"มีวิธีการใดบ้างสำหรับการคำนวณความเร็วเชิงมุม"

RPM ของเครื่องยนต์ (Revolutions Per Minute) หมายถึงจำนวนครั้งที่เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์หมุนครบรอบในหนึ่งนาที ซึ่งเป็นตัวชี้วัดหลักของความเร็วในการทำงานของเครื่องยนต์ และสะท้อนสถานะการทำงานของเครื่องยนต์โดยตรง สำหรับเครื่องยนต์สี่จังหวะ จำนวนครั้งที่ทำงานจะเท่ากับความเร็วรอบหารด้วย 2 ในขณะที่เครื่องยนต์สองจังหวะจะมีความเร็วรอบเท่ากับจำนวนครั้งที่ทำงาน ความเร็วรอบไม่เพียงส่งผลต่อแรงบิดที่ส่งออกจากเครื่องยนต์เท่านั้น แต่ยังสัมพันธ์กับความเร็วรถทางอ้อม—เมื่อเกียร์อยู่ตำแหน่งคงที่ ความเร็วรอบที่สูงขึ้นจะทำให้ความเร็วรถเพิ่มขึ้นตาม แต่อุปกรณ์เกียร์ทำให้ความเร็วรถแตกต่างกันได้ในเกียร์ต่าง ๆ แม้จะมีความเร็วรอบเท่ากัน ในการใช้งานประจำวัน ควรให้ความสำคัญกับช่วงความเร็วรอบที่เหมาะสม: เมื่อสตาร์ทเครื่องขณะเย็น ความเร็วรอบเดินเบาควรอยู่ระหว่าง 800-1200 rpm หากต่ำหรือสูงกว่านี้อาจแสดงว่าสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ผิดปกติ; ระหว่างขับขี่ควรหลีกเลี่ยงความเร็วรอบต่ำกว่า 2000 rpm เพื่อป้องกันกำลังไม่เพียงพอและการสะสมคาร์บอน; ความเร็วรอบเกิน 4000 rpm จะทำให้เวลาการเผาไหม้สั้นลง น้ำมันเชื้อเพลิงเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ และสิ้นเปลืองน้ำมันมากขึ้น; ช่วง 2200-3500 rpm เป็นช่วงทำงานที่มีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจสูงสุดของเครื่องยนต์ ซึ่งให้ทั้งสมรรถนะและประหยัดน้ำมัน ควรพยายามขับขี่ในช่่วงนี้เป็นหลัก นอกจากนี้ เส้นสีแดงบนมาตรวัดความเร็วรอบแสดงถึงความเร็วรอบสูงสุดของเครื่องยนต์ ซึ่งบ่งชี้ระดับสมรรถนะของเครื่องยนต์ได้อย่างชัดเจน การควบคุมความเร็วรอบอย่างเหมาะสมจะช่วยยืดอายุการใช้งานเครื่องยนต์และเพิ่มประสิทธิภาพการขับขี่ทางเศรษฐกิจ

การย่อของสัญญาณความเร็วรอบเครื่องยนต์คือ RPM ซึ่งเป็นคำย่อจากภาษาอังกฤษ "Revolutions Per Minute" หมายถึงจำนวนรอบต่อนาที ในวงการยานยนต์ RPM มักใช้แสดงจำนวนรอบหมุนของเครื่องยนต์หรือชิ้นส่วนที่หมุนต่อนาที ซึ่งเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่สะท้อนสถานะการทำงานของเครื่องยนต์ ผู้ขับขี่สามารถดูค่าความเร็วรอบเครื่องยนต์จากตัวเลข RPM บนแผงหน้าปัด เพื่อเลือกจังหวะเปลี่ยนเกียร์ที่เหมาะสมและรักษาสมดุลระหว่างกำลังขับเคลื่อนกับประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง นอกจากนี้ ระบบ ECU ของเครื่องยนต์ยังใช้สัญญาณ RPM ในการปรับจังหวะการจุดระเบิดและเวลาการฉีดเชื้อเพลิง เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมั่นคง สัญญาณ RPM โดยทั่วไปจะถูกเก็บและส่งโดยเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยง (หรือเซ็นเซอร์ความเร็วรอบเครื่องยนต์) ประเภทเซ็นเซอร์ที่พบทั่วไป ได้แก่ เซ็นเซอร์แบบแม่เหล็ก เซ็นเซอร์แบบแสง และเซ็นเซอร์แบบฮอลล์ ซึ่งทำงานโดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กหรือสัญญาณพัลส์จากชิ้นส่วนที่หมุน

