Műszerek

A gépjárművekbe sok műszert kell beépíteni, olyanokat, amelyek az üzemeltetéshez vagy a forgalombiztonsághoz szükségesek, de sok olyan műszer is van, aminek az alkalmazása nem elengedhetetlen ugyan; de hasznos. Egy mai gépkocsi műszerfalán nagyon sok adat látható, illetve nagyon sok adatról kaphatunk tájékoztató vagy figyelmeztető jelzéseket:

A rajta látható jelképeket szabványosították, érdemes ezeket megnézni.

A műszerek zöme két fő részből áll: jeladóból és kijelzőből. A jeladó fajtája, működési elve a feladattól függően nagyon különböző lehet, a kijelzők többnyire izzólámpák, feszültségmérők, nyomásmérők, de mindig van néhány mutatós műszer is. Például a fenti képen ilyen módon a hajtóanyag mennyiségéről, a jármű sebességéről, a motor-fordulatszámról és a motor hőmérsékletéről tájékozódhatunk.

Sebességmérő. Sokáig mechanikusan oldották meg: a sebességváltó kimenő tengelyéről levették a forgást, s egy kellő hosszúságú hajlékony spirállal egy permanens mágnest forgattak. A mágnest körülvevő fémserlegben örvényáram keletkezik, aminek az erőssége a fordulatszámmal (tehát a sebességgel!) arányos. Az örvényáram miatt a serleg a mágnes után akar menni, de forgásában egy spirálrugó gátolja. A serleg tengelyére szerelt mutató kitérése az örvényárammal, azaz a sebességgel arányos.

Nagyobb távolság esetén itt is a villamos áramot kellett segítségül hívni. Több megoldás is kínálkozott. Az egyik a következő elven működik. A sebességváltó kimenő tengelyére egy háromfázisú törpegenerátort szereltek. A háromfázisu áramot elvezették egy másik törpegenerátorba, ami motorként működött. Ez a másik generátor azonban kicsit különbözött az előzőtől. Az állórész forgó mágneses mezőt létesít .ugyan, ami magával akarja vinni a forgórészt, de annak forgását egy spirálrugóv meggátolja, ill. csak az árammal arányos elfordulását engedi meg. Nem volt szükség ilyen különleges motorra, ha a gerjesztett áramot egyenirányították, s annak feszültségét mérték. Generátor helyett esetleg dinamót is próbáltak használni (elmarad az egyenirányítás), de ezeknél nehezebben lehetett kialakítani a lineáris karakterisztikát.

A mai sebességmérők tisztán elektronikus szerkezetek. Általában fogazott tárcsát szerelnek a sebességváltó kimenő tengelyére, s a tárcsa pereme mellett elhelyezett valamilyen érzékelőben az előtte elhaladó fogak impulzusokat gerjesztenek, amit a számítógép átszámít sebességre. A bal oldali ábrán például Hall-generátor olvassa le a fordulatszámot. 
 

Fordulatszámjelző. Ma már gyakori, hogy a gépkocsivezetőnek nemcsak a jármű sebességét kell néznie, hanem a motor fordulatszámát is. Erre a célra mindazok a műszerek használhatók, amelyekkel sebességet lehet mérni, csak a jelet nem a sebességváltó kimenő tengelyéről kell levenni, hanem még az áttételezés előtt, a motorrol. Benzinmotorok esetében ezeken kívül még egy megoldás lehetséges. A gyújtásáramkör szaggatásának szaporasága a fordulatszámmal arányos. Az impulzusokat két kondenzátorból álló feszültségosztó segítségével át lehet vinni egy tranzisztorra. Ez a tranzisztor egy harmadik kondenzátor váltakozó feltöltésével és kisütésével olyan impulzusokat tud létrehozni, amelyeknek a nagysága, ill. időtartama állandó (a kondenzátor feltöltődésének az ideje), de a fordulatszámtól függően szaporábban, vagy ritkábban követik egymást. Ezzel az átalakított impulzussal egy második tranzisztort vezérlünk. A rajta átfolyó áram átlagos értéke már lineáris lesz az impulzusok szaporaságával, azaz a motor fordulatszámával, s ez egy fordulatszámra kalibrált műszerrel mérhető.


 

Ha az előző ábrán látható fordulatszám-leolvasóval nem sebességet, hanem motorfordolatszámot akarunk mérni, akkor a fogazott tárcsát kissé módosítják: egy-két fogat kihagynak. A számítógép ebből mindig tudja, hogy a tengely mikor kerül mindig ugyanabba a szöghelyzetbe. Ezt az adatot aztán fel lehet használni mondjuk a gyújtás időzítésére.
 

