Lịch sử phát triển của đồng hồ công tơ mét
Hơn 100 năm trước đây, kỹ sư Otto Schulze đã được cấp bằng sáng chế đồng hồ công tơ mét dòng xoáy trên ô tô tại cơ quan cấp bằng sáng chế Imperial Patent Office ở Berlin. Phát minh quan trọng này đã báo trước sự hình thành và phát triển các dụng cụ đo lường và thông tin khác trên ô tô.
Khi thời đại của ô tô bắt đầu, những người chơi xe đã có một chút quan tâm đến đồng hồ công tơ mét. Tuy nhiên sự quan tâm này chưa lớn vì tốc độ của chiếc xe lúc ấy còn chậm, những người tài xế có thể cảm nhận được và điều chỉnh được tốc độ của chúng. Chỉ khi việc tăng mã lực và sức mạnh đã sớm làm cho cỗ xe bắt đầu di chuyển nhanh hơn khả năng ước lượng và đánh giá của tài xế. Cho đến thời điểm này, đồng hồ công tơ mét vẫn là một hiếu kỳ nhưng là dụng cụ trở nên rất hữu dụng, khó có thể bỏ qua.
Nhờ vào nó, những người chơi ô tô có thể kiểm soát tốc độ xe của một cách xác thực và đáng tin, với ít lo lắng nhất về việc cỗ máy bị tổn thương khi bị điều khiển vượt quá giới hạn cho phép. Những nhà chức trách, quản lý cũng đã tích cực đẩy mạnh việc sử dụng đồng hồ công tơ mét. Mật độ giao thông ngày càng dày với việc tăng tốc độ của chiếc xe, số tai nạn nghiêm trọng tăng lên là một minh chứng cho sự cần thiết của giới hạn tốc độ trên đường công cộng. Và những người chơi ô tô đã cần đến những đồng hồ công tơ mét để tránh phạm luật.
Lịch sử của phát minh
Từ năm 1835, nhiều loại đồng hồ công tơ mét được phát triển với sự nổi lên của đường sắt nhưng chúng không phù hợp mấy cho việc sử dụng trong ngành ô tô. Mãi đến tháng 7/1902, Otto Schulze – với phát minh từ Strasbourg – đã là người thành công trong việc phát triển hệ thống cho xe dân dụng với “đồng hồ công tơ mét dòng xoáy” của ông.
Schulze đã sử dụng một trục đàn hồi để truyền vận tốc quay của bánh xe hay bộ truyền động vào đồng hồ công tơ mét mà được trang bị với nam châm vĩnh cửu trong sự xoay vòng bất biến. Phía trên nam châm của đồng hồ - nhưng không mối liên hệ trực tiếp - là một tấm kim loại hình đĩa hoặc chén gắn vào một thanh kim. Sự xoay vòng của các nam châm đã gây ra “dòng xoáy” làm cho đĩa kim loại và thanh kim quay theo. Tuy nhiên, bởi vì đĩa kim loại được đính vào một lò xo, nó chỉ có thể có một chút chuyển động thay vì quay một vòng hoàn toàn. Với sự tăng tốc của nam châm, lực của dòng xoáy cũng tăng lên để mà thanh kim trên đĩa kim loại chỉ một tốc độ cao hơn.
Năm 1910 một số hãng sản xuất ô tô như Ford Motor đã bắt gắn đồng hồ công tơ mét như trang thiết bị tiêu chuẩn. Nhưng chiến tranh thế giới lần thứ hai và cuộc khủng hoảng kinh tế toàn cầu trong những năm 1930 đã làm cho sự sản xuất đi xuống. Tuy khó khăn nhưng vào giữa thập niên 30, một cụm đồng hồ được gắn vào trụ vô lăng tập hợp tất cả các đồng hồ hiển thị và máy đo lại với nhau bao gồm vòng quay động cơ, nhiên liệu, ánh sáng và các đèn báo hiệu. Mặc dù sự tích hợp trong thời điểm này bị hạn chế đối với một bề mặt lắp ghép thông thường cho các mặt đồng hồ và mặt số riêng biệt. Tuy thế, nó lại là bước tiến đầu tiên cho sự kết hợp vài dụng cụ đo khác nhau vào một cụm đồng hồ duy nhất.
