận biết tốc độ khi lưu thông

(VOH) - Là một thiết bị không thể thiếu trên xe, đúng như tên gọi của nó, đồng hồ tốc độ giúp tài xế nhận ra họ đang đi nhanh hay chậm.

>>>Nghe Trò chuyện cùng bác tài - 19/7/2016

Tuy nhiên, đồng hồ công-tơ-mét của các xe hiện đại ngày nay, không còn đơn giản chỉ hiển thị tốc độ mà còn hiển thị nhiều chỉ số khác nhằm giúp lái xe hiểu hơn về "xế yêu" của mình. Ngoài hiển thị tốc độ, đồng hồ công-tơ-mét còn hiển thị áp suất dầu, nhiệt độ dầu mát, đồng hồ xăng,... Nhưng cơ bản nhất, lâu đời nhất, có lẽ cũng là quan trọng nhất, chính là đồng hồ tốc độ cho biết tốc độ của xe, với đơn vị km/h.

Hơn 100 năm trước đây, kỹ sư Otto Schulze (người Đức) đã được cấp bằng sáng chế đồng hồ công-tơ-mét dòng xoáy trên ôtô tại cơ quan cấp bằng sáng chế Imperial Patent Office ở Berlin. Phát minh quan trọng này đã báo trước sự hình thành và phát triển các dụng cụ đo lường và thông tin khác trên ôtô. Ảnh minh họa: internet

Đồng hồ tốc độ làm việc theo nghiên lý dòng điện xoáy xuất hiện từ thế kỷ 19, bởi vậy người ta gọi nó là loại đồng hồ công tơ mét cổ điển, hiện thị bằng kim. Nhờ sự phát triển của các thiết bị điện tử, vận tốc xe được xác định qua cảm biến, máy tính xử lý tín hiệu và hiển thị giá trị vận tốc bằng đồng hồ số.

Theo đó, nguyên lý hoạt động của đồng hồ công-tơ-mét là đo tốc độ vòng quay của bánh hoặc của hộp số. Trong hầu hết các xe hiện nay, tốc độ xe được tính theo tốc độ vòng quay của hộp số thông qua cáp chủ động.

Cáp chủ động gồm nhiều cuộn lò xo xoắn chặt theo dạng xoắn ốc xung quanh một trục trung tâm. Nhờ thiết kế của mình, cáp chủ động có thể dễ dàng được uốn cong mà không sợ gẫy, tạo thành một góc rất nhỏ. Điều này cực kỳ quan trọng, bởi sợi cáp phải vòng vèo để nối từ hộp số đến các bộ xử lý của đồng hồ đo tốc độ. Khi xe chuyển động, mỗi khi thay đổi số, cũng làm thay đổi trục trung tâm bên trong. Trục trung tâm khi đó kết nối tốc độ quay của hộp số với cáp chủ động, từ đó truyền về đồng hồ đo tốc độ.

Đồng hồ đo tốc độ còn một thành phần quan trọng khác, đó là một nam châm vĩnh cửu. Cục nam châm này được đặt bên trong một hộp kim loại có dạng hình chén, được gọi là speedcup. Speedcub được gắn một kim chỉ số, được giữ bởi dây tóc đồng hồ. Người lái có thể nhìn thấy kim chỉ tốc độ, trên mặt đồng hồ đo tốc độ với giải số từ 0 đến tốc độ lớn nhất, thay đổi tùy theo model.

Giả sử xe chạy với một vận tốc không đổi. Khi đó, hộp số và trục chủ động quay với một tốc độ tương ứng với tốc độ chuyển động của xe. Vì lõi hay trục trung tâm bên trong cáp chủ động của đồng hồ đo tốc độ nối với hộp số qua các bộ gài số, do vậy trục trung tâm cũng sẽ quay với một tốc độ đúng bằng tốc độ của hộp số. Từ đó dẫn đến, cuộn nam châm vĩnh cửu ở đầu kia của cáp chủ động cũng sẽ quay.

Khi nam châm quay, sinh ra một từ trường xoáy, tạo ra một lực tác dụng lên speedcup. Những lực này làm sinh ra dòng điện trong speedcup với một chuyển động quay nhỏ, do đó nó còn được biết đến với tên gọi eddy currents (dòng điện xoáy). Trong một số ứng dụng khác, eddy current chính là năng lượng bị tổn hao. Nhưng trong trường hợp của công tơ mét, eddy- current sinh ra một momen trượt. Hộp đồng hồ Speedcup được gắn một kim chỉ số có thể chỉ đúng hướng theo từ trường. Kim chỉ số sẽ dừng lại khi phản lực của sợi tóc đồng hồ cân bằng, phản lực được sinh ra bởi nam châm quay.

Trong trường hợp xe tăng hay giảm tốc độ. Nếu xe tăng tốc độ, nam châm vĩnh cửu bên trong hộp đồng hồ speedcup sẽ quay nhanh hơn, tạo ra một từ trường mạnh hơn, dẫn đến dòng điện xoáy eddy- current lớn hơn và tương ứng, kim chỉ số quay với góc thay đổi lớn hơn. Tương tự đối với trường hợp xe chạy chậm lại. Khi xe dừng hẳn, sợi tóc đồng hồ sẽ giữ cho kim về mức 0.