กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

มาตรวัดรอบ

เครื่อง วัดความเร็วรอบ ( tachometer, revolution-counter , tach , rev-counter , RPM gauge ) เป็นเครื่องมือที่ใช้วัด ความเร็วในการหมุน ของ เพลา หรือจาน เช่น...

มาตรวัดรอบ

มาตรวัดรอบเครื่องยนต์ที่สามารถแสดงค่าได้สูงสุดถึง 7000 รอบต่อนาที (ซ้าย)

เครื่องวัดความเร็วรอบ ( tachometer, revolution-counter , tach , rev-counter , RPM gauge ) เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดความเร็วในการหมุนของเพลาหรือจาน เช่น ในมอเตอร์หรือเครื่องจักรอื่นๆ[ 1 ]โดยปกติอุปกรณ์นี้จะแสดงค่ารอบต่อนาที (RPM) บนหน้าปัดอนาล็อกที่ปรับเทียบแล้ว แต่จอแสดงผลดิจิทัลกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้น

คำว่า " มาตรวัด ความเร็ว " มา จากภาษากรีกโบราณτάχος (táchos) ซึ่งแปลว่า" ความเร็ว" และμέτρον (métron) ซึ่งแปลว่า " การวัด" โดยพื้นฐานแล้ว คำว่า tachometer และspeedometerมีความหมายเหมือนกัน คือ อุปกรณ์ที่ใช้วัดความเร็ว ตามธรรมเนียมปฏิบัติในวงการยานยนต์ คำหนึ่งใช้วัดรอบเครื่องยนต์ และอีกคำหนึ่งใช้วัดความเร็วของรถ แต่ในทางวิศวกรรมศาสตร์อย่างเป็นทางการจะใช้คำที่เฉพาะเจาะจงกว่าเพื่อแยกแยะความแตกต่างระหว่างสองคำนี้  

ประวัติศาสตร์

เครื่องวัดความเร็วรอบเครื่องแรกได้รับการอธิบายโดยBryan Donkinในบทความที่นำเสนอต่อRoyal Society of Artsในปี 1810 ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลเหรียญทองจากสมาคม เครื่องวัดความเร็วรอบนี้ประกอบด้วยชามปรอทที่สร้างขึ้นในลักษณะที่แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางทำให้ระดับในท่อกลางลดลงเมื่อหมุน และทำให้ระดับในท่อที่แคบกว่าด้านบนซึ่งบรรจุแอลกอฮอล์สีลดลงด้วย ชามเชื่อมต่อกับเครื่องจักรที่จะวัดโดยใช้รอก[ 2 ]

เครื่องวัดความเร็วเชิงกลเครื่องแรกนั้นใช้หลักการวัดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางคล้ายกับการทำงานของตัวควบคุมแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางสันนิษฐานว่าผู้ประดิษฐ์คือวิศวกรชาวเยอรมันDietrich Uhlhornเขาใช้มันในการวัดความเร็วของเครื่องจักรในปี 1817 [ 3 ]ตั้งแต่ปี 1840 เป็นต้นมา ได้มีการนำมาใช้ในการวัดความเร็วของหัวรถจักร

ในรถยนต์ รถบรรทุก รถแทรกเตอร์ และเครื่องบิน

มาตรวัดรอบเครื่องยนต์ G1000ของCessna 172 (1,060 รอบต่อนาที) และชั่วโมงการใช้งานเครื่องยนต์ (1736.7 ชั่วโมง)

