Nopeusmittari

Nopeusmittari on mittari, jonka tehtävänä on mitata nopeutta eli kuljettua matkaa aikayksikössä. Useimmiten nopeusmittarit mittaavat nopeuden sijasta sen itseisarvoa eli vauhtia, mutta nämä ovat arkikielessä lähes synonyymejä. Nopeutta mitataan lähes kaikissa kulkuneuvoissa polkupyörästä lentokoneeseen, moottorikäyttöisissä tieliikenteessä käytettävissä ajoneuvoissa se on pakollinen, ja ilmailussa välttämätön. Nopeusmittaria käytetään myös käänteisesti, tällöin mittari pysyy paikallaan ja mitattava asia liikkuu. Esimerkkeinä poliisin käyttämä nopeustutka ja tuulennopeusmittari.
Nopeusmittari ilmoittaa nopeutta yleisimmin kilometreinä tunnissa (SI-järjestelmä) tai maileina tunnissa (mailia matkan yksikkönä käyttävät maat). Vesiliikenteessä ja ilmailussa nopeutta ilmoitetaan solmuina (merimailia tunnissa) ja tuulennopeutta metreinä sekunnissa.
Mittaustapoja on useita. Mittarit mittaavat matkan yleensä renkaan tai mittarin oman potkurin pyörimisnopeudesta. Ajalla jakaminen on toteutettu elektronisesti tai dynamon kaltaista toimintatapaa hyödyntäen (Otto Schulze Autometer, OSA). Analogisessa nopeusmittarissa on yleensä viisari, joka osoittaa mittaritaululla nopeuden. Digitaalisessa nopusmittarissa nopeus näytetään numeroin digitaalisessa numeronäytössä, tai vaihtoehtoisesti se voidaan välittää askelmoottorilla perinteiselle mittaritaululle.
Historiaa.
Nopeusmittarin tarve syntyi ensin veneen paikanmäärityksessä, navigoinnissa. Kompassilla saadun suunnan lisäksi tarvittiin matka, joka saatiin nopeudesta. Laivan keulasta veteen heitetty kelluva esine ja tiimalasin valumisen aikana esineen kulkema matka kertoivat laivan nopeuden.
Nopeusmittarin keksi ennen vuotta 1888 Josip Belušić. Hän patentoi keksintönsä vuonna 1888 Wienissä ja esitteli sen vuonna 1889 Pariisin Exposition Universellessa. Toinen versio keksittiin myöhemmin vuonna 1902.
Toiminta.
Pyörrevirtanopeusmittari.
Pyörrevirtatyyppinen nopeusmittari eli analoginen nopeusmittari on edelleen yleisin käytössä oleva nopeusmittari. Sen patentoi saksalainen Otto Sculze 7. lokakuuta 1902.
Mittarissa on taipuisasta jousesta valmistettu kaapeli, joka on yleensä yhdistetty ajoneuvon voimansiirtoon. Moottoripyörissä kaapeli on yhdistetty etupyörään. Ajoneuvon liikkuessa kaapeli pyörittää siihen yhdistettyä kestomagneettia. Magneetti puolestaan on sijoitettu alumiinisen kupin sisälle. Pyöriessään magneetti synnyttää kupin sisälle pyörrevirtoja, joiden synnyttämä magneettikenttä "kiskoo" alumiinikuppia ja siihen kiinteästi liitettyä osoitinta magneetin pyörimissuuntaan.
Osoittimen akseliin on kiinnitetty pieni vääntöjousi, joka pitää osoitinta mittarin nollakohdassa. Alumiinikupin vääntö kasvaa magneetin pyörimisnopeuden kasvaessa. Näin ollen kuppi ja siihen liitetty osoitin kiertyvät jousta vasten ajoneuvon nopeuden kasvaessa. Koska kupin vääntö on suhteessa ajoneuvon nopeuteen ja jousen kiertyminen suhteessa vääntöön, on osoittimen kulma suoraan verrannollinen nopeuteen, jolloin mittaritaulussa nopeusmerkinnät voidaan tehdä tasavälein.
Palautusjousi on kalibroitu niin, että mittarin kaapelin pyörimisnopeus vastaa oikeaa nopeutta mittaritaulussa. Kalibroinnissa on otettava huomioon useita tekijöitä, kuten mittarin kaapelia pyörittävän pyörästön välityssuhde, tasauspyörästön välityssuhde, sekä renkaiden läpimitta.
Elektroninen nopeusmittari.
Useimmat nykyaikaiset nopeusmittarit ovat elektronisia. Perinteisestä pyörrevirtamittarissa johdetussa elektronisessa nopeusmittarissa voimansiirtoon asennettu pyörimisnopeusanturi lähettää pulsseja jotka vastaavat akselin pyörimisnopeutta. Näin saadaan selville ajoneuvon nopeus, olettaen että renkailla on täysi pito. Sensorissa on yleensä yhden tai usemmasta magneetin sarja, joka on kiinnittetty ulostuloaskeliin tai tasauspyörästön kruunupyörään, tai hammastettu metallilevy magneetin ja magneetikenttäanturin välissä. Kulloinkin kyseessä olevan osan pyöriessä, magneetit tai hampaat pyörivät anturin ohitse synnyttäen pulsseja magneetikentän muuttuessa. Viime aikoina jotkut valmistajat ovat siirtyneet pelkästään pyörän ABS-anturilta tulevan signaalin käyttöön.
Tietokone muuntaa pulssit nopeudeksi, joka voidaan esittää numeroina, tai askelmoottorilla ohjatulla osoittimella perinteisellä mittaritaululla.
Mittausvirhe.
EU:n alueella nopeusmittari ei saa koskaan näyttää liian pientä lukemaa, toisaalta liian suurta lukemaa voi olla jopa 10 %. Näin ollen autojen mittarit näyttävät aina liian suurta nopeutta.