Đến giữa thập niên 50 của thế kỷ trước, sự đo lường tốc độ trên ô tô đã vào bước tiến công nghệ mới bằng sự giới thiệu của đồng hồ công tơ mét điện tử. Mẫu đồng hồ này được hãng Siemens VDO phát triển dành cho xe buýt trong thành phố. Thay vì truyền số vòng quay của bánh xe đến đồng hồ bằng một trụ dài thì giờ đây tốc độ quay tròn của bánh xe hay bộ truyền động được truyền vào một tín hiệu bằng điện tử với một bình phát điện. Một mô tơ điện trên đồng hồ công tơ mét sau đó đã được dùng để di chuyển kim đồng hồ. Song song với phát triển này, Siemens VDO đã phát triển một dụng cụ có cuộn dây động mà trong đó điện áp được sinh ra bởi dynamo được hiển thị như tốc độ hiện tại. (tốc độ của chiếc xe ứng với điện áp sinh ra từ dynamo). Ngoài ra, một phát triển khác của ngành ô tô đó là hành trình kế (máy đo quãng đường). Nó được lắp đặt tất cả vào một hộp mà giữ nguyên tiêu chuẩn của đồng hồ công tơ mét trên thế giới cho đến những năm 1980.
Thời của đồng hồ công tơ mét hiện đại đã bắt đầu từ những thập niên 80. Bộ đếm lăn đo quãng đường đi được thay thế bằng màn hình tinh thể lỏng (LCD). Mạng lưới các phần tử cảm biến trong xe đã thay thế cho vai trò của cần vô lăng, các dynamo và nam châm quay. Một lần nữa bước tiến mới đã đưa các vi mạch điện tử vào sự chuyển động của kim đồng hồ sử dụng các hệ thống kiểm soát bằng điện tử. Tất cả các thành phần được gom lại với nhau một cách chặt chẽ trong phạm vi quan sát của tài xế. Trong nháy mắt, tài xế có thể theo dõi các thông tin phức tạp với một sự lựa chọn của dụng cụ tròn cổ điển (vô lăng), các hiển thị dựa trên dòng chữ, đèn chỉ thị và các màn hình lớn hay LCD cho hệ thống truyền tin và định vị. Sự phát minh của đèn đi ốt phát quang, hay LED, đã mở ra các phương pháp hoàn toàn mới cho sự chiếu sáng bảng đồng hồ tín hiệu trung tâm.
Sự hiển thị thông tin bằng hình ảnh minh họa đã luôn là một đề tài đối với các xu hướng thời trang. Đôi khi là một con lăn thay vì vòng quay số. Có lẽ chỉ một phần của mặt số được hiện thị. Thậm chí tốc độ là một ưu tiên được hiển thị trên bảng đồng hồ số lớn phía sau vô lăng, tuy nhiên trong suốt 100 năm qua, bảng đồng hồ đã duy trì được vị trí chiếm ưu thế của nó.
Đồng hồ công tơ mét qua các thời kỳ
Sự khai sinh của đồng hồ công tơ mét được hầu hết mọi người biết đến là vào tháng 7 năm 1902, khi Otto Schulze phát minh ra đồng hồ chỉ tốc độ “dòng xoắn”, dựa vào nguồn gốc điện từ.
Trong những năm 1920 công ty OTA (công ty khai sinh ra Siemens VDO Automotive AG) đã công bố bảng đồng hồ tín hiệu của họ.
Vào những năm 20, không lâu sau khi đồng hồ công tơ mét trở thành trang thiết bị tiêu chuẩn trên nhiều chiếc xe, một trang bị đàn anh xuất hiện: dụng cụ đo hành trình. Dụng cụ này hiển thị tốc độ của chiếc xe và tạo ta một kỷ lục của tất cả các tốc độ trong toàn bộ một chuyến đi. Dụng cụ tự ghi “Autograph” của năm 1962 đã ghi nhận thêm khoảng cách đã di chuyển và vì thế cũng được biết đến như máy ghi thời gian/quãng đường.
Đồng hồ công tơ mét được điều khiển bằng một trục đàn hồi mà được kết nối ban đầu vào đùm bánh xe. Một tiến bộ xa hơn nữa trong thiết kế đã xuất hiện trong năm 1930 - các đồng hồ công tơ mét với hộp truyền động có góc.
Năm 1933, Kienzle đã giới thiệu bản ghi tốc độ TCO2, một mẫu đồng hồ đã đặt nền móng cho sự thành công của công ty trong suốt 30 năm tiếp theo. Trung tâm của TCO2 là một đồng hồ, một kim đồng hồ bằng thép hay xa phia và một đĩa nhỏ bề mặt nhẵn hoạt động như một dụng cụ ghi trung gian.
Vào những thập nhiên 1940 một đồng hồ công tơ mét dòng xoáy đặc trưng đã sẵn sàng trở thành một dụng cụ tinh vi với khoảng 140 bộ phận, trong đó bao gồm nhiều chi tiết cần phải được gia công chính xác.