มาตรวัดรอบเครื่องยนต์ หรือตัวนับรอบการหมุน ในรถยนต์ เครื่องบิน และยานพาหนะอื่นๆ จะแสดงอัตราการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ของเครื่องยนต์ และโดยทั่วไปจะมีเครื่องหมายระบุช่วงความเร็วรอบที่ปลอดภัย สิ่งนี้สามารถช่วยผู้ขับขี่ในการเลือกคันเร่งและเกียร์ที่เหมาะสมกับสภาพการขับขี่ การใช้งานที่ความเร็วสูงเป็นเวลานานอาจทำให้การหล่อลื่น ไม่เพียงพอ เครื่องยนต์ร้อนจัด (เกินขีดความสามารถของระบบระบายความร้อน) หรือเกินขีดความสามารถด้านความเร็วของชิ้นส่วนย่อยของเครื่องยนต์ (เช่น วาล์วที่หดกลับด้วยสปริง) ทำให้เกิดการสึกหรอมากเกินไป หรือความเสียหายถาวร หรือเครื่องยนต์ขัดข้อง ในมาตรวัดรอบแบบอนาล็อก ความเร็วที่สูงกว่าความเร็วในการทำงานที่ปลอดภัยสูงสุดมักจะแสดงด้วยพื้นที่บนมาตรวัดที่ทำเครื่องหมายเป็นสีแดง ทำให้เกิดสำนวน " การเร่งเครื่องยนต์จนถึงขีดจำกัดสูงสุดที่ปลอดภัย" รถยนต์สมัยใหม่ส่วนใหญ่จะมีตัวจำกัดรอบการหมุนซึ่งจำกัดความเร็วของเครื่องยนต์ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์เพื่อป้องกันความเสียหายเครื่องยนต์ดีเซลที่มีระบบหัวฉีดเชิงกลแบบดั้งเดิมจะมีตัวควบคุมความเร็ว รอบในตัว ซึ่งป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์หมุนเร็วเกินไป ดังนั้นมาตรวัดความเร็วรอบในยานพาหนะและเครื่องจักรที่ติดตั้งเครื่องยนต์ดังกล่าวบางครั้งจึงไม่มีขีดแดง

ในยานพาหนะ เช่น รถแทรกเตอร์และรถบรรทุก มาตรวัดรอบเครื่องยนต์มักจะมีเครื่องหมายอื่นๆ ด้วย โดยปกติจะเป็นเส้นโค้งสีเขียวที่แสดงช่วงความเร็วที่เครื่องยนต์สร้างแรงบิด สูงสุด ซึ่งเป็นสิ่งที่ผู้ใช้งานยานพาหนะเหล่านี้ให้ความสนใจเป็นอย่างมาก รถแทรกเตอร์ที่ติดตั้ง ระบบ ส่งกำลัง (PTO) จะมีมาตรวัดรอบเครื่องยนต์ที่แสดงความเร็วของเครื่องยนต์ที่จำเป็นในการหมุน PTO ที่ความเร็วมาตรฐานที่อุปกรณ์ขับเคลื่อน PTO ส่วนใหญ่ต้องการ ในหลายประเทศ รถแทรกเตอร์จำเป็นต้องมีมาตรวัดความเร็วสำหรับการใช้งานบนถนน เพื่อประหยัดการติดตั้งหน้าปัดที่สอง มาตรวัดรอบเครื่องยนต์ของยานพาหนะมักจะมีมาตราส่วนที่สองในหน่วยความเร็ว มาตราส่วนนี้จะแม่นยำเฉพาะในเกียร์บางเกียร์เท่านั้น แต่เนื่องจากรถแทรกเตอร์หลายคันมีเพียงเกียร์เดียวที่ใช้งานได้จริงบนถนน จึงเพียงพอแล้ว รถแทรกเตอร์ที่มี 'เกียร์สำหรับถนน' หลายเกียร์มักจะมีมาตรวัดรอบเครื่องยนต์ที่มีมาตราส่วนความเร็วมากกว่าหนึ่งมาตราส่วน มาตรวัดรอบเครื่องยนต์ของเครื่องบินจะมีเส้นโค้งสีเขียวที่แสดงช่วงความเร็วในการบินที่ออกแบบไว้ของเครื่องยนต์

