Sie haben wahrscheinlich eines dieser Stabmessgeräte aus Kunststoff in Ihrem Handschuhfach. Sie sind allgegenwärtig. Das Design ist fast immer das gleiche: ein zylindrischer Körper, ein kleines kreisförmiges Fenster an der Seite und eine verschiebbare Skala. Sie haben sich vielleicht gefragt, warum der Mechanismus nicht einfach das offene Ende ausbläst, wenn Sie ihn gegen einen Ventilschaft drücken. Oder vielleicht möchten Sie einfach nur wissen, wie es tatsächlich funktioniert.
Die Antwort liegt in der grundlegenden Physik und einer einfachen Feder.
Die Physik des Drucks
Um das Manometer zu verstehen, müssen Sie zunächst verstehen, was der Druck tatsächlich ist. Stellen Sie sich einen 2,5 x 2,5 Zentimeter großen Holzblock vor, der einen Meter lang ist. Wenn dieser Block ein Pfund wiegt und Sie darauf stehen, üben Sie ein Pfund pro Quadratzoll (psi) auf Ihren Fuß aus. Die Kraft wird über diesen einzelnen Quadratzentimeter Fläche verteilt.
Wenn Sie eine 30-Fuß-Version desselben Blocks nehmen, erhöht sich das Gewicht proportional. Wenn man auf einer 30-Fuß-Säule steht, werden 10 psi ausgeübt. Eine 300-Fuß-Säule würde 100 psi ausüben.
Dieses Prinzip gilt auch für Flüssigkeiten. Wasser mit einer Tiefe von einem Fuß übt etwa 0,43 psi aus. Wenn Sie eine Meile unter Wasser wären, würde das Gewicht der Wassersäule über Ihnen etwa 2.270 psi betragen. Eine 2,5 cm große Wassersäule mit einer Höhe von einer Meile würde 2.270 Pfund wiegen.
Luft verhält sich genauso. Die Atmosphäre ist etwa 50 Meilen „tief“. Auf Meereshöhe wiegt eine 50 Meilen hohe Luftsäule mit einem Quadratzoll Durchmesser 14,7 Pfund. Dadurch entsteht 14,7 psi atmosphärischer Druck. Unser Körper steht unter Druck, sich diesem anzupassen, sodass wir es nicht spüren.
Der Druck sinkt, je höher man steigt. So ändert sich der Luftdruck mit der Höhe:
- Meeresspiegel: 14,7 psi
- 10.000 Fuß: 10,2 psi
- 20.000 Fuß: 6,4 psi
- 30.000 Fuß: 4,3 psi
- 40.000 Fuß: 2,7 psi
- 50.000 Fuß: 1,6 psi
Wie Gase Kraft erzeugen
Im Inneren eines Reifens oder eines Ballons entsteht durch Kollision Druck. Gasatome sind in ständiger Bewegung. Sie prallen an den Innenwänden des Behälters ab. Die Geschwindigkeit dieser Atome wird durch die Temperatur bestimmt.
Beim absoluten Nullpunkt (0 Kelvin) hört die Atombewegung auf. Mit steigender Temperatur bewegen sich die Atome schneller. Schnellere Atome treffen härter und häufiger auf die Wände. Dadurch entsteht Druck nach außen.
Sie können den Druck auf zwei Arten erhöhen:
1. Erhöhen Sie die Temperatur.
2. Fügen Sie weitere Atome hinzu.
Wenn Sie einen Reifen aufpumpen, nutzen Sie die zweite Möglichkeit. Sie zwingen mehr Luftmoleküle in ein konstantes Volumen. Ein Autoreifen hält normalerweise 30 psi. Ein Fahrradreifen benötigt möglicherweise 60 bis 100 psi. Die Pumpe nutzt keine Magie; es packt einfach mehr Gas in den gleichen Raum. Die erhöhte Zahl an Kollisionen erhöht den Druck.
