عداد دورات المحرك

مقياس سرعة الدوران ( أو عداد الدورات ، أو مقياس السرعة ، أو مقياس RPM ) هو أداة لقياس سرعة دوران عمود أو قرص، كما هو الحال في المحرك أو أي آلة أخرى. ^{[ 1 ]} يعرض الجهاز عادةً عدد الدورات في الدقيقة (RPM) على قرص تناظري مُعاير، ولكن شاشات العرض الرقمية أصبحت شائعة بشكل متزايد.

كلمة " تاكومتر " مشتقة من اليونانية القديمة ، وتعني " سرعة " (τάχος) و "مترون " (μέτρον) وتعني " مقياس " . في جوهرها، تحمل كلمتا "تاكومتر" و "سبيدوميتر" نفس المعنى: جهاز لقياس السرعة. لكن جرت العادة في عالم السيارات على استخدام أحدهما لقياس دورات المحرك والآخر لقياس سرعة المركبة. أما في المصطلحات الهندسية الرسمية، فتُستخدم مصطلحات أكثر دقة للتمييز بينهما.  

وصف برايان دونكين أول مقياس سرعة دوران في ورقة بحثية قدمها إلى الجمعية الملكية للفنون عام 1810، وحصل على الميدالية الذهبية للجمعية تقديرًا لاكتشافه. يتكون هذا المقياس من وعاء زئبقي مصمم بطريقة تجعل قوة الطرد المركزي تتسبب في انخفاض مستوى السائل في أنبوب مركزي عند دورانه، مما يؤدي إلى انخفاض مستوى السائل في أنبوب أضيق فوقه مملوء بالكحول الملون. وكان الوعاء متصلًا بالآلة المراد قياسها بواسطة بكرات. ^{[ 2 ]}

كانت أولى مقاييس سرعة الدوران الميكانيكية تعتمد على قياس قوة الطرد المركزي ، على غرار آلية عمل منظم الطرد المركزي . ويُعتقد أن المخترع هو المهندس الألماني ديتريش أولهورن ؛ الذي استخدمها لقياس سرعة الآلات عام 1817. ^{[ 3 ]} ومنذ عام 1840، تُستخدم لقياس سرعة القاطرات .

تُظهر عدادات سرعة الدوران في السيارات والطائرات والمركبات الأخرى معدل دوران عمود المرفق ، وتحتوي عادةً على علامات تُشير إلى نطاق سرعات الدوران الآمن. يُساعد هذا السائق في اختيار إعدادات دواسة الوقود والتروس المناسبة لظروف القيادة. قد يؤدي الاستخدام المطوّل بسرعات عالية إلى عدم كفاية التزييت ، وارتفاع درجة الحرارة (بتجاوز قدرة نظام التبريد)، وتجاوز سرعة دوران أجزاء المحرك (مثل الصمامات ذات الزنبرك)، مما يُسبب تآكلًا مفرطًا أو تلفًا دائمًا أو عطلًا في المحرك. في عدادات سرعة الدوران التناظرية، تُشير منطقة حمراء على المقياس إلى السرعات التي تتجاوز الحد الأقصى الآمن للتشغيل، مما يُفسر مصطلح " الوصول إلى الحد الأقصى الآمن" لدوران المحرك. تحتوي معظم السيارات الحديثة على مُحدد سرعة دوران إلكترونيًا يُحد من سرعة المحرك لمنع التلف. تحتوي محركات الديزل المزودة بأنظمة حقن ميكانيكية تقليدية على منظم مدمج يمنع زيادة سرعة المحرك، لذلك تفتقر عدادات سرعة الدوران في المركبات والآلات المجهزة بهذه المحركات أحيانًا إلى خط أحمر.

في المركبات مثل الجرارات والشاحنات، غالبًا ما يحتوي عداد دورات المحرك على علامات أخرى، عادةً ما تكون قوسًا أخضر يُشير إلى نطاق السرعة الذي يُنتج فيه المحرك أقصى عزم دوران ، وهو ما يهمّ مشغلي هذه المركبات بشكل أساسي. الجرارات المُجهزة بنظام نقل الحركة (PTO) تحتوي على عدادات دورات تُظهر سرعة المحرك اللازمة لتدوير نظام نقل الحركة بالسرعة القياسية المطلوبة لمعظم الأدوات التي تعمل بنظام نقل الحركة. في العديد من البلدان، يُشترط وجود عداد سرعة في الجرارات لاستخدامها على الطرق. ولتوفير عناء تركيب عداد ثانٍ، غالبًا ما يكون عداد دورات المحرك في المركبة مُزوّدًا بمقياس ثانٍ بوحدات السرعة. هذا المقياس دقيق فقط في ترس مُحدد، ولكن نظرًا لأن العديد من الجرارات لا تحتوي إلا على ترس واحد عملي للاستخدام على الطرق، فإن هذا يكفي. الجرارات ذات التروس المتعددة للطرق غالبًا ما تحتوي على عدادات دورات محرك بأكثر من مقياس سرعة واحد. عدادات دورات محرك الطائرات تحتوي على قوس أخضر يُشير إلى نطاق سرعة الطيران المُصممة للمحرك.

