octubre 21, 2020
Velocímetro medidor

Velocímetro

El velocímetro muestra o indica la velocidad a la que está funcionando el vehículo. Por lo general, se realiza en combinación con el odómetro que registra la distancia total recorrida. El velocímetro es impulsado por un engranaje montado en el extremo posterior del eje de transmisión, el movimiento se transmite al velocímetro por medio de un cable flexible.

La velocidad se indica en kilómetros por hora. El odómetro registra la distancia total recorrida después de que el automóvil sale de la línea de montaje. Algunos de los autos recientes están equipados con dos odómetros, uno de los cuales es un tipo de capacidad pequeña que se puede restablecer a cero. Este odómetro de corta distancia generalmente se llama medidor de recorrido.

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Ahora equipados universalmente para vehículos de motor, comenzaron a estar disponibles como opciones en la década de 1900 y como equipo estándar desde aproximadamente 1910 en adelante. Los velocímetros para otros vehículos tienen nombres específicos y utilizan otros medios para detectar la velocidad. Para un barco, este es un registro de pozo. Para una aeronave, este es un indicador de velocidad.

A continuación, hablaremos en detalle sobre estos equipos que, como muchos otros, como los Wattmetro o Voltímetro empezaron siendo un simple artefacto de laboratorio de las mentes más brillantes del planeta. ¡Acompáñanos!

Velocímetro

Historia de los velocímetros

Otto Schulze, un inventor de Estrasburgo, presentó la primera patente para el velocímetro de corrientes parásitas en 1902. Schulze concibió el dispositivo revolucionario como una solución a un problema creciente. Los automóviles no solo se estaban volviendo más populares, sino que también viajaban más rápido. La velocidad máxima promedio de un automóvil justo después del cambio del siglo XX fue de 30 millas por hora, lenta para los estándares actuales pero muy rápida en un momento en que gran parte del mundo todavía se movía al ritmo pausado de un carruaje tirado por caballos.

Como resultado, los accidentes graves comenzaron a aumentar dramáticamente. La invención de Schulze permitió a los conductores ver exactamente qué tan rápido viajaban y hacer los ajustes correspondientes. Al mismo tiempo, muchos países establecieron límites de velocidad y utilizaron agentes de policía para hacerlos cumplir.

Las primeras soluciones requerían que los automóviles tuvieran velocímetros con dos diales: un dial pequeño para el conductor y un dial mucho más grande montado para que la policía pudiera leerlo desde la distancia.

¿Cómo se mide la velocidad?

La velocidad se define de manera muy simple: es la distancia que viaja dividida por el tiempo que toma. Entonces, si vas 200 kilómetros y te toma cuatro horas hacerlo, tu velocidad promedio es de 50 kilómetros por hora. En realidad, medir su velocidad promedio después de haber viajado no es de mucha ayuda.

Lo que necesita saber como automovilista es su velocidad instantánea. La velocidad que va en un momento dado. Descubrir eso es mucho más difícil de lo que piensas. Si ha visto policías de tráfico, o cámaras de velocidad al costado de la carretera, probablemente se dará cuenta de que usan rayos de radar para verificar las velocidades.

La pistola de radar, ya sea de mano o montada dentro de la cámara de velocidad, dispara un haz electromagnético invisible a su automóvil a la velocidad de la luz. Su automóvil vuelve a reflejar el haz y lo modifica muy ligeramente. El arma descubre cómo se ha visto afectado el rayo y, a partir de eso, calcula tu velocidad.

Ahora, en teoría, todos podríamos tener pistolas de radar montadas en nuestros automóviles, disparando haces en postes de luz y edificios y esperando que vuelvan los reflejos.

Velocímetro de auto

Lo que realmente necesitamos es una forma de averiguar qué tan rápido giran las ruedas del automóvil. Si sabemos qué tan grandes son las ruedas, podemos calcular la velocidad con bastante facilidad. Pero, ¿cómo se mide la velocidad de rotación de una rueda? Incluso ese problema no es simple.

Imagínese lo mucho más difícil que debió parecer en los primeros días del automovilismo, en 1902, cuando el ingeniero alemán Otto Schulze inventó la primera solución práctica: el velocímetro de corriente parásita.

¿Cómo funciona un velocímetro?

Originalmente patentado por Otto Schultze el 7 de octubre de 1902, el velocímetro utiliza un cable flexible giratorio generalmente accionado por engranajes vinculados a la salida de la transmisión del vehículo. Sin embargo, los primeros Volkswagen Beetle y muchas motocicletas usan un cable impulsado por una rueda delantera.

Cuando el vehículo está en movimiento, un conjunto de engranaje del velocímetro gira un cable del velocímetro, que luego gira el mecanismo del velocímetro. Un pequeño imán permanente fijado al cable del velocímetro interactúa con una pequeña copa de aluminio, llamada copa de velocidad, unida al eje del puntero en el instrumento de velocímetro analógico.

A medida que el imán gira cerca de la copa, el campo magnético cambiante produce corrientes de Foucault en la copa, que a su vez producen otro campo magnético. El efecto es que el imán ejerce un par en la copa, “arrastrándola” y, por lo tanto, el puntero del velocímetro, en la dirección de su rotación sin conexión mecánica entre ellos.