Die Mechanik des Stabmessgeräts
Wie misst ein einfaches Kunststoffrohr diese Kraft?
Die meisten Stabmessgeräte verwenden einen einfachen federbelasteten Kolben. Im Zylinder befindet sich ein beweglicher Kolben, der mit einer Feder verbunden ist. An der Spitze des Messgeräts befindet sich ein Ventil, das sich öffnet, wenn man es gegen den Ventilschaft des Reifens drückt.
Wenn Sie das Messgerät gegen den Vorbau drücken, strömt Luft aus dem Reifen in den Schlauch. Diese Luft drückt gegen den Kolben. Der Luftdruck übt eine Kraft auf die Oberfläche des Kolbens aus.
Die Feder widersetzt sich dieser Bewegung. Der Kolben bewegt sich, bis die Kraft des Luftdrucks dem Widerstand der Feder entspricht. An diesem Gleichgewichtspunkt hört der Kolben auf, sich zu bewegen.
Die Position des Kolbens entspricht einem bestimmten Druck. Die verschiebbare Skala an der Seite des Röhrchens richtet sich nach dem Ende des Kolbens. Sie lesen die Zahl dort ab, wo der Kolben stoppt.
Der Grund dafür, dass die Waage nicht explodiert, liegt darin, dass die Feder eine Gegenkraft erzeugt. Die Feder ist so kalibriert, dass sie dem Druckbereich typischer Reifen entspricht. Wenn der Druck zu hoch ist, komprimiert sich die Feder weiter, sie ist jedoch so ausgelegt, dass sie dem maximal zu erwartenden Druck standhält, ohne auszufallen. Bei zu geringem Druck drückt die Feder den Kolben wieder heraus.
Die Genauigkeit hängt von der Kalibrierung der Feder und der Reibung des Kolbens ab. Billige Messgeräte haben mehr Reibung, was zu Inkonsistenzen führt. Bessere Messgeräte verwenden reibungsarme Materialien und engere Toleranzen.
Wenn Sie das nächste Mal Ihre Reifen überprüfen, denken Sie daran, dass Sie die atmosphärische Kraft gegen die mechanische Federspannung abwägen. Es ist eine einfache, elegante Lösung.
Warum Genauigkeit wichtig ist
Die meisten
So lesen Sie einen Reifendruckmesser tatsächlich ab
Die meisten digitalen oder analogen Zifferblätter haben die gleiche mechanische Seele. Im Inneren dieser Kunststoff- oder Stahlhülle befindet sich ein einfacher Mechanismus zur Kraftmessung. Du rätst nicht. Sie messen.
Der Prozess besteht aus drei Schritten. Es ist keine Raketenwissenschaft, aber die Leute vermasseln es ständig.
Erste. Finden Sie eine stabile Haltung. Wenn Sie wackelig sind, ist Ihr Siegel schwach. Lehnen Sie sich nach vorn. Stellen Sie sicher, dass Sie einen gleichmäßigen Druck ausüben können, ohne dass das Werkzeug ruckelt.
Als nächstes kommt der Kontakt. Sie berühren nicht nur den Ventilschaft. Du verschließt dich dagegen. Drücken Sie die Düse des Messgeräts fest auf den Ventilkern. Du wirst es hören. Dieses Zischen ist darauf zurückzuführen, dass Luft aus dem Reifen entweicht und in die Kammer des Messgeräts gelangt. Im Inneren des Werkzeugs drückt ein Stift gegen den Ventilstift im Schaft. Durch diese Aktion wird der Kern gedrückt, sodass sich die Druckluft aus Ihrem Reifen mit dem internen Sensor des Messgeräts ausgleicht. Wenn Sie diesen schnellen Luftstoß nicht hören, haben Sie es nicht versiegelt. Versuchen Sie es erneut.
Endlich. Schauen Sie sich die Zahlen an. Wenn es sich um eine Skala handelt, warten Sie, bis die Nadel aufhört zu zittern. Wenn es digital ist, warten Sie, bis die Ziffern gesperrt sind. Lesen Sie es nicht ab, während das Messgerät noch angeschlossen ist und noch Luft entweicht. Diese Lesart wird ungenau sein.
