Velocímetro

Antecedentes

Un velocímetro es un dispositivo que se utiliza para medir la velocidad de desplazamiento de un vehículo, generalmente con el propósito de mantener un ritmo sensato. Su desarrollo y eventual estatus como característica estándar en los automóviles llevó a la aplicación de límites de velocidad legales, una noción que se había estado aplicando desde el inicio de los carruajes sin caballos, pero que había sido ignorada en gran medida por el público en general. Hoy en día, ningún automóvil está equipado sin un velocímetro intacto; está fijado a la cabina de un vehículo y generalmente comparte una carcasa con un odómetro, que es un mecanismo que se utiliza para registrar la distancia total recorrida. Actualmente se fabrican dos tipos básicos de velocímetro de automóvil, mecánico y electrónico.

Historial

El concepto de registrar datos de viaje es casi tan antiguo como el concepto de vehículos. Los primeros romanos marcaban las ruedas de sus carros y contaban las revoluciones, estimando la distancia recorrida y la velocidad diaria promedio. En el siglo XI, a los inventores chinos se les ocurrió un mecanismo que involucraba un tren de engranajes y un brazo móvil que golpeaba un tambor después de cierta distancia. Los datos de velocidad náutica se registraron en el siglo XVI mediante una invención llamada chip log, una línea anudada a intervalos regulares y ponderada para arrastrarla en el agua. El número de nudos soltados en un período de tiempo determinado determinaría la velocidad de la nave, de ahí que el término náutico "nudos" todavía se aplique hoy.

La primera patente para un indicador de velocidad de eje giratorio se emitió en 1916 al inventor Nikola Tesla. En ese momento, sin embargo, los velocímetros ya se habían producido durante varios años. El desarrollo del primer velocímetro para automóviles a menudo se atribuye a A. P. Warner, fundador de Warner Electric Company. A principios de siglo, inventó un mecanismo llamado medidor de corte, que se utiliza para medir la velocidad de las herramientas de corte industriales. Al darse cuenta de que el medidor de corte podría adaptarse al automóvil, modificó el dispositivo y emprendió una gran campaña de promoción para llevar su velocímetro al público en general. En ese momento, fuentes de la competencia introdujeron varios conceptos de indicadores de velocidad, pero el diseño de Warner disfrutó de un éxito considerable. Al final de la Primera Guerra Mundial, Warner Instrument Company fabricó nueve de cada 10 velocímetros utilizados en automóviles.

El Oldsmobile Curved Dash Runabout, lanzado en 1901, fue la primera línea de automóviles equipada con un velocímetro mecánico. Pronto le siguieron Cadillac y Overland, y los velocímetros comenzaron a aparecer regularmente como una opción instalada de fábrica en los automóviles nuevos. Los velocímetros de esta época eran difíciles de leer a la luz del día y, sin una lámpara en la carcasa, eran prácticamente ilegibles por la noche. El cable de transmisión en los primeros modelos estaba conectado a las ruedas delanteras o la parte trasera de la transmisión, pero la integración del cable de transmisión en la carcasa de la transmisión no ocurriría hasta dentro de 20 años. Después de que se hizo esa mejora, el diseño técnico básico de un velocímetro permanecería intacto hasta la llegada del velocímetro electrónico a principios de la década de 1980.

Materias primas

Los materiales utilizados en la producción de velocímetros varían según el tipo de medidor y la aplicación prevista. Los modelos mecánicos más antiguos estaban compuestos completamente de acero y otras aleaciones metálicas, pero en años posteriores alrededor del 40% de las piezas de un velocímetro mecánico se moldearon a partir de varios polímeros plásticos. Los modelos electrónicos más nuevos están hechos casi en su totalidad de plástico y los ingenieros de diseño actualizan continuamente los polímeros utilizados. Por ejemplo, la carcasa del conjunto principal de un velocímetro suele estar hecha de nailon, pero algunos fabricantes ahora emplean el poliéster de tereftalato de polibutileno (PBT) más resistente al agua. El tornillo sin fin y el eje del imán también son de nailon, al igual que el tren de engranajes y los ejes del velocímetro. La lente de cristal de la pantalla del pasado reciente ahora está hecha de policarbonato transparente, un plástico fuerte y flexible que es resistente al calor, la humedad y los impactos.

Diseño

En un velocímetro mecánico, un cable giratorio está conectado a un conjunto de engranajes en la transmisión del automóvil. Este cable está conectado directamente a un imán permanente en el conjunto del velocímetro, que gira a una velocidad proporcional a la velocidad del vehículo. A medida que el imán gira, manipula un anillo de aluminio, tirando de él en la misma dirección que el campo magnético giratorio; el movimiento del anillo, sin embargo, es contrarrestado por un resorte en espiral. Unido al anillo de aluminio está el puntero, que indica la velocidad del vehículo marcando el equilibrio entre estas dos fuerzas. A medida que el vehículo reduce la velocidad, la fuerza magnética sobre el anillo de aluminio disminuye y el resorte vuelve a poner el indicador del velocímetro en cero.

Los velocímetros electrónicos están presentes casi universalmente en los automóviles de último modelo. En este tipo de indicador, un generador de pulsos (o generador de tacómetro) instalado en la transmisión mide la velocidad del vehículo. Comunica esto a través de señales de pulso eléctrico o magnético, que se traducen en una lectura electrónica o se utilizan para manipular un conjunto de medidor magnético tradicional.

El
proceso de fabricación

Componentes de acero

• 1 Para formar acero fundido, el mineral de hierro se funde con coque, una sustancia rica en carbono que se produce cuando el carbón se calienta al vacío. Dependiendo de la aleación, también se pueden introducir otros metales como aluminio, manganeso, titanio y circonio. Una vez que el acero se enfría, se forma en láminas entre rodillos de alta presión y se distribuye a la planta de fabricación. Allí, las piezas individuales pueden moldearse o prensarse y moldearse a partir de barras mediante grandes máquinas laminadoras.

Componentes de plástico

• 2 Los diversos plásticos que llegan a una estación de fabricación de instrumentos se crearon primero a partir de compuestos químicos orgánicos derivados del petróleo. Estos polímeros se distribuyen en forma de gránulos para su uso en el proceso de moldeo por inyección. Para hacer las piezas pequeñas para un conjunto de velocímetro, estos gránulos se cargan en la tolva de una máquina de moldeo y se funden. Un tornillo hidráulico fuerza el plástico a través de una boquilla y dentro de un molde prefabricado, donde se permite que el plástico se enfríe y solidifique. A continuación, las piezas se recogen y se transportan a las estaciones de montaje.

Ensamblaje

• 3 La forma de montaje y el grado de interacción humana depende de la calidad del velocímetro. Algunos sistemas de velocímetro económicos están hechos para ser "desechables", lo que significa que los instrumentos no están diseñados para un fácil desmontaje o reparación. En este caso, el hardware se sujeta mediante un proceso llamado remachado, en el que se inserta un pasador con cabeza y se desafila en el otro extremo, formando una unión permanente. Los sistemas de velocímetro de gama alta constan de dos conjuntos principales unidos por tornillos; la ventaja es que se puede acceder al hardware interno del medidor para su reparación y recalibración.
• 4 El eje interior y el conjunto del velocímetro se fusionan en su lugar con remaches o tornillos. Los imanes permanentes utilizados en los velocímetros mecánicos se comprimen y moldean antes de llegar a la planta y, por lo tanto, solo deben montarse en el tornillo sin fin. En el caso de los velocímetros electrónicos, los proveedores también fabrican circuitos de fibra de vidrio y cobre, y requieren programación antes de atornillarlos en el sistema más grande. Estos componentes más grandes se transportan a una estación de ensamblaje separada, donde se montan en la carcasa con conectores de plástico de terminal de espárrago o terminal de cuchilla. Más allá de su primaria Los mecanismos internos de un velocímetro. Funcionando como una caja protectora, la carcasa también sirve como una plataforma para unir características exteriores como la carátula del dial, la aguja y la ventana de visualización. Una vez más, estos procesos requieren automatización debido a la gran producción, pero se necesita el esfuerzo humano en cada paso para inspeccionar y garantizar la consistencia del producto.

Calibración

• 5 La calibración es el proceso de determinar el valor real de los espacios en cualquier instrumento graduado. Es un proceso especialmente vital en la fabricación de velocímetros porque la seguridad del conductor depende de una lectura precisa. En un medidor mecánico, las fuerzas magnéticas producen el par que desvía la aguja indicadora. Al calibrar este tipo de medidor, se utiliza un electroimán para ajustar la fuerza del imán permanente montado en el velocímetro hasta que la aguja coincida con la entrada del cable giratorio. Al calibrar un medidor electrónico, los ajustes se realizan cuando los factores de calibración se escriben en la memoria del medidor. A continuación, el sistema puede volver a configurar el equilibrio entre la entrada de la transmisión y la salida de la aguja. Ahora están disponibles nuevos sistemas automatizados para calibrar velocímetros tanto mecánicos como electrónicos, lo que ahorra una inmensa cantidad de horas-hombre que generalmente se requieren para este proceso.

Control de calidad

Probablemente el método más directo de control de calidad es el proceso de calibración. Los fabricantes de autopartes trabajan bajo los estándares de medición desarrollados por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO), que asegura que se utilicen pautas universales entre los fabricantes de calibres. Los equipos internos de aseguramiento de la calidad desarrollan especificaciones para cada nuevo producto antes de que se mueva a la línea de ensamblaje, y los mismos equipos informan más tarde si esas pautas se cumplen en la fábrica. Los niveles graduales de ensamblaje también involucran la inspección por parte del personal de la fábrica para asegurarse de que la automatización esté funcionando sin problemas.

Subproductos / Residuos

No se obtienen subproductos de la fabricación de calibres. Los materiales de desecho incluyen chatarra y plásticos, algunos de los cuales se pueden reutilizar en ciclos de producción posteriores. Debido a que las materias primas involucradas se preparan fuera de la fábrica, no se produce una cantidad significativa de desechos industriales peligrosos de la fabricación. Las emisiones de la automatización de fábricas están reguladas por el gobierno y controladas por grupos de protección ambiental.

El futuro

Las empresas de diseño están experimentando actualmente con mejoras en la lectura del velocímetro, un esfuerzo por eliminar el momento de distracción necesario para que un conductor mire hacia abajo y mida su velocidad. Las lecturas digitales proyectadas en el parabrisas parecen ser el siguiente paso del desarrollo. Algunos prototipos de estos velocímetros hacen que la lectura parezca que flota sobre el capó del motor. Debido a que este tipo de pantalla parece estar varios pies más allá del volante, los conductores podrán monitorear continuamente la velocidad sin tener que apartar la vista de la carretera. Los espejos y los dispositivos de proyección utilizados en este sistema también podrían ajustarse para adaptarse a la posición del conductor, de la misma manera que lo hace un espejo retrovisor. Además, los sistemas de proyección del velocímetro eventualmente se integrarán con las herramientas de navegación, lo que permitirá que aparezca información direccional con lecturas de indicadores.

Dónde obtener más información

Otro

Devaraj, Ganesh y col. "Automatización de la calibración del velocímetro". Página web de ingeniería de evaluación. Diciembre de 2001. .

"Cómo funciona un tacómetro / velocímetro con un sensor magnético". Manual. Stewart-Warner Co., abril de 2001.

"Cómo se ensambla un medidor eléctrico". Manual. Stewart-Warner Co., abril de 2001.

"Cómo funcionan los odómetros". Cómo funcionan las cosas de Marshall Brain. Diciembre de 2001. .

"Acelerando a través del tiempo". Periódico electrónico de temas de transporte. Noviembre de 1998. Diciembre de 2001. .

"Velocímetro." Página web completa del software informático. Diciembre de 2001. .

"El velocímetro flotante". Página web de Siemens.com. Diciembre de 2001. .

Kate Kretschmann