ในรถยนต์รุ่นเก่า มาตรวัดรอบเครื่องยนต์จะทำงานโดยคลื่นแรงดัน RMS จากด้านแรงดันต่ำ ( ตัวตัดวงจรสัมผัส LT ) ของ คอยล์ จุดระเบิด[ 4 ]ในขณะที่รถยนต์รุ่นอื่นๆ (และเครื่องยนต์ดีเซล เกือบทั้งหมด ที่ไม่มีระบบจุดระเบิด) ความเร็วของเครื่องยนต์จะถูกกำหนดโดยความถี่จาก เอาต์พุตมาตรวัดรอบเครื่องยนต์ ของอัลเทอร์เนเตอร์ ซึ่งมาจากการเชื่อมต่อพิเศษที่เรียกว่า "AC tap" ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อกับเอาต์พุตคอยล์ตัวใดตัวหนึ่งของสเตเตอร์ก่อนถึงตัวเรียงกระแส มาตรวัดรอบเครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยสายเคเบิลหมุนจากชุดขับเคลื่อนที่ติดตั้งกับเครื่องยนต์ (โดยปกติจะอยู่บนเพลาลูกเบี้ยว ) มีอยู่ - โดยทั่วไปในเครื่องจักรเครื่องยนต์ดีเซลแบบง่ายๆ ที่มีระบบไฟฟ้าพื้นฐานหรือไม่มีระบบไฟฟ้าเลย ในEMS รุ่นใหม่ ที่พบในรถยนต์สมัยใหม่ สัญญาณสำหรับมาตรวัดรอบเครื่องยนต์มักจะถูกสร้างขึ้นจากECUซึ่งได้รับข้อมูลจากเซ็นเซอร์ความเร็วเพลาข้อเหวี่ยงหรือเพลาลูกเบี้ยว

มาตรวัดรอบเครื่องยนต์บนรถแทรกเตอร์ แสดงค่าได้ถึง 3000 รอบต่อนาที โดยมีมาตรวัดชั่วโมงการใช้งานอยู่ด้านล่าง แสดงค่า 772.9 ชั่วโมง เครื่องหมายที่ 2500 รอบต่อนาที คือความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่จำเป็นในการขับเคลื่อนระบบส่งกำลังที่ 540 รอบต่อนาที

วิศวกรรมจราจร

เครื่องวัดความเร็วรอบใช้ในการประเมินความเร็วและปริมาณการจราจร (การไหล) ยานพาหนะจะติดตั้งเซ็นเซอร์และทำการ "วิ่งวัดความเร็วรอบ" เพื่อบันทึกข้อมูลการจราจร ข้อมูลเหล่านี้ใช้ทดแทนหรือเสริมข้อมูลจากเครื่องตรวจจับแบบลูปเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่มีนัยสำคัญทางสถิติ จำเป็นต้องวิ่งวัดจำนวนมาก และความคลาดเคลื่อนจะเกิดขึ้นจากช่วงเวลาของวัน วันในสัปดาห์ และฤดูกาล อย่างไรก็ตาม เนื่องจากค่าใช้จ่าย ระยะห่าง (ความหนาแน่นของเครื่องตรวจจับแบบลูปที่ต่ำลงจะลดความแม่นยำของข้อมูล) และความน่าเชื่อถือที่ค่อนข้างต่ำของเครื่องตรวจจับแบบลูป (มักจะมีมากกว่า 30% ที่ใช้งานไม่ได้ในเวลาใดเวลาหนึ่ง) การวิ่งวัดความเร็วรอบจึงยังคงเป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไป

ในรถไฟและรถไฟฟ้ารางเบา

อุปกรณ์ตรวจจับความเร็ว ซึ่งเรียกกันว่า "เครื่องกำเนิดแรงกระตุ้นล้อ" (WIG) เครื่องกำเนิดพัลส์ โพรบวัดความเร็ว หรือเครื่องวัดความเร็วรอบ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะทางรถไฟ ประเภททั่วไป ได้แก่เซ็นเซอร์ดิสก์แบบมีร่องออปโตไอโซเลเตอร์[ 5 ]และเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์