Das Zischen, das Sie hören, ist nicht darauf zurückzuführen, dass der Reifen platt ist. Es ist das Messgerät, das seinen Job macht.
Viele Autofahrer verzichten darauf, weil sie es für mühsam halten. Sie verwenden stattdessen den „Kick-Test“. So funktioniert die Physik nicht. Ein lockerer Halt des Messgeräts führt zu Fehlern. Ein schräger Winkel bricht das Siegel. Beides führt zu einer Unterinflation.
Ein zu niedriger Luftdruck beeinträchtigt den Kraftstoffverbrauch. Dadurch werden die Reifen ungleichmäßig abgenutzt. Bei Autobahngeschwindigkeit erhöht sich das Risiko eines Reifenschadens. Das Messgerät lügt nicht. Man muss es nur lange genug ruhig halten, um es sprechen zu lassen.
Das mechanische Herzstück des Messgeräts
Im Inneren des Gehäuses ist der Mechanismus täuschend einfach. Denken Sie an einen Fahrradpumpenzylinder. In einem Rohr gleitet ein Kolben. Die Rohrwände sind auf Hochglanz poliert. Der Kolben selbst besteht aus weichem Gummi. Es drückt fest gegen das Metall. Leichtöl überzieht den Innenraum. Diese Schmierung verringert die Reibung. Es sorgt auch für einen dichten Verschluss.
Wenn man sich die Baugruppe ansieht, sitzt der Kolben an einem Ende des Hubs. Ein Stopp definiert die Grenze am anderen Ende. Zwischen ihnen liegt eine Quelle.
Die komprimierte Feder drückt den Kolben zur linken Rohrseite.
Dieser Frühling ist konstant. Es steht immer unter Spannung. Es drückt den Kolben nach links. Dadurch entsteht eine Grundposition. Das Messgerät ist auf diese mechanische Rückkehr angewiesen. Ohne die Feder könnte der Kolben stecken bleiben. Die Genauigkeit würde auf Null sinken. Das System braucht diesen Rückstoß. Es braucht die Spannung, um sich zurückzusetzen. Jedes Mal, wenn der Druck abfällt, übernimmt die Feder. Es treibt den Kolben nach Hause. Dieses Uhrwerk sehen Sie auf dem Zifferblatt. Oder besser gesagt, was das Zifferblatt misst.
Die Mechanik des Zifferblatts
Der kugelförmige Vorsprung auf der linken Seite dient nicht nur der Show. Es ist hohl und speziell dafür konzipiert, über den Ventilschaft eines Reifens zu passen. Schauen Sie sich die Öffnung genau an und Sie werden zwei wichtige Komponenten erkennen: eine Gummidichtung und einen kleinen festen Stift.
Die Dichtung erfüllt ihre Aufgabe, indem sie gegen die Lippe des Ventilschafts drückt. Dadurch entsteht eine luftdichte Barriere, sodass beim Messen kein Druck entweicht. Gleichzeitig fungiert der Stift als Auslöser. Es drückt das Ventil im Inneren des Schafts herunter und öffnet die Klappe, damit Luft strömen kann.
Diese Luft strömt um den Stift herum, bewegt sich durch den hohlen Kern der Kugel und gelangt in die Kolbenkammer.
Wie Druck die Nadel bewegt
Sobald das Manometer am Ventilschaft befestigt ist, erfolgt die Aktion sofort. Unter Druck stehende Luft aus dem Reifen strömt ein und schiebt den Kolben nach rechts. Die Distanz, um die sich der Kolben bewegt, hängt direkt vom Reifendruck ab.
Es ist ein einfaches Tauziehen. Die Luft drückt den Kolben nach rechts. Eine Feder drückt nach links zurück.
