Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Velocímetro

Una animación de la rutina de autodiagnóstico de un velocímetro electrónico de Aston Martin , que muestra cómo la aguja de un velocímetro analógico puede indicar la velocidad de...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

Una animación de la rutina de autodiagnóstico de un velocímetro electrónico de Aston Martin , que muestra cómo la aguja de un velocímetro analógico puede indicar la velocidad del vehículo.
Un velocímetro Ford que muestra tanto mph (exterior) como km/h (interior), así como un odómetro en millas.
Un velocímetro digital LCD en un Honda Insight

Un velocímetro o medidor de velocidad es un indicador que mide y muestra la velocidad instantánea de un vehículo. Actualmente instalados universalmente en vehículos de motor , comenzaron a estar disponibles como opciones a principios del siglo XX y como equipo estándar a partir de 1910 aproximadamente. [ 1 ] Otros vehículos pueden usar dispositivos análogos al velocímetro con diferentes medios para detectar la velocidad, por ejemplo, los barcos usan un corredera , mientras que las aeronaves usan un indicador de velocidad aerodinámica .

A Charles Babbage se le atribuye la creación de un tipo primitivo de velocímetro, que generalmente se instalaba en las locomotoras . [ 2 ]

El velocímetro eléctrico fue inventado por el croata Josip Belušić [ 3 ] en 1888 y originalmente se llamaba velocímetro.

Historia

El velocímetro fue patentado originalmente por Josip Belušić (Giuseppe Bellussich) en 1888. Presentó su invento en la Exposición Universal de París de 1889. Su invento tenía una aguja y un imán, y funcionaba con electricidad . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] El inventor alemán Otto Schultze patentó su versión (que, al igual que la de Belušić, funcionaba con corrientes de Foucault) el 7 de octubre de 1902. [ 7 ]

Operación

Mecánico

Muchos velocímetros utilizan un cable flexible giratorio accionado por un engranaje conectado a la transmisión del vehículo . Sin embargo, los primeros Volkswagen Beetle y muchas motocicletas utilizan un cable accionado desde una rueda delantera.

Algunos velocímetros mecánicos antiguos funcionaban según el principio del regulador, donde un peso giratorio que actuaba contra un resorte se desplazaba a medida que aumentaba la velocidad, de forma similar al regulador utilizado en las máquinas de vapor. Este movimiento se transmitía a la aguja para indicar la velocidad.

Posteriormente, se introdujo el velocímetro cronométrico, que medía la distancia recorrida en intervalos de tiempo precisos (algunos velocímetros Smiths utilizaban 3/4 de segundo) mediante un escape . Esta información se transmitía a la aguja del velocímetro. El velocímetro cronométrico tolera las vibraciones y se utilizó en motocicletas hasta la década de 1970.

Cuando el vehículo está en movimiento, un conjunto de engranajes del velocímetro hace girar un cable del velocímetro, que a su vez hace girar el mecanismo del velocímetro. Un pequeño imán permanente fijado al cable del velocímetro interactúa con una pequeña copa de aluminio (llamada copa de velocímetro ) unida al eje de la aguja del velocímetro analógico. A medida que el imán gira cerca de la copa, el campo magnético variable produce corrientes parásitas en la copa, que a su vez producen otro campo magnético. El efecto es que el imán ejerce un par de torsión sobre la copa, "arrastrándola" y, por lo tanto, sobre la aguja del velocímetro, en la dirección de su rotación sin conexión mecánica entre ellas. [ 1 ]

El eje del indicador se mantiene en la posición cero mediante un resorte de torsión fino . El par de torsión sobre la cazoleta aumenta con la velocidad de rotación del imán. Por lo tanto, un aumento en la velocidad del automóvil hará girar la cazoleta y el indicador del velocímetro contra el resorte. La cazoleta y el indicador girarán hasta que el par de torsión de las corrientes parásitas sobre la cazoleta se equilibre con el par de torsión opuesto del resorte, y entonces se detendrán. Dado que el par de torsión sobre la cazoleta es proporcional a la velocidad del automóvil, y la deflexión del resorte es proporcional al par de torsión, el ángulo del indicador también es proporcional a la velocidad, de modo que se pueden usar marcadores equidistantes en la esfera para indicar las diferencias de velocidad. A una velocidad determinada, el indicador permanecerá inmóvil y apuntará al número correspondiente en la esfera del velocímetro.

El resorte de retorno está calibrado de manera que una determinada velocidad de rotación del cable corresponda a una indicación de velocidad específica en el velocímetro. Esta calibración debe tener en cuenta varios factores, incluyendo las relaciones de los engranajes del eje de salida que accionan el cable flexible, la relación de transmisión final en el diferencial y el diámetro de las ruedas motrices .

Una de las principales desventajas del velocímetro de corrientes de Foucault es que no puede mostrar la velocidad del vehículo cuando circula en reversa, ya que la copa giraría en la dirección opuesta; en este caso, la aguja chocaría contra su tope mecánico en la posición cero.

Electrónico

Muchos velocímetros modernos son electrónicos . En diseños derivados de modelos anteriores de corrientes de Foucault, un sensor de rotación montado en la transmisión emite una serie de pulsos electrónicos cuya frecuencia corresponde a la velocidad de rotación (promedio) del eje de transmisión y, por lo tanto, a la velocidad del vehículo, suponiendo que las ruedas tengan tracción total. El sensor suele ser un conjunto de uno o más imanes montados en el eje de salida o (en transejes) en la corona del diferencial, o un disco metálico dentado situado entre un imán y un sensor de campo magnético . A medida que la pieza en cuestión gira, los imanes o dientes pasan por debajo del sensor, produciendo cada vez un pulso en el sensor al afectar la intensidad del campo magnético que está midiendo. [ 1 ] Alternativamente, particularmente en vehículos con cableado multiplex, algunos fabricantes utilizan los pulsos provenientes de los sensores de rueda ABS que se comunican con el panel de instrumentos a través del bus CAN . La mayoría de los velocímetros electrónicos modernos tienen la capacidad adicional, en comparación con los de tipo corriente de Foucault, de mostrar la velocidad del vehículo cuando se mueve en reversa.

Un ordenador convierte los pulsos en velocidad y la muestra en una aguja analógica controlada electrónicamente o en una pantalla digital . La información de los pulsos también se utiliza para diversos fines por la ECU o el sistema de control completo del vehículo, como activar el ABS o el control de tracción, calcular la velocidad media del trayecto o incrementar el cuentakilómetros en lugar de que este gire directamente mediante el cable del velocímetro.

Otra forma primitiva de velocímetro electrónico se basa en la interacción entre un mecanismo de reloj de precisión y un pulsador mecánico accionado por la rueda o la transmisión del automóvil. El mecanismo del reloj intenta empujar la aguja del velocímetro hacia cero, mientras que el pulsador, accionado por el vehículo, intenta empujarla hacia el infinito. La posición de la aguja del velocímetro refleja la magnitud relativa de las señales de salida de ambos mecanismos.

Virtual

Los velocímetros virtuales suelen calcular la velocidad aproximada en función de la distancia recorrida en un tiempo determinado, con la ayuda de un sistema de navegación por satélite, como el GPS . Suelen ser menos precisos que sus homólogos analógicos en distancias cortas y se ven afectados por factores ambientales como las condiciones meteorológicas, el terreno y las obstrucciones que dificultan la recepción de la señal.

velocímetros para bicicletas

Los velocímetros de bicicleta típicos miden el tiempo entre cada revolución de la rueda y muestran la información en una pequeña pantalla digital montada en el manillar. El sensor está instalado en la bicicleta en una posición fija y emite pulsos cuando pasa el imán montado en el radio. De esta forma, es similar a un velocímetro electrónico de automóvil que utiliza pulsos de un sensor ABS, pero con una resolución de tiempo/distancia mucho menor: normalmente un pulso/actualización de pantalla por revolución, o incluso tan solo una vez cada 2-3 segundos a baja velocidad con una rueda de 26 pulgadas (660 mm) . Sin embargo, esto rara vez representa un problema crítico, y el sistema proporciona actualizaciones frecuentes a velocidades más altas, donde la información es más importante. La baja frecuencia de pulsos también tiene poco impacto en la precisión de la medición, ya que estos dispositivos digitales se pueden programar según el tamaño de la rueda o, adicionalmente, según la circunferencia de la rueda o el neumático para que las mediciones de distancia sean más precisas que las de un velocímetro de automóvil típico. Sin embargo, estos dispositivos presentan algunas desventajas menores, como la necesidad de alimentarse con baterías que deben reemplazarse periódicamente en el receptor (y en el sensor, en el caso de los modelos inalámbricos) y, en los modelos con cable, la señal se transmite mediante un cable delgado mucho menos resistente que el utilizado para frenos, marchas o velocímetros con cable. 

Otros velocímetros de bicicleta, generalmente más antiguos, se accionan mediante un cable desde una u otra rueda, como en los velocímetros de motocicleta descritos anteriormente. Estos no requieren batería, pero pueden ser relativamente voluminosos y pesados, y su precisión puede ser menor. La fuerza de giro en la rueda puede provenir de un sistema de engranajes en el buje (que aprovecha la presencia de, por ejemplo, un freno de buje, un engranaje cilíndrico o una dinamo), como en una motocicleta típica, o bien de un dispositivo de fricción que presiona contra el borde exterior de la llanta (en la misma posición que los frenos de llanta, pero en el borde opuesto de la horquilla) o contra el flanco del neumático. El primer tipo es bastante fiable y requiere poco mantenimiento, pero necesita un manómetro y un engranaje del buje que se ajusten correctamente al tamaño de la llanta y del neumático, mientras que el segundo requiere poca o ninguna calibración para una lectura moderadamente precisa (con neumáticos estándar, la "distancia" cubierta en cada rotación de la rueda por una rueda de fricción colocada contra la llanta debería escalar de forma bastante lineal con el tamaño de la rueda, casi como si estuviera rodando por el suelo), pero no son adecuados para uso todoterreno y deben mantenerse con la tensión adecuada y limpios de suciedad de la carretera para evitar deslizamientos o atascos.

Error

La mayoría de los velocímetros tienen tolerancias de aproximadamente ±10%, principalmente debido a las variaciones en el diámetro de los neumáticos. Las fuentes de error debidas a estas variaciones son el desgaste, la temperatura, la presión, la carga del vehículo y el tamaño nominal del neumático. Los fabricantes de vehículos suelen calibrar los velocímetros para que marquen una velocidad superior a la real, con el fin de garantizar que nunca indiquen una velocidad menor que la real y evitar así ser responsables de los conductores que infrinjan los límites de velocidad.

Los errores excesivos en el velocímetro después de la fabricación pueden deberse a varias causas, pero lo más común es que se deban a un diámetro de neumático no estándar, en cuyo caso el error es: Error porcentual=100×(1−nuevo diámetrodiámetro estándar){\displaystyle {\mbox{Porcentaje de error}}=100\times \left(1-{\frac {\mbox{nuevo diámetro}}{\mbox{diámetro estándar}}}\right)}

Casi todos los neumáticos ahora tienen su tamaño mostrado como "T/A_W" en el lateral del neumático (Ver: Código de neumático ), y los neumáticos.

Diámetro en milímetros=2×T×A/100+W×25.4{\displaystyle {\mbox{Diámetro en milímetros}}=2\times T\times A/100+W\times 25.4}Diámetro en pulgadas=T×A/1270+W{\displaystyle {\mbox{Diámetro en pulgadas}}=T\times A/1270+W}

Por ejemplo, un neumático estándar es "185/70R14" con un diámetro de 2*185*(70/100)+(14*25.4) = 614.6  mm (185x70/1270 + 14 = 24.20 in). Otro es "195/50R15" con 2*195*(50/100)+(15*25.4) = 576.0  mm (195x50/1270 + 15 = 22.68 in). Al reemplazar el primer neumático (y las ruedas) por el segundo (en  ruedas de 15" = 381 mm), el velocímetro marca 100 * ((614,6/576) - 1) = 100 * (24,20/22,68 - 1) = 6,7% más que la velocidad real. A una velocidad real de 100  km/h (62  mph), el velocímetro indicará aproximadamente 100 x 1,067 = 106,7  km/h (62 * 1,067 = 66,15  mph).

En caso de desgaste, un neumático nuevo "185/70R14" de 620  mm (24,4  pulgadas) de diámetro tendrá  una profundidad de banda de rodadura de ≈8 mm; en el límite legal, esta se reduce a 1,6  mm, siendo la diferencia de 12,8  mm de diámetro o 0,5  pulgadas, lo que representa un 2% en 620  mm (24,4  pulgadas).

acuerdos internacionales

En muchos países, el margen de error legislado en las lecturas del velocímetro se rige, en última instancia, por el Reglamento 39 de la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (CEPE), [ 8 ] que abarca los aspectos de la homologación de vehículos relacionados con los velocímetros. El objetivo principal de los reglamentos de la CEPE es facilitar el comercio de vehículos de motor mediante la adopción de normas uniformes de homologación, en lugar de exigir que un modelo de vehículo se someta a diferentes procesos de homologación en cada país donde se comercialice.

Los Estados miembros de la Unión Europea también deben otorgar la homologación de tipo a los vehículos que cumplan con normas similares de la UE. Las que cubren los velocímetros [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] son ​​similares al reglamento de la UNECE en el sentido de que especifican que:

  • La velocidad indicada nunca debe ser inferior a la velocidad real; es decir, no debe ser posible exceder la velocidad permitida inadvertidamente debido a una lectura incorrecta del velocímetro.
  • La velocidad indicada no debe ser superior al 110 por ciento de la velocidad real más 4 km/h (2,5 mph) a las velocidades de prueba especificadas. Por ejemplo, a 80 km/h (50 mph) , la velocidad indicada no debe ser superior a 92 km/h (57 mph) .      

Las normas especifican tanto los límites de precisión como muchos de los detalles sobre cómo debe medirse durante el proceso de homologación. Por ejemplo, las mediciones de prueba deben realizarse (para la mayoría de los vehículos) a 40, 80 y 120 km/h (25, 50 y 75 mph) , y a una temperatura ambiente y superficie de la carretera determinadas. Existen ligeras diferencias entre las distintas normas, por ejemplo, en la precisión mínima del equipo que mide la velocidad real del vehículo.    

El reglamento de la UNECE flexibiliza los requisitos para los vehículos producidos en serie tras la homologación. En las auditorías de conformidad de producción, el límite superior de velocidad indicada se incrementa al 110 % más 6 km/h (3,7 mph) para automóviles, autobuses, camiones y vehículos similares, y al 110 % más 8 km/h (5,0 mph) para vehículos de dos o tres ruedas con una velocidad máxima superior a 50 km/h (31 mph) (o una cilindrada, si se propulsa mediante un motor térmico , superior a 50 cm³ (3,1 in³ ) ) . La Directiva 2000/7/CE de la Unión Europea, relativa a los vehículos de dos y tres ruedas, establece límites similares ligeramente más flexibles en la producción.         

Australia

Antes de julio de 1988, no existían normas de diseño australianas para velocímetros en Australia. Estas se introdujeron cuando se empezaron a usar las cámaras de velocidad. Esto significa que no existen velocímetros legalmente precisos para estos vehículos antiguos. Todos los vehículos fabricados a partir del 1 de julio de 2007, y todos los modelos de vehículos introducidos a partir del 1 de julio de 2006, deben cumplir con el Reglamento 39 de la CEPE. [ 12 ]

Los velocímetros de los vehículos fabricados antes de estas fechas pero después del 1 de julio de 1995 (o del 1 de enero de 1995 para vehículos de pasajeros con cabina adelantada y vehículos todoterreno de pasajeros) deben cumplir con la normativa de diseño australiana anterior. Esta normativa especifica que solo deben mostrar la velocidad con una precisión de ±10 % a velocidades superiores a 40  km/h, y no se especifica ninguna precisión para velocidades inferiores a 40  km/h.

Todos los vehículos fabricados en Australia o importados para su venta en el mercado australiano deben cumplir con las Normas de Diseño Australianas. [ 13 ] Los gobiernos estatales y territoriales pueden establecer políticas para la tolerancia de velocidad por encima de los límites de velocidad establecidos, que pueden ser inferiores al 10 % permitido en versiones anteriores de las Normas de