เซ็นเซอร์แบบฮอลล์เอฟเฟกต์โดยทั่วไปจะใช้เป้าหมายหมุนที่ติดอยู่กับล้อ เกียร์ หรือมอเตอร์ เป้าหมายนี้อาจมีแม่เหล็ก หรืออาจเป็นล้อที่มีฟันเฟือง ฟันบนล้อจะเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กภายในหัวเซ็นเซอร์ หัววัดจะถูกติดตั้งโดยให้หัววัดอยู่ห่างจากล้อเป้าหมายในระยะที่แม่นยำ และตรวจจับฟันเฟืองหรือแม่เหล็กที่ผ่านหน้าหัววัด ปัญหาอย่างหนึ่งของระบบนี้คือ ช่องว่างอากาศที่จำเป็นระหว่างล้อเป้าหมายและเซ็นเซอร์ทำให้ฝุ่นเหล็กจากใต้ท้องรถสะสมบนหัววัดหรือเป้าหมาย ทำให้การทำงานบกพร่อง

เซ็นเซอร์แบบออปโตไอโซเลเตอร์ถูกห่อหุ้มอย่างสมบูรณ์เพื่อป้องกันการแทรกซึมจากสภาพแวดล้อมภายนอก ส่วนที่สัมผัสกับภายนอกมีเพียงขั้วต่อแบบปิดผนึกและก้านขับ ซึ่งยึดติดกับแผ่นดิสก์แบบมีร่องภายในผ่านตลับลูกปืนและซีล แผ่นดิสก์แบบมีร่องมักจะถูกประกบอยู่ระหว่างแผงวงจร สองแผ่น ที่ประกอบด้วยโฟโตไดโอดโฟโตทรานซิสเตอร์ วงจรขยายสัญญาณ และวงจรกรอง ซึ่งสร้างสัญญาณพัลส์รูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่ปรับแต่งตามความต้องการด้านแรงดันไฟฟ้าและจำนวนพัลส์ต่อรอบของลูกค้า เซ็นเซอร์ประเภทนี้โดยทั่วไปจะให้เอาต์พุต 2 ถึง 8 ช่องสัญญาณอิสระที่สามารถสุ่มตัวอย่างโดยระบบอื่นๆ ในยานพาหนะ เช่น ระบบควบคุมรถไฟอัตโนมัติและตัวควบคุมการขับเคลื่อน/เบรก

เซ็นเซอร์ที่ติดตั้งอยู่รอบเส้นรอบวงของแผ่นดิสก์จะให้ เอาต์พุต แบบเข้ารหัสควอดราเจอร์ซึ่งช่วยให้คอมพิวเตอร์ของรถสามารถกำหนดทิศทางการหมุนของล้อได้ นี่เป็นข้อกำหนดทางกฎหมายในสวิตเซอร์แลนด์เพื่อป้องกันการถอยหลังเมื่อเริ่มออกตัวจากหยุดนิ่ง โดยหลักการแล้ว อุปกรณ์เหล่านี้ไม่ใช่เครื่องวัดความเร็วรอบ เนื่องจากไม่ได้ให้ค่าความเร็วในการหมุนของแผ่นดิสก์โดยตรง ความเร็วจะต้องคำนวณจากภายนอกโดยการนับจำนวนพัลส์ในช่วงเวลาหนึ่ง เป็นการยากที่จะพิสูจน์ได้อย่างแน่ชัดว่ารถหยุดนิ่ง นอกจากการรอเวลาช่วงหนึ่งเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีพัลส์เกิดขึ้นอีก นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่มักมีความล่าช้าระหว่างการหยุดของรถไฟตามที่ผู้โดยสารรับรู้ และการเปิดประตู อุปกรณ์แผ่นดิสก์แบบมีร่องเป็นเซ็นเซอร์ทั่วไปที่ใช้ใน ระบบ วัดระยะทางสำหรับรถไฟ เช่นที่จำเป็นสำหรับระบบป้องกันรถไฟโดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบควบคุมรถไฟยุโรป (European Train Control System )