في المركبات القديمة، يُشغَّل عداد دورات المحرك بواسطة موجات الجهد الفعال (RMS) من جانب الجهد المنخفض ( قاطع الدائرة الكهربائية ذي الجهد المنخفض) لملف الإشعال ، ^{[ 4 ]} بينما في المركبات الأخرى (وجميع محركات الديزل تقريبًا التي لا تحتوي على نظام إشعال)، تُحدَّد سرعة المحرك بواسطة التردد الناتج عن عداد دورات المحرك من المولد . ويتم ذلك من خلال وصلة خاصة تُسمى "مأخذ التيار المتردد"، وهي وصلة بأحد مخارج ملفات الجزء الثابت، قبل المقوم. توجد أيضًا عدادات دورات محرك تُشغَّل بواسطة كابل دوار من وحدة قيادة مُثبَّتة على المحرك (عادةً على عمود الكامات )، وعادةً ما تكون موجودة في الآلات البسيطة التي تعمل بمحركات الديزل ذات الأنظمة الكهربائية الأساسية أو بدون أنظمة كهربائية. أما في أنظمة إدارة المحرك الحديثة الموجودة في المركبات الحديثة، فتُولَّد إشارة عداد دورات المحرك عادةً من وحدة تحكم إلكترونية (ECU) تستمد المعلومات من مستشعر سرعة عمود المرفق أو عمود الكامات.

تُستخدم أجهزة استشعار السرعة، والتي تُسمى بأسماء مختلفة مثل "مولدات نبضات العجلات" (WIG) أو مولدات النبضات أو مجسات السرعة أو مقاييس سرعة الدوران، على نطاق واسع في مركبات السكك الحديدية. وتشمل الأنواع الشائعة مستشعرات الأقراص المشقوقة العازلة للضوء ^{[ 5 ]} ومستشعرات تأثير هول .

تستخدم مستشعرات تأثير هول عادةً هدفًا دوارًا مُثبَّتًا على عجلة أو علبة تروس أو محرك. قد يحتوي هذا الهدف على مغناطيسات، أو قد يكون عجلة مسننة. تُغيِّر أسنان العجلة كثافة التدفق المغناطيسي لمغناطيس داخل رأس المستشعر. يُثبَّت المسبار بحيث يكون رأسه على مسافة دقيقة من عجلة الهدف، ويكشف الأسنان أو المغناطيسات التي تمر أمامه. إحدى مشكلات هذا النظام هي أن الفجوة الهوائية اللازمة بين عجلة الهدف والمستشعر تسمح بتراكم غبار الحديد من الهيكل السفلي للمركبة على المسبار أو الهدف، مما يُعيق عمله.

تُغلّف مستشعرات العزل الضوئي بالكامل لمنع دخول أي مواد خارجية. الأجزاء المكشوفة الوحيدة هي موصل قابس محكم الإغلاق وشوكة قيادة، متصلة داخليًا بقرص مشقوق عبر محمل ومانع تسرب. عادةً ما يكون القرص المشقوق محصورًا بين لوحتي دوائر تحتويان على ثنائي ضوئي ، وترانزستور ضوئي ، ومضخم، ودوائر ترشيح تُنتج سلسلة نبضات مربعة مُخصصة وفقًا لمتطلبات العميل من حيث الجهد وعدد النبضات لكل دورة. توفر هذه الأنواع من المستشعرات عادةً من 2 إلى 8 قنوات إخراج مستقلة يمكن أخذ عينات منها بواسطة أنظمة أخرى في المركبة، مثل أنظمة التحكم الآلي في القطارات ووحدات التحكم في الدفع/الكبح.

تُوفّر المستشعرات المُثبّتة حول محيط القرص إشارات مُشفّرة تربيعيًا ، مما يسمح لحاسوب المركبة بتحديد اتجاه دوران العجلة. يُعدّ هذا شرطًا قانونيًا في سويسرا لمنع التراجع عند بدء الحركة من وضع السكون. من الناحية الفنية، لا تُعتبر هذه الأجهزة عدادات سرعة دوران، لأنها لا تُوفّر قراءة مباشرة لسرعة دوران القرص. يجب استنتاج السرعة خارجيًا عن طريق عدّ عدد النبضات خلال فترة زمنية مُحدّدة. من الصعب إثبات سكون المركبة بشكل قاطع، إلا بالانتظار لفترة زمنية مُحدّدة للتأكد من عدم حدوث نبضات أخرى. هذا أحد أسباب وجود تأخير زمني غالبًا بين توقف القطار، كما يراه الراكب، وفتح الأبواب. تُعدّ أجهزة القرص المشقوق من المستشعرات النموذجية المُستخدمة في أنظمة عدادات المسافة لمركبات السكك الحديدية، كما هو مطلوب لأنظمة حماية القطارات ، ولا سيما نظام التحكم الأوروبي في القطارات .

