タコメーター

タコメーター（回転計、タコメーター、回転カウンタ、RPMゲージ）は、モーターやその他の機械のシャフトまたはディスクの回転速度を測定する計器です。 ^{[1]この装置は通常、較正されたアナログダイヤルに}1分あたりの回転数（RPM）を表示しますが、デジタル表示がますます一般的になっています。

この単語はギリシャ語の τάχος ( táchos「速度」) とμέτρον ( métron 「測定」) に由来しています。基本的に、タコメーターとスピードメーターという言葉は、速度を測定する装置という意味で同じです。自動車業界では、一方がエンジン回転数に使用され、もう一方が車両速度に使用されるのは、恣意的な慣例です。正式な工学用語では、この 2 つを区別するために、より正確な用語が使用されます。

最初のタコメーターは、1810年にブライアン・ドンキンが王立芸術協会に提出した論文で説明され、同協会の金メダルを受賞した。これは、回転すると遠心力によって中央の管のレベルが下がり、その上にある着色アルコールで満たされた細い管のレベルも下がるように作られた水銀のボウルで構成されていた。ボウルは滑車で測定対象の機械に接続されていた。^[2]

最初の機械式タコメータは、遠心力の測定に基づいており、遠心調速機の動作に似ています。発明者はドイツの技術者ディートリッヒ・ウールホルンであると考えられており、彼は1817年に機械の速度を測定するために使用しました。 ^{[3] 1840年以降、}機関車の速度を測定するために使用されています。

自動車、航空機、その他の乗り物に搭載されているタコメーターまたは回転計は、エンジンのクランクシャフトの回転速度を示し、通常は回転速度の安全な範囲を示すマークが付いています。これにより、運転者は運転状況に応じて適切なスロットルとギアの設定を選択できます。高速で長時間使用すると、潤滑不足、過熱 (冷却システムの能力を超える)、エンジンのサブパーツの速度能力を超える (スプリング格納バルブなど) 可能性があり、その結果、エンジンが過度に摩耗したり、永久に損傷したり、故障したりすることがあります。アナログ タコメーターでは、最大安全動作速度を超える速度は通常、ゲージの赤色でマークされた領域で示され、エンジンを「レッドライン」、つまり最大安全限界まで回転させるという表現が生まれます。ほとんどの最新自動車には通常、損傷を防ぐためにエンジン速度を電子的に制限する回転数リミッターが付いています。従来の機械式インジェクター システムを備えたディーゼル エンジンには、エンジンの過回転を防止する一体型調速機が備わっているため、このようなエンジンを搭載した車両や機械のタコメーターにはレッドラインが表示されていない場合があります。

トラクターやトラックなどの車両では、タコメーターに他のマークが付いていることが多く、通常は緑色の弧でエンジンが最大トルクを生み出す速度範囲が示され、このような車両のオペレーターにとって最も重要です。動力取り出し(PTO) システムを備えたトラクターには、ほとんどの PTO 駆動装置に必要な標準速度で PTO を回転させるために必要なエンジン速度を示すタコメーターがあります。多くの国では、トラクターは道路で使用するために速度計を備える必要があります。2 つ目のダイヤルを取り付けなくても済むように、車両のタコメーターには速度の単位で 2 つ目の目盛りが付いていることがよくあります。この目盛りは特定のギアでのみ正確ですが、多くのトラクターには道路での使用に実用的なギアが 1 つしかないため、これで十分です。複数の「道路用ギア」を備えたトラクターには、複数の速度目盛りが付いたタコメーターが付いていることがよくあります。航空機のタコメーターには、エンジンの設計巡航速度範囲を示す緑色の弧があります。

古い車両では、タコメーターは点火コイルの低圧側（LT接点ブレーカー） からのRMS電圧波によって駆動されますが、^[4]他の車両（および点火システムを持たないほぼすべてのディーゼルエンジン）では、エンジン速度はオルタネータータコメーター出力の周波数によって決定されます。これは、整流器の前のステーターコイル出力の1つに接続する「ACタップ」と呼ばれる特殊な接続からのものです。エンジンに取り付けられた駆動装置（通常はカムシャフト上）からの回転ケーブルによって駆動されるタコメーターは、通常は基本的な電気システムまたは電気システムのない単純なディーゼルエンジン機械に存在します。現代の車両に見られる最近のEMSでは、タコメーターの信号は通常、クランクシャフトまたはカムシャフト速度センサーから情報を取得するECUから生成されます。

タコメータは、交通速度と交通量 (流れ) を推定するために使用されます。車両にセンサーを装備し、交通データを記録する「タコメータ ラン」を実行します。これらのデータは、ループ検出器データの代替または補完となります。統計的に有意な結果を得るには、多数のランが必要であり、時間帯、曜日、季節によって偏りが生じます。ただし、費用、間隔 (ループ検出器の密度が低いとデータの精度が低下します)、およびループ検出器の信頼性が比較的低い (特定の時点で 30% 以上が使用できないことがよくあります) ため、タコメータ ランは依然として一般的な方法です。

速度検知装置は、車輪インパルス発生器（WIG）、パルス発生器、速度プローブ、タコメータなどさまざまな名称で鉄道車両に広く使用されています。一般的なタイプには、光アイソレータスロットディスクセンサー^[5]やホール効果センサーなどがあります。