นอกจากใช้ตรวจวัดความเร็วแล้ว โพรบเหล่านี้ยังมักใช้ในการคำนวณระยะทางที่เดินทาง โดยการคูณจำนวนรอบการหมุนของล้อด้วยเส้นรอบวงของล้อ

อุปกรณ์เหล่านี้สามารถใช้ในการปรับเทียบเส้นผ่านศูนย์กลางล้อโดยอัตโนมัติ โดยการเปรียบเทียบจำนวนรอบการหมุนของแต่ละเพลา กับล้อต้นแบบที่วัดด้วยมือ เนื่องจากล้อทุกวงหมุนในระยะทางเท่ากัน เส้นผ่านศูนย์กลางของแต่ละล้อจึงเป็นสัดส่วนกับจำนวนรอบการหมุนเมื่อเทียบกับล้อต้นแบบ การปรับเทียบนี้ต้องทำในขณะที่รถวิ่งด้วยความเร็วคงที่ เพื่อขจัดความเป็นไปได้ที่การลื่นไถลของล้อจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณ การปรับเทียบอัตโนมัติประเภทนี้ใช้เพื่อสร้างสัญญาณแรงฉุดและการเบรกที่แม่นยำยิ่งขึ้น และเพื่อปรับปรุงการตรวจจับการลื่นไถลของล้อ

จุดอ่อนของระบบที่อาศัยการหมุนของล้อในการวัดความเร็วและระยะทางคือ ล้อรถไฟและรางมีความเรียบมากและแรงเสียดทานระหว่างกันต่ำ ทำให้เกิดอัตราความผิดพลาดสูงหากล้อลื่นไถล เพื่อชดเชยปัญหานี้ จึงมีการใช้เรดาร์ดอปเปลอร์ใต้รถไฟเป็นอินพุตเสริมเพื่อวัดความเร็วอย่างอิสระ

ในการบันทึกเสียงแบบอนาล็อก

ในการบันทึกเสียงแบบอนาล็อกเครื่องวัดความเร็ว (tachometer) คืออุปกรณ์ที่ใช้วัดความเร็วของเทปเสียงขณะที่เคลื่อนผ่านหัวอ่าน ในเครื่องบันทึกเสียงส่วนใหญ่ เครื่องวัดความเร็ว (หรือเรียกสั้น ๆ ว่า "tach") จะเป็นแกนหมุนขนาดค่อนข้างใหญ่ที่อยู่ใกล้กับชุดหัวอ่าน ERPโดยแยกออกจากแกนหมุนป้อนและแกนหมุนรับเทปด้วยลูกรอกปรับความตึง

ในเครื่องบันทึกหลายๆ รุ่น แกนหมุนของมาตรวัดความเร็วจะเชื่อมต่อด้วยเพลาเข้ากับแม่เหล็กหมุน ซึ่งเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็ก ที่เปลี่ยนแปลงไป บนทรานซิสเตอร์แบบฮอลล์เอฟเฟกต์ ส่วนระบบอื่นๆ จะเชื่อมต่อแกนหมุนเข้ากับสโตรโบสโคปซึ่งจะสลับแสงและความมืดไปบนโฟโตไดโอด

