Geschichte und Funktionsprinzipien
Detaildarstellung des Tachonadelantriebs eines Wirbelstormantriebs mit aufgeschnittener Aluminium-Glocke
Die meisten Tachometer sind vom Messprinzip her eigentlich Drehzahlmesser. Die ersten, rein mechanischen Drehzahlmesser beruhten auf der Zentrifugalkraft. Diedrich Uhlhorn verwendete dies erstmals 1817 für Textilmaschinen. Ab 1844 wurde dieses Messprinzip auf Lokomotiven eingesetzt – der Daniel-Tachometer für Lokomotiven hatte dabei keine Rundanzeige, sondern noch eine Pappscheibe mit Stift – ein Zentrifugalpendel bewirkte eine Anhebung des Stiftes und ein Uhrwerk drehte die Scheibe.[2]
Beim 1888 von dem Kroaten Josip Belušić unter dem Namen »Velocimeter« patentierten Wirbelstromtachometer dreht sich ein Dauermagnet und erzeugt in einer davor angebrachten Metallscheibe oder Glocke aus Aluminium Wirbelströme. Die zusätzliche Feldenergie der Wirbelströme würde vermieden, wenn die drehbar gelagerte Scheibe mitrotieren würde. Daran wird sie aber durch eine Rückstellfeder gehindert. Das Magnetfeld steigt linear mit der Geschwindigkeit, die Feldenergie quadratisch, die Kraftwirkung als deren Ableitung wieder linear, ebenso wie die Rückstellkraft der Feder mit ihrer Winkelauslenkung. Damit ist die Auslenkung der mit einem Zeiger versehenen Scheibe proportional zur Drehzahl. Der Zeiger ist mit einer kalibrierten Skala hinterlegt. Das verwendete Magnetmaterial hat eine hohe Curie-Temperatur, um den Temperaturgang des Messfehlers klein zu halten.
1902 entwickelte der deutsche Erfinder Otto Schulze den Wirbelstrom-Tachometer, eine Konstruktion für Straßenfahrzeuge. Dabei setzte Schulze auf eine biegsame Welle (Tachowelle), mit der die Drehzahl des Rades oder des Getriebes zum Tacho übertragen wird und dort einen Magneten in eine Rotationsbewegung versetzte.[3] Diese Tachowelle war anfällig für Verschleiß und verursachte bei zu großer Reibung durch Ruckeln eine unruhige Anzeige. Bei langen Übertragungswegen, etwa in Schienenfahrzeugen, wurde statt der Tachowelle ein Drehmelder eingesetzt. Der Drehmeldeempfänger am Ende der elektrischen Verbindung saß im Anzeiger und trieb dort einen Wirbelstromtachometer an. Einfacher war, die Wechselspannung eines Tachogenerators gleichzurichten und die – bei geringer Drehzahl allerdings wellige – Gleichspannung mit einem Drehspulinstrument anzuzeigen.
Inkrementalgeber erzeugen eine geschwindigkeitsproportionale Frequenz, die mit einer Analogschaltung in eine Spannung umgesetzt werden kann. Erstes Serienfahrzeug mit einem derartigen System war der Porsche 911 Turbo. Der Geber im Ausgleichsgetriebe bestand aus einem magnetischen Polrad und einem Reedkontakt.[4] Moderne Autos haben Geber an jedem Rad (für ABS, ASR, ESP, Navi), deren Frequenz mit einem Mikrocontroller erfasst wird. Primäres Messergebnis ist dabei die Anzahl von Impulsen innerhalb eines bestimmten Messintervalls oder besser die Periodendauer zwischen Signalflanken.
Auch die Anzeigen haben sich gewandelt. Zeiger werden über einen weit größeren Winkel völlig linear und temperaturunabhängig von einem Schrittmotor bewegt oder auf einem Display simuliert, oft in Verbindung mit diversen anderen Anzeigen, siehe Kombiinstrument und Multifunction-Display. Bei anderen Varianten legt man gerade Wert darauf, dass bestimmte wichtige Geschwindigkeitsbereiche gespreizt dargestellt werden, damit der Fahrer sie präziser ablesen kann. Oft wird die Geschwindigkeit heute auch als Zahlenwert angezeigt, vor allem in Head-up-Displays.
Quelle: Tachometer – Wikipedia