Das Manometer ist für einen maximalen Druck ausgelegt. Nehmen wir an, dass der Grenzwert für dieses Beispiel 60 psi beträgt. Die Feder ist genau für diesen Bereich kalibriert.
– Bei 60 psi überwindet der Luftdruck die Feder vollständig und bewegt den Kolben ganz nach rechts im Rohr.
– Bei 30 psi halbiert sich die Kraft. Der Kolben stoppt auf halbem Weg.
– Niedrigerer Druck? Der Kolben bewegt sich nicht so weit.
Lösen Sie das Manometer vom Ventil. Der Luftstrom stoppt. Die Feder übernimmt augenblicklich und schnappt den Kolben in seine linke Ruheposition zurück.
Lesen der Daten
Um die Bewegung des Kolbens zu verstehen, befindet sich im Rohr eine kalibrierte Stange :
Der Max-Hold-Mechanismus erklärt
Im visuellen Diagramm wurde die interne Feder weggelassen, aber sie ist vorhanden. Darin sitzt ein kalibrierter Stab. Die Stange ist nicht am Kolben befestigt. Es fährt einfach oben drauf. Der Sitz zwischen der Stange und dem Anschlag ist fest. Fast reibungslastig.
Sehen Sie sich die Sequenz an. Kolben bewegt sich nach rechts. Es schiebt den kalibrierten Stab nach vorne. Einfache Physik. Bei Druckabfall weicht der Kolben nach links zurück. Die Rute? Es bleibt stehen. Am Maximalpunkt gesperrt. Dadurch können Sie den Spitzendruck ablesen, nachdem Sie das Messgerät abgeklemmt haben.
Warum Ihr TPMS-Licht aufleuchtet, wenn die Reifen in Ordnung sind
Sie überprüfen die Reifen. Sie sehen aufgeblasen aus. Das Armaturenbrett schreit immer noch. Warum?
Kaltes Wetter ist der übliche Verdächtige. Die Luft zieht sich in der Kälte zusammen. Der Sensor löst aus. Das Licht schaltet sich später aus, sobald Sie ausreichend gefahren sind, um den Innendruck aufzuwärmen. Aber vertrauen Sie nicht nur dem Dashboard. Überprüfen Sie Ihren Reifendruck mit einem Handmessgerät. Stellen Sie sicher, dass das Fahren sicher ist, bevor Sie die Warnung ignorieren.
Wo werden JACO-Reifenmessgeräte hergestellt?
Qualitätskontrolle ist wichtig. Alle JACO-Produkte werden in den USA hergestellt. Sie testen jedes Gerät auf Genauigkeit, bevor es in den Handel kommt. Wenn Sie wissen möchten, wo JACO-Reifenmessgeräte hergestellt werden, ist die Antwort „Inland“.
Was sollte mein Reifendruckmesser anzeigen?
Reifendruckkontrollsysteme (TPMS) verfügen über einen programmierten Toleranzbereich. Bei direkter Überwachung liegt dieser Sweet Spot normalerweise zwischen 28 und 35 Pfund pro Quadratzoll (psi). Alles außerhalb dieses Fensters löst das System aus.
Wenn Ihr Messgerät weniger als 28 psi anzeigt, liegt ein zu geringer Luftdruck vor. Über 35? Möglicherweise haben Sie zu viel Luft. Halten Sie sich für optimale Leistung und Sicherheit an den Bereich.
Führen große Einzelhändler diese Werkzeuge?
Walmart verkauft Reifendruckmessgeräte. Sie können direkt auf ihrer Website stöbern und einkaufen. Dies ist einer der einfachsten Orte, um ein einfaches mechanisches oder digitales Modell zu finden.
Mehr zu Druck und Physik
Wenn Sie sich für die Mechanismen der Inflation interessieren, gehen Sie tiefer in die Materie ein.
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Weiterführende Literatur
- Druck und Gase
- Druck
- TireSafety.com
- So überprüfen Sie den Reifendruck
- GM Goodwrench-Videos