วงจรขับเคลื่อนของเครื่องบันทึกเทปใช้สัญญาณจากเครื่องวัดความเร็วรอบ (tachometer) เพื่อให้แน่ใจว่าเทปเล่นด้วยความเร็วที่ถูกต้อง สัญญาณนี้จะถูกเปรียบเทียบกับสัญญาณอ้างอิง (อาจเป็นผลึกควอตซ์หรือกระแสสลับจากไฟบ้าน ) การเปรียบเทียบ ความถี่ทั้งสองจะควบคุมความเร็วในการเคลื่อนที่ของเทป เมื่อสัญญาณจากเครื่องวัดความเร็วรอบและสัญญาณอ้างอิงตรงกัน การเคลื่อนที่ของเทปจะถือว่า "ได้ความเร็วที่ต้องการ" (จนถึงทุกวันนี้ ในกองถ่ายภาพยนตร์ ผู้กำกับจะตะโกนว่า "เริ่มบันทึกเสียง!" และช่างเสียงจะตอบว่า "ความเร็วเสียง!" นี่เป็นสิ่งที่หลงเหลือมาจากยุคที่อุปกรณ์บันทึกเสียงต้องใช้เวลาหลายวินาทีในการเข้าถึงความเร็วที่กำหนดไว้)

การควบคุมความเร็วของเทปให้แม่นยำนั้นสำคัญมาก เพราะหูของมนุษย์ไวต่อการเปลี่ยนแปลงระดับเสียง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน และหากไม่มีระบบควบคุมความเร็วของเทปที่เคลื่อนที่ผ่านหัวอ่านอย่างอัตโนมัติ ระดับเสียงอาจคลาดเคลื่อนไปหลายเปอร์เซ็นต์ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า " wow -and- flutter"และเครื่องเล่นเทปคาสเซ็ตต์ สมัยใหม่ที่ควบคุมความเร็วด้วยมาตรวัดความเร็ว จะมีค่า wow-and-flutter อยู่ที่ 0.07%

เครื่องวัดความเร็วรอบเหมาะสำหรับ การเล่นเสียง คุณภาพสูงแต่ไม่เหมาะสำหรับการบันทึกเสียงที่ซิงโครไนซ์กับกล้องถ่ายภาพยนตร์สำหรับการใช้งานดังกล่าวต้องใช้ เครื่องบันทึกพิเศษที่บันทึก เสียงนำร่อง ได้

สัญญาณจากเครื่องวัดความเร็วรอบสามารถใช้เพื่อซิงโครไนซ์เครื่องบันทึกเทปหลายเครื่องเข้าด้วยกันได้ แต่เฉพาะในกรณีที่นอกเหนือจากสัญญาณความเร็วรอบแล้ว ยังมีการส่งสัญญาณทิศทางเพิ่มเติม เพื่อบอกเครื่องบันทึกเทปย่อยว่าเครื่องบันทึกเทปหลักกำลังเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด

ดูเพิ่มเติม

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ มาตรวัดรอบ

เครื่อง วัดความเร็วรอบ ( tachometer, revolution-counter , tach , rev-counter , RPM gauge ) เป็นเครื่องมือที่ใช้วัด ความเร็วในการหมุน ของ เพลา หรือจาน เช่น...

ประวัติศาสตร์

เครื่องวัดความเร็วรอบเครื่องแรกได้รับการอธิบายโดย Bryan Donkin ในบทความที่นำเสนอต่อ Royal Society of Arts ในปี 1810 ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัล เหรียญทอง จากสมาคม...

ในรถยนต์ รถบรรทุก รถแทรกเตอร์ และเครื่องบิน

มาตรวัดรอบเครื่องยนต์ หรือตัวนับรอบการหมุน ในรถยนต์ เครื่องบิน และยานพาหนะอื่นๆ จะแสดงอัตราการหมุนของ เพลาข้อเหวี่ยง ของเครื่องยนต์ และโดยทั่วไปจะมีเครื่องหมายระบุช่วงความเร็วรอบที่ปลอดภัย...

วิศวกรรมจราจร

เครื่องวัดความเร็วรอบใช้ในการประเมินความเร็วและปริมาณการจราจร (การไหล) ยานพาหนะจะติดตั้งเซ็นเซอร์และทำการ "วิ่งวัดความเร็วรอบ" เพื่อบันทึกข้อมูลการจราจร ข้อมูลเหล่านี้ใช้ทดแทนหรือเสริมข้อมูลจาก เครื่องตรวจจับแบบลูป เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่มีนัยสำคัญทางสถิติ...