Kilométer-számláló. Korábban ugyanaz a mechanizmus forgatta a számláló tárcsákat, mint amelyik a sebességmérőt működtette, ahogy az fent látható.  Másik megoldás volt, hogy a megfelelő helyről levett forgással lassító áttételen keresztül egy bütykös tárcsát forgattak, amely az áramot szaggatta. Az áramlökéseket műszerrel számlálták, s a számtárcsákat elektromágnessel léptetett kilincsszerkezet forgatta. Ma már a sebességmérővel kapott adatokból a számítógép a megtett kilométereket is meg tudja állapítani. Ilyenkor természetesen nem számtárcsák forgatásával mutatják a megtett kilómétereket, hanem egy kis monitorra kiírt számjegyekkel. Gyakran az is leolvasható, hogy a tankban lévő hajtóanyag hozzávetőlegesen mekkora távolságra elegendő.

Tüzelőanyag szintjelző. A jeladó egy úszótest, ami a tüzelőanyag szintjével együtt emelkedik, ill. süllyed, s közben egy kar segítségével egy csúszóellenállást (potenciométert) mozgat. Az ellenállás értékét egy villamos műszer mutatja. Volt olyan kivitel, ahol az úszó nem ellenállást változtatott, hanem egy mozgó érintkezőt tologatott egy álló érintkezősor felett. Az álló érintkezők mindegyike egy-egy izzót meggyújtott meg, amikor a csúszó érintkező fölötte volt. A műszerben természetesen ilyenkor nem mutató volt, hanem szakaszokra beosztott áttetsző csík, s mindegyik szakasz mögött egy-egy izzó.

Semmilyen mozgó alkatrésze nincs a hődrótos műszernek. A tartályban különböző magasságokban ellenálláshuzalok vannak elhelyezve. Mindegyik ellenállás egy-egy izzóval van sorba kötve. Amikor egy kapcsolóval az összes izzót feszültség alá helyezik, akkor csak azok az izzók gyulladnak ki 20-30 s múlva, amelyeknek a hődrótját már nem veszi körül tüzelőanyag. A még tüzelőanyagba merülő hődrótok ugyanis nem tudnak fölmelegedni, ezért ellenállásuk nagy marad. A tartalékszintet jelző izzó áramköre állandóan be van kapcsolva, csak a gyújtással együtt kapcsolható ki.

Olajnyomás-mutató. Legegyszerűbb esetben egy izzólámpából és egy membrános érintkezőből áll. Ennél bizonyos nyomás kell ahhoz, hogy az érintkezők nyitva vagy zárva legyenek. Folyamatosan mutatja az olajnyomást az a műszer, amelyiknek az adójában az egyik fajta tüzelőanyag szintjelzőhöz hasonlóan egy csúszóellenállás van beépítve. Természetesen itt nem az úszótest süllyedése, hanem az olaj által benyomott membrán mozgása változtatja az ellenállást. Kicsit bonyolultnak tűnik a harmadik megoldás. A műszer mutatóját egy bimetallból készült nyelv torzulása mozgatja mechanikusan. A bal oldali ábrán négy féle jeladó látható.

Hűtőfolyadék-hőmérő. Van olyan megoldás, amelyik elvileg ugyanúgy működik, mint a fent leírt bimetallos olajnyomás-mutató. A különbség csak abban van, hogy a jeladó álló érintkezője valóban áll, viszont az egész jeladó - zárt tokban - bele van merítve a hűtőfolyadékba. A jeladó áramszaggatása tehát azért lesz ritkább vagy szaporább, mert az áramkör megszakítása után a bimetallos nyelv a környezet hőmérsékletétől függően lassabban vagy gyorsabban hűl le.

Egyszerűbb azonban az a megoldás, amivel már más műszerekben is találkoztunk: egy változó ellenállás értékét mérjük villamos műszerrel. Hőmérő esetén az ellenállás változtatása rendkívül egyszerű, csak olyan anyagból készített ellenállást kell a hűtővízbe meríteni, amelyiknél az ellenállás a hőmérséklettel lineárisan változik (jobb oldali ábra).

Légnyomásmérő. A gumiabroncsokban lévő légnyomás jelzésére olyan szerkezetet alkalmaznak, amelyik folyamatosan figyeli a légnyomást. Az eredmény vagy a műszerfalon látható, vagy csak akkor jelez, ha a légnyomás értéke rossz:

A műszerekkel kapcsolatban érdemes megjegyezni, hogy a jelek továbbítására szolgáló villamoshálózat ma már meglehetősen bonyolult.

De egy modern gépkocsiban még több műszer és jelzőberendezés található!
A műszerfali környezet fejlődéséről is lehet olvasni: 1. rész - 2. rész

És egy kis kikapcsolódás!