بالإضافة إلى استشعار السرعة، تُستخدم هذه المجسات غالبًا لحساب المسافة المقطوعة عن طريق ضرب عدد دورات العجلة في محيط العجلة.

يمكن استخدام هذه التقنية لمعايرة قطر العجلات تلقائيًا بمقارنة عدد دورات كل محور مع عجلة مرجعية تم قياسها يدويًا. وبما أن جميع العجلات تقطع المسافة نفسها، فإن قطر كل عجلة يتناسب مع عدد دوراتها مقارنةً بالعجلة المرجعية. يجب إجراء هذه المعايرة أثناء التباطؤ بسرعة ثابتة لتجنب أي أخطاء ناتجة عن انزلاق العجلات. تُستخدم هذه المعايرة التلقائية لتوليد إشارات جر وكبح أكثر دقة، ولتحسين كشف انزلاق العجلات.

من نقاط ضعف الأنظمة التي تعتمد على دوران العجلات لقياس سرعة القطار والمسافة المقطوعة، أن عجلات القطار والسكك الحديدية تتميز بسطح أملس للغاية، مما يقلل الاحتكاك بينهما، ويؤدي إلى ارتفاع معدلات الخطأ في حال انزلاق العجلات. وللتعويض عن ذلك، تستخدم أنظمة قياس المسافة المقطوعة الثانوية وحدات رادار دوبلر أسفل القطار لقياس السرعة بشكل مستقل.

في تسجيل الصوت التناظري ، يُعدّ مقياس سرعة الدوران جهازًا يقيس سرعة شريط الصوت أثناء مروره أمام رأس التسجيل. في معظم مسجلات أشرطة الصوت، يكون مقياس سرعة الدوران (أو ببساطة "مقياس السرعة") عبارة عن محور كبير نسبيًا بالقرب من مجموعة رؤوس التسجيل ، معزولًا عن محوري التغذية والسحب بواسطة بكرات شد.

في العديد من أجهزة التسجيل، يتم توصيل محور التاكومتر بمغناطيس دوار عبر محور، مما يُحدث مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا على ترانزستور تأثير هول . أما في أنظمة أخرى، فيتم توصيل المحور بجهاز ستروبوسكوب ، الذي يُبدّل بين الضوء والظلام بواسطة صمام ثنائي ضوئي .

تستخدم إلكترونيات تشغيل مسجل الشريط إشارات من مقياس سرعة الدوران لضمان تشغيل الشريط بالسرعة المناسبة. تُقارن هذه الإشارة بإشارة مرجعية (إما بلورة كوارتز أو تيار متردد من الشبكة الكهربائية ). وتُحدد مقارنة الترددين سرعة حركة الشريط. عندما تتطابق إشارة مقياس سرعة الدوران مع الإشارة المرجعية، يُقال إن حركة الشريط "تعمل بالسرعة المطلوبة". (حتى يومنا هذا، في مواقع تصوير الأفلام، ينادي المخرج "تشغيل الصوت!" فيرد عليه فني الصوت "سرعة الصوت!"، وهذا من بقايا الأيام التي كانت فيها أجهزة التسجيل تتطلب عدة ثوانٍ للوصول إلى سرعة محددة).

يُعدّ ضبط سرعة الشريط بدقة أمرًا بالغ الأهمية، لأن الأذن البشرية حساسة للغاية لتغيرات النغمة، وخاصةً المفاجئة منها. وبدون نظام ضبط ذاتي للتحكم في سرعة الشريط على رأس التسجيل، قد تنحرف النغمة بنسبة عدة بالمئة. يُعرف هذا التأثير باسم " التذبذب" ، ويبلغ معدل التذبذب في أجهزة التسجيل الحديثة المزودة بمقياس سرعة الدوران 0.07%.

تُعدّ عدادات سرعة الدوران مناسبة لتشغيل الصوت عالي الدقة ، ولكنها غير مناسبة للتسجيل المتزامن مع كاميرا الفيديو . ولتحقيق هذه الأغراض، يجب استخدام مسجلات خاصة تسجل نغمة التوجيه .

يمكن استخدام إشارات مقياس سرعة الدوران لمزامنة عدة أجهزة تسجيل معًا، ولكن فقط إذا تم إرسال إشارة اتجاهية بالإضافة إلى إشارة مقياس سرعة الدوران، لإخبار الأجهزة التابعة بالاتجاه الذي يتحرك فيه الجهاز الرئيسي.

• قائمة قطع غيار السيارات
• قائمة أدوات السيارة
• الخط الأحمر
• جهاز تسجيل السرعة