ホール効果センサーは、通常、ホイール、ギアボックス、またはモーターに取り付けられた回転ターゲットを使用します。このターゲットには磁石が含まれている場合もあれば、歯車である場合もあります。ホイールの歯は、センサーヘッド内の磁石の磁束密度を変えます。プローブは、ヘッドがターゲットホイールから正確な距離を保った状態で取り付けられ、プローブの表面を通過する歯または磁石を検出します。このシステムの 1 つの問題は、ターゲットホイールとセンサーの間に必要な空隙があるため、車両のアンダーフレームからの鉄粉塵がプローブまたはターゲットに蓄積し、その機能が阻害されることです。

光アイソレータ センサーは、外部環境からの侵入を防ぐために完全にケースに収められています。露出している部品は、密封されたプラグ コネクタと、ベアリングとシールを介してスロット ディスクに内部で取り付けられているドライブ フォークのみです。スロット ディスクは通常、フォトダイオード、フォトトランジスタ、アンプ、およびフィルタリング回路を含む 2 つの回路基板に挟まれており、顧客の電圧と 1 回転あたりのパルス要件に合わせてカスタマイズされた方形波パルス列出力を生成します。これらのタイプのセンサーは通常、自動列車制御システムや推進/ブレーキ コントローラーなどの車両内の他のシステムによってサンプリングできる 2 ～ 8 個の独立した出力チャネルを提供します。

ディスクの円周に取り付けられたセンサーは直交エンコードされた出力を提供し、これにより車両のコンピューターは車輪の回転方向を判定できます。これは、停止状態から発進するときに車両が後退するのを防ぐためのスイスの法的要件です。厳密には、このようなデバイスはディスクの回転速度を直接読み取ることができないため、タコメーターではありません。速度は、一定時間内のパルス数をカウントすることによって外部から導き出す必要があります。特定の時間待ってパルスが発生しないことを確認する以外に、車両が停止していることを決定的に証明することは困難です。これが、乗客が認識した列車の停止とドアの開放との間に時間差が生じることが多い理由の 1 つです。スロットディスク デバイスは、鉄道車両のオドメーターシステムで使用される一般的なセンサーであり、列車保護システム、特に欧州列車制御システムで必要とされます。

これらのプローブは、速度感知だけでなく、車輪の回転数と車輪の円周を掛けて移動距離を計算するためにもよく使用されます。

これらを使用すると、手動で測定されたマスター ホイールと各車軸の回転数を比較して、ホイールの直径を自動的に調整できます。すべてのホイールは同じ距離を移動するため、各ホイールの直径は、マスター ホイールと比較した回転数に比例します。この調整は、ホイールのスリップ/スライドによって計算にエラーが発生する可能性を排除するために、一定速度で惰性走行中に行う必要があります。このタイプの自動調整は、より正確なトラクション信号とブレーキ信号を生成し、ホイール スリップ検出を改善するために使用されます。

タコメトリとオドメトリに車輪の回転を利用するシステムの弱点は、列車の車輪とレールが非常に滑らかで、それらの間の摩擦が低いため、車輪が滑ったり滑ったりするとエラー率が高くなることです。これを補うために、二次オドメトリ入力では、列車の下に ドップラー レーダーユニットを使用して、速度を独立して測定します。

アナログ オーディオ録音では、タコメータはヘッドを通過するオーディオ テープの速度を測定するデバイスです。ほとんどのオーディオ テープ レコーダーでは、タコメータ (または単に「タコ」) は ERP ヘッド スタックの近くにある比較的大きなスピンドルで、テンション アイドラーによって送りスピンドルと巻き取りスピンドルから分離されています。

多くのレコーダーでは、タコメーターのスピンドルは、回転する磁石に軸で接続され、ホール効果トランジスタに変化する磁場を誘導します。他のシステムでは、スピンドルをストロボスコープに接続し、フォトダイオードで明暗を交互に切り替えます。

テープ レコーダーのドライブ エレクトロニクスは、タコメーターからの信号を使用して、テープが適切な速度で再生されるようにします。信号は、基準信号 (水晶または主電源からの交流) と比較されます。2 つの周波数の比較によって、テープ トランスポートの速度が決定されます。タコメーター信号と基準信号が一致すると、テープ トランスポートは「速度が速くなった」と判断されます。(今日でも、映画の撮影現場では、監督が「サウンドをロール!」と呼びかけると、サウンド マンが「サウンド スピード!」と応答します。これは、録音デバイスが規定の速度に達するまでに数秒かかった時代の名残です。)

テープ速度を完璧に調整することは重要です。なぜなら、人間の耳はピッチの変化、特に突然の変化に非常に敏感であり、ヘッドを横切るテープの速度を制御する自動調整システムがなければ、ピッチが数パーセント変動する可能性があるからです。この効果はワウ・フラッターと呼ばれ、タコメータで調整される最新のカセットデッキのワウ・フラッターは 0.07% です。

タコメーターは、高忠実度のサウンド再生には適していますが、映画カメラと同期して録音するには適していません。このような目的には、パイロットトーンを記録する特別なレコーダーを使用する必要があります。

タコメータ信号は、複数のテープ マシンを同期させるために使用できますが、タコ信号に加えて、マスターがどの方向に移動しているかをスレーブ マシンに伝える方向信号が送信される場合に限られます。

• 自動車部品一覧
• 車両計器一覧
• レッドライン
• タコグラフ