Thời đại của đồng hồ công tơ mét điện tử đã bắt đầu từ những năm 1980. Dụng cụ đếm lăn đo quãng đường đã được thay thế bằng màn hình tinh thể lỏng. Các phần tử cảm biến đã thay thế vai trò của trục đàn hồi, dynamo và nam châm quay.
Đồng hồ công tơ mét cổ điển đã và vẫn là một dụng cụ hình tròn có kim với các bảng số hoặc đồng tâm hoặc lệch tâm. Bất chấp tất cả các biến thể của đồng hồ chỉ thị, cuối cùng thì nguyên mẫu đầu tiên từ một vật hiển thị có dạng tròn mà đã được chứng nhận vẫn sẽ phổ biến nhất trong thời gian dài. Chỉ với sự phát triển của hệ thống thông tin cho người lái, chúng đã được chỉnh sửa cho phù hợp với các nhu cầu thay đổi của người sử dụng xe trong suốt 100 năm qua. Bằng chứng là bảng đồng hồ hiện đại trên BMW 7.
Siemens VDO Automotive đã tạo ra bảng đồng hồ đầu tiên cho xe hơi với một màn hình TFT (Thin-Film Transistor) cho chiếc Audi A8 và theo đó đã mở đầu cho những cấp độ mới của thiết kế và hình minh họa tự do.
Mặc dù những chiếc xe ngày nay phát sinh thêm nhiều dữ liệu, mệnh lệnh và sự truyền nhận các thông điệp bằng tin nhắn, các hệ thống hoạt động nhanh hơn và xa hơn trong quá khứ. Siemens VDO Automotive AG vẫn đang làm việc trên những phát triển mới chẳng hạn như màn hình hiển thị trên bảng đồng hồ có màu sắc, hình ảnh minh họa sống động giúp thông tin cho tài xế một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn.
Khi thời đại của ô tô bắt đầu, những người chơi xe đã có một chút quan tâm đến đồng hồ công tơ mét. Tuy nhiên sự quan tâm này chưa lớn vì tốc độ của chiếc xe lúc ấy còn chậm, những người tài xế có thể cảm nhận được và điều chỉnh được tốc độ của chúng. Chỉ khi việc tăng mã lực và sức mạnh đã sớm làm cho cỗ xe bắt đầu di chuyển nhanh hơn khả năng ước lượng và đánh giá của tài xế. Cho đến thời điểm này, đồng hồ công tơ mét vẫn là một hiếu kỳ nhưng là dụng cụ trở nên rất hữu dụng, khó có thể bỏ qua.
Nhờ vào nó, những người chơi ô tô có thể kiểm soát tốc độ xe của một cách xác thực và đáng tin, với ít lo lắng nhất về việc cỗ máy bị tổn thương khi bị điều khiển vượt quá giới hạn cho phép. Những nhà chức trách, quản lý cũng đã tích cực đẩy mạnh việc sử dụng đồng hồ công tơ mét. Mật độ giao thông ngày càng dày với việc tăng tốc độ của chiếc xe, số tai nạn nghiêm trọng tăng lên là một minh chứng cho sự cần thiết của giới hạn tốc độ trên đường công cộng. Và những người chơi ô tô đã cần đến những đồng hồ công tơ mét để tránh phạm luật.
Lịch sử của phát minh
Từ năm 1835, nhiều loại đồng hồ công tơ mét được phát triển với sự nổi lên của đường sắt nhưng chúng không phù hợp mấy cho việc sử dụng trong ngành ô tô. Mãi đến tháng 7/1902, Otto Schulze – với phát minh từ Strasbourg – đã là người thành công trong việc phát triển hệ thống cho xe dân dụng với “đồng hồ công tơ mét dòng xoáy” của ông.
Schulze đã sử dụng một trục đàn hồi để truyền vận tốc quay của bánh xe hay bộ truyền động vào đồng hồ công tơ mét mà được trang bị với nam châm vĩnh cửu trong sự xoay vòng bất biến. Phía trên nam châm của đồng hồ - nhưng không mối liên hệ trực tiếp - là một tấm kim loại hình đĩa hoặc chén gắn vào một thanh kim. Sự xoay vòng của các nam châm đã gây ra “dòng xoáy” làm cho đĩa kim loại và thanh kim quay theo. Tuy nhiên, bởi vì đĩa kim loại được đính vào một lò xo, nó chỉ có thể có một chút chuyển động thay vì quay một vòng hoàn toàn. Với sự tăng tốc của nam châm, lực của dòng xoáy cũng tăng lên để mà thanh kim trên đĩa kim loại chỉ một tốc độ cao hơn.
Năm 1910 một số hãng sản xuất ô tô như Ford Motor đã bắt gắn đồng hồ công tơ mét như trang thiết bị tiêu chuẩn. Nhưng chiến tranh thế giới lần thứ hai và cuộc khủng hoảng kinh tế toàn cầu trong những năm 1930 đã làm cho sự sản xuất đi xuống. Tuy khó khăn nhưng vào giữa thập niên 30, một cụm đồng hồ được gắn vào trụ vô lăng tập hợp tất cả các đồng hồ hiển thị và máy đo lại với nhau bao gồm vòng quay động cơ, nhiên liệu, ánh sáng và các đèn báo hiệu. Mặc dù sự tích hợp trong thời điểm này bị hạn chế đối với một bề mặt lắp ghép thông thường cho các mặt đồng hồ và mặt số riêng biệt. Tuy thế, nó lại là bước tiến đầu tiên cho sự kết hợp vài dụng cụ đo khác nhau vào một cụm đồng hồ duy nhất.
Đồng hồ công tơ mét của những năm 1930
Đến giữa thập niên 50 của thế kỷ trước, sự đo lường tốc độ trên ô tô đã vào bước tiến công nghệ mới bằng sự giới thiệu của đồng hồ công tơ mét điện tử. Mẫu đồng hồ này được hãng Siemens VDO phát triển dành cho xe buýt trong thành phố. Thay vì truyền số vòng quay của bánh xe đến đồng hồ bằng một trụ dài thì giờ đây tốc độ quay tròn của bánh xe hay bộ truyền động được truyền vào một tín hiệu bằng điện tử với một bình phát điện. Một mô tơ điện trên đồng hồ công tơ mét sau đó đã được dùng để di chuyển kim đồng hồ. Song song với phát triển này, Siemens VDO đã phát triển một dụng cụ có cuộn dây động mà trong đó điện áp được sinh ra bởi dynamo được hiển thị như tốc độ hiện tại. (tốc độ của chiếc xe ứng với điện áp sinh ra từ dynamo). Ngoài ra, một phát triển khác của ngành ô tô đó là hành trình kế (máy đo quãng đường). Nó được lắp đặt tất cả vào một hộp mà giữ nguyên tiêu chuẩn của đồng hồ công tơ mét trên thế giới cho đến những năm 1980.
Thời của đồng hồ công tơ mét hiện đại đã bắt đầu từ những thập niên 80. Bộ đếm lăn đo quãng đường đi được thay thế bằng màn hình tinh thể lỏng (LCD). Mạng lưới các phần tử cảm biến trong xe đã thay thế cho vai trò của cần vô lăng, các dynamo và nam châm quay. Một lần nữa bước tiến mới đã đưa các vi mạch điện tử vào sự chuyển động của kim đồng hồ sử dụng các hệ thống kiểm soát bằng điện tử. Tất cả các thành phần được gom lại với nhau một cách chặt chẽ trong phạm vi quan sát của tài xế. Trong nháy mắt, tài xế có thể theo dõi các thông tin phức tạp với một sự lựa chọn của dụng cụ tròn cổ điển (vô lăng), các hiển thị dựa trên dòng chữ, đèn chỉ thị và các màn hình lớn hay LCD cho hệ thống truyền tin và định vị. Sự phát minh của đèn đi ốt phát quang, hay LED, đã mở ra các phương pháp hoàn toàn mới cho sự chiếu sáng bảng đồng hồ tín hiệu trung tâm.
Sự hiển thị thông tin bằng hình ảnh minh họa đã luôn là một đề tài đối với các xu hướng thời trang. Đôi khi là một con lăn thay vì vòng quay số. Có lẽ chỉ một phần của mặt số được hiện thị. Thậm chí tốc độ là một ưu tiên được hiển thị trên bảng đồng hồ số lớn phía sau vô lăng, tuy nhiên trong suốt 100 năm qua, bảng đồng hồ đã duy trì được vị trí chiếm ưu thế của nó.
Đồng hồ công tơ mét qua các thời kỳ
Sự khai sinh của đồng hồ công tơ mét được hầu hết mọi người biết đến là vào tháng 7 năm 1902, khi Otto Schulze phát minh ra đồng hồ chỉ tốc độ “dòng xoắn”, dựa vào nguồn gốc điện từ.