Una de las desventajas clave del velocímetro de corriente parásita es que no puede mostrar la velocidad del vehículo cuando se ejecuta en marcha atrás, ya que la copa giraría en la dirección opuesta; en este escenario, la aguja se empujaría contra su pasador de parada mecánica en la posición cero.

Tipos de Velocímetros

Hay dos tipos de velocímetros: electrónicos y mecánicos. Debido a que el velocímetro electrónico es en realidad una invención relativamente nueva, el primer velocímetro completamente electrónico no apareció hasta 1993.

Velocímetros electrónicos

Muchos velocímetros modernos son electrónicos. En los diseños derivados de modelos anteriores de corrientes parásitas, un sensor de rotación montado en la transmisión entrega una serie de pulsos electrónicos cuya frecuencia corresponde a la velocidad de rotación  del eje de transmisión y, por lo tanto, a la velocidad del vehículo, suponiendo que las ruedas tengan tracción total.

El sensor es típicamente un conjunto de uno o más imanes montados en el eje de salida, rueda de corona diferencial, o un disco de metal dentado colocado entre un imán y un sensor de campo magnético. A medida que gira la parte en cuestión, los imanes o dientes pasan por debajo del sensor, produciendo cada vez un pulso en el sensor a medida que afectan la intensidad del campo magnético que está midiendo.

Alternativamente, particularmente en vehículos con cableado múltiple, algunos fabricantes usan los pulsos provenientes de los sensores de las ruedas del ABS que se comunican con el panel de instrumentos. La mayoría de los velocímetros electrónicos modernos tienen la capacidad adicional sobre el tipo de corriente parásita para mostrar la velocidad del vehículo cuando se mueve en marcha atrás.

Velocímetro de bicicleta

Velocímetros mecánicos

El tipo centrífugo utiliza la fuerza centrífuga de dos pesas de bolas. Cuando el eje gira, las bolas se mueven hacia afuera y levantan el tubo dentado, que gira el piñón y el puntero para indicar la velocidad.

A medida que gira el cable del velocímetro, gira el imán a la misma velocidad. El imán giratorio crea un campo magnético fluctuante dentro de la copa de velocidad y, según las leyes del electromagnetismo, eso significa que las corrientes eléctricas también fluyen dentro de la copa. En efecto, la copa de velocidad se convierte en una especie de generador de electricidad.

Pero, a diferencia de un generador adecuado, del tipo que genera electricidad para su hogar en una planta de energía, las corrientes en la copa de velocidad no tienen a dónde ir. No hay nada que les quite la energía. Entonces las corrientes simplemente nadan inútilmente en remolinos. Como son corrientes eléctricas y se mueven en un conductor eléctrico dentro de un campo magnético, otra ley del electromagnetismo dice que crearán movimiento.

Otros velocímetros mecánicos

Además de las corrientes parásitas y los cables giratorios, los inventores de finales del siglo XIX y principios del XX probaron otras formas de medir la velocidad utilizando métodos mecánicos ingeniosos. Hubo velocímetros del gobernador, por ejemplo, que funcionaban un poco como los gobernadores centrífugo en las máquinas de vapor. Con pesos que se elevaban más alto a medida que el eje se extendía más rápido. Las pesas estaban conectadas a una palanca que empujaba una aguja hacia arriba y hacia abajo en un dial para indicar la velocidad.

Velocímetros en bicicletas

Los velocímetros miden el tiempo entre cada revolución de la rueda y leen en una pequeña pantalla digital montada en el manillar. El sensor está montado en la bicicleta en una ubicación fija, pulsando cuando pasa el imán montado en el radio.

De esta manera, es análogo a un velocímetro electrónico de automóvil que utiliza pulsos de un sensor ABS, pero con una resolución mucho más cruda de tiempo y  distancia, generalmente una actualización de pulso y pantalla por revolución, o tan rara vez como una vez cada 2-3 segundos a baja velocidad con una rueda de 26 pulgadas.

Sin embargo, esto rara vez es un problema crítico, y el sistema proporciona actualizaciones frecuentes a velocidades de carretera más altas donde la información es más importante.

Calibración del velocímetro

Todos los velocímetros deben calibrarse para asegurarse de que el par creado por el campo magnético refleje con precisión la velocidad del automóvil. Esta calibración debe tener en cuenta varios factores, incluidas las relaciones de los engranajes en el cable de transmisión. La relación de transmisión final en el diferencial y el diámetro de los neumáticos. Todos estos factores afectan la velocidad general del vehículo.

Precisión del velocímetro

Ningún velocímetro puede ser 100 por ciento preciso. De hecho, la mayoría de los fabricantes construyen velocímetros para que caigan dentro de un rango de tolerancia bastante estrecho. No más de 1 por ciento a 5 por ciento demasiado lento o demasiado rápido. Mientras un automóvil se mantenga según las especificaciones de fábrica, su velocímetro debe continuar registrando la velocidad del vehículo dentro de este rango. Pero, si se modifica un automóvil, su velocímetro puede necesitar ser recalibrado.

Velocímetro medidor

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