ปัจจัยที่กำหนดความเร็วของมอเตอร์แตกต่างกันไปตามประเภทของมอเตอร์ สำหรับมอเตอร์ AC อะซิงโครนัส ความเร็วซิงโครนัสคำนวณได้จากความถี่ของแหล่งจ่ายไฟฟ้า (f) และจำนวนคู่ขั้ว (p) ผ่านสูตร ns = 120f/p ความเร็วในการทำงานจริงต่ำกว่าความเร็วซิงโครนัส และได้รับอิทธิพลจากโหลดอย่างมาก — เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น อัตราสลิปจะสูงขึ้น ทำให้ความเร็วลดลง; แรงดันสเตเตอร์ยังมีอิทธิพลทางอ้อม การลดแรงดันจะทำให้อัตราสลิปเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความเร็วลดลง ความเร็วของมอเตอร์เซอร์โว (เช่น มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร มอเตอร์ DC ไม่มีแปรงถ่าน) ถูกกำหนดโดยระบบควบคุมแบบวงปิด ซึ่งรวมถึงคำสั่งควบคุมจากคอมพิวเตอร์หลัก (ความถี่พัลส์หรือสัญญาณอนาล็อก) พารามิเตอร์ไดรเวอร์ (อัตราขยายวงความเร็ว ค่าจำกัดความเร็ว) ลักษณะโหลด (อัตราส่วนแรงบิดโหลดต่อความเฉื่อย) และความแม่นยำของระบบฟีดแบ็ก (ความละเอียดของเอ็นโคเดอร์) เป็นต้น นอกจากนี้ แรงดันบัสยังจำกัดความเร็วสูงสุด เนื่องจากแรงดันแบ็ก EMF เพิ่มขึ้นตามความเร็ว และจะถึงขีดจำกัดความเร็วเมื่อเข้าใกล้แรงดันบัส ความเร็วของมอเตอร์ DC ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายเป็นหลัก เมื่อแรงดันเพิ่มขึ้น ความเร็วจะเพิ่มขึ้น และเมื่อโหลดเพิ่มขึ้น ความเร็วจะลดลง สามารถควบคุมความเร็วได้โดยใช้คอนโทรลเลอร์ PWM เพื่อปรับแรงดันอาร์เมเจอร์ นอกจากนี้ ระบบส่งกำลังกล (เช่น เกียร์ลดความเร็ว) จะเปลี่ยนความเร็วที่ส่งออกสุดท้าย อุณหภูมิแวดล้อมส่งผลต่อความต้านทานขดลวด และมีผลทางอ้อมต่อความเสถียรของความเร็ว พารามิเตอร์การออกแบบมอเตอร์ (เช่น วิธีการพันขดลวด โครงสร้างโรเตอร์) ก็ส่งผลต่อลักษณะความเร็วของมอเตอร์ มอเตอร์จะมีประสิทธิภาพสูงสุดและให้แรงบิดที่เสถียรเมื่อทำงานภายในช่วงความเร็วที่กำหนด หากทำงานนอกช่วงนี้มักจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง เกิดความร้อนสูงเกินไป หรือชิ้นส่วนสึกหรอเร็วขึ้น ดังนั้นจึงควรเลือกประเภทมอเตอร์และวิธีการควบคุมความเร็วให้เหมาะสมกับสภาพการใช้งาน

มีหลายวิธีในการตรวจสอบความเร็วของมอเตอร์ ซึ่งต้องเลือกตามข้อกำหนดด้านความแม่นยำ ต้นทุน และสถานการณ์การใช้งาน ในแง่ของการวัดเครื่องมือระดับมืออาชีพ มาตรวัดความเร็วหมุนเหวี่ยงเหมาะสำหรับมอเตอร์ความเร็วปานกลางและต่ำตามหลักการของแรงเหวี่ยง ใช้งานง่าย แต่มีความแม่นยำโดยเฉลี่ย วิธีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าใช้การหมุนของดิสก์ฟันเพื่อทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำและความเร็วในการหมุนสามารถทำได้โดยการวัดความถี่และความแม่นยำสูงและช่วงการใช้งานกว้าง การวัดแบบไม่สัมผัสโฟโตอิเล็กทริกสร้างพัลส์โดยการปิดกั้นแสงผ่านแผ่นดิสก์ที่มีรูหรือแถบซึ่งมีความแม่นยำสูง แต่มีความไวต่อการรบกวนจากแสงโดยรอบ กฎเอฟเฟกต์ฮอลล์เปลี่ยนสนามแม่เหล็กโดยการหมุนดิสก์แม่เหล็กเพื่อให้แรงดันเอาต์พุตขององค์ประกอบฮอลล์เปลี่ยนไปและการตอบสนองรวดเร็วและความแม่นยำดี เครื่องวัดความเร็วแฟลชทำให้ชิ้นส่วนที่หมุนดูนิ่งผ่านแฟลชแบบซิงโครนัส ใช้งานง่าย แต่ใช้งานได้ซับซ้อนเล็กน้อย เครื่องวัดความเร็วเลเซอร์หรือการสั่นสะเทือนแบบพกพาและแม่นยำเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่หลากหลาย ในบรรดาเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปมัลติมิเตอร์สามารถวัดได้ทางอ้อม： วัดสัญญาณเซ็นเซอร์ความเร็วด้วยไฟล์ความถี่และคำนวณความเร็วรวมกับจำนวนเสามอเตอร์ วัดความถี่ EMF หลังเมื่อมอเตอร์สามเฟสปิดเครื่องและใช้สูตรเพื่อประเมินความเร็วแบบซิงโครนัส มอเตอร์ขนาดเล็กสามารถคำนวณได้โดยการสังเกตจำนวนการแกว่งตัวชี้เมื่อโรเตอร์หมุนผ่านเกียร์มิลลิแอมป์ ในสถานการณ์ยานพาหนะ มาตรวัดความเร็วรอบบนแผงหน้าปัดของรถยนต์จะแสดงความเร็วรอบเครื่องยนต์โดยตรง รถยนต์ไฟฟ้าสามารถตรวจสอบพารามิเตอร์ผ่านจอแสดงผลดิจิตอล หรือทดสอบแบบไม่มีโหลด (การทำงานที่ราบรื่นและไม่มีเสียงรบกวน) การทดสอบโหลด (กำลังเพียงพอ) และฟังเสียง (เสียงหึ่มที่ราบรื่น) เพื่อตรวจสอบว่าความเร็วเป็นปกติหรือไม่ ในการเลือกจริงจำเป็นต้องรวมความแม่นยำต้นทุนความสะดวกสบายในการติดตั้งและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมตัวอย่างเช่นวิธีโฟโตอิเล็กทริกไม่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีแสงจ้าและกฎหมายแม่เหล็กไฟฟ้าจำเป็นต้องติดตั้งส่วนประกอบเช่นแผ่นฟัน

RPM มีความหมายทั่วไปสองประการ ประการแรกคือ revolutions per minute (จำนวนรอบต่อนาที) ซึ่งเป็นหน่วยวัดความเร็วของวัตถุหมุน และใช้กันอย่างแพร่หลายในวงการยานยนต์ ตัววัดความเร็วบนแผงควบคุมเครื่องยนต์ก็จะแสดงค่านี้ ความเร็วรอบสูงขึ้นหมายถึงจำนวนครั้งที่เครื่องยนต์ทำงานต่อหน่วยเวลาเพิ่มมากขึ้น และกำลังส่งออกก็จะมากขึ้น แต่อาจตามมาด้วยการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้นและการสึกหรอของชิ้นส่วนที่มากขึ้นได้ ผู้ขับขี่มักสังเกตค่านี้เพื่อกำหนดจังหวะการเปลี่ยนเกียร์ เพื่อให้เกิดสมดุลระหว่างกำลังส่งออกและประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ประการที่สองคือชื่อย่อของ Red Hat Package Manager ซึ่งเป็นกลไกการจัดการแพคเกจซอฟต์แวร์ในระบบ Linux สามารถดำเนินการติดตั้ง ถอดถอน และอัปเกรดซอฟต์แวร์ได้ สามารถตรวจสอบการพึ่งพาอาศัยกันอัตโนมัติและบันทึกข้อมูลซอฟต์แวร์ ทำให้การบำรุงรักษาระบบสะดวกยิ่งขึ้น ในบริบทยานยนต์ ความหมายแรกเป็นที่คุ้นเคยมากกว่าในหมู่คนทั่วไป เพราะสะท้อนสถานะการทำงานของเครื่องยนต์ได้อย่างชัดเจน และมีคุณค่าอย่างมากในการอ้างอิงสำหรับการขับขี่และการประเมินสมรรถนะของรถ เช่น นักแข่งรถจะปรับกลยุทธ์การขับตามความเร็วรอบเพื่อให้มั่นใจในกำลังส่งออกที่เหมาะสมที่สุด