Đồng hồ công tơ mét dòng xoắn vào năm 1908
Trong những năm 1920 công ty OTA (công ty khai sinh ra Siemens VDO Automotive AG) đã công bố bảng đồng hồ tín hiệu của họ.
Vào những năm 20, không lâu sau khi đồng hồ công tơ mét trở thành trang thiết bị tiêu chuẩn trên nhiều chiếc xe, một trang bị đàn anh xuất hiện: dụng cụ đo hành trình. Dụng cụ này hiển thị tốc độ của chiếc xe và tạo ta một kỷ lục của tất cả các tốc độ trong toàn bộ một chuyến đi. Dụng cụ tự ghi “Autograph” của năm 1962 đã ghi nhận thêm khoảng cách đã di chuyển và vì thế cũng được biết đến như máy ghi thời gian/quãng đường.
Đồng hồ công tơ mét được điều khiển bằng một trục đàn hồi mà được kết nối ban đầu vào đùm bánh xe. Một tiến bộ xa hơn nữa trong thiết kế đã xuất hiện trong năm 1930 - các đồng hồ công tơ mét với hộp truyền động có góc.
Năm 1933, Kienzle đã giới thiệu bản ghi tốc độ TCO2, một mẫu đồng hồ đã đặt nền móng cho sự thành công của công ty trong suốt 30 năm tiếp theo. Trung tâm của TCO2 là một đồng hồ, một kim đồng hồ bằng thép hay xa phia và một đĩa nhỏ bề mặt nhẵn hoạt động như một dụng cụ ghi trung gian.
Vào những thập nhiên 1940 một đồng hồ công tơ mét dòng xoáy đặc trưng đã sẵn sàng trở thành một dụng cụ tinh vi với khoảng 140 bộ phận, trong đó bao gồm nhiều chi tiết cần phải được gia công chính xác.
Đồng hồ công tơ mét của một động cơ xăng vào những năm 1950
Đã có rất nhiều biến thể trong các loại đồng hồ hiển thị từ năm 1950 trở đi theo xu hướng thời trang nhưng thường không kéo dài.
Đồng hồ công tơ mét của một chiếc xe hai bánh với hình dáng góc tư của miếng phomat
Các dụng cụ chỉ thị nằm ngang và dọc đã rất phổ biến trong một thời gian, nhưng sau đó biến mất hoàn toàn vì lỗi thời, thay vào đó là đồng hồ dạng thẳng với kim chỉ thị nằm trong một rãnh trên đồng hồ.
Đồng hồ công tơ mét hình trụ lắp trên chiếc Opel trong những năm 1950 và Volkswagen Beetle từ năm 1953
Thời đại của đồng hồ công tơ mét điện tử đã bắt đầu từ những năm 1980. Dụng cụ đếm lăn đo quãng đường đã được thay thế bằng màn hình tinh thể lỏng. Các phần tử cảm biến đã thay thế vai trò của trục đàn hồi, dynamo và nam châm quay.
Đồng hồ điện tử của chiếc VW năm 1986
Đồng hồ công tơ mét cổ điển đã và vẫn là một dụng cụ hình tròn có kim với các bảng số hoặc đồng tâm hoặc lệch tâm. Bất chấp tất cả các biến thể của đồng hồ chỉ thị, cuối cùng thì nguyên mẫu đầu tiên từ một vật hiển thị có dạng tròn mà đã được chứng nhận vẫn sẽ phổ biến nhất trong thời gian dài. Chỉ với sự phát triển của hệ thống thông tin cho người lái, chúng đã được chỉnh sửa cho phù hợp với các nhu cầu thay đổi của người sử dụng xe trong suốt 100 năm qua. Bằng chứng là bảng đồng hồ hiện đại trên BMW 7.
Bảng đồng hồ tích hợp đa thông tin trên BMW series 7 ngày nay
Siemens VDO Automotive đã tạo ra bảng đồng hồ đầu tiên cho xe hơi với một màn hình TFT (Thin-Film Transistor) cho chiếc Audi A8 và theo đó đã mở đầu cho những cấp độ mới của thiết kế và hình minh họa tự do.
Mặc dù những chiếc xe ngày nay phát sinh thêm nhiều dữ liệu, mệnh lệnh và sự truyền nhận các thông điệp bằng tin nhắn, các hệ thống hoạt động nhanh hơn và xa hơn trong quá khứ. Siemens VDO Automotive AG vẫn đang làm việc trên những phát triển mới chẳng hạn như màn hình hiển thị trên bảng đồng hồ có màu sắc, hình ảnh minh họa sống động giúp thông tin cho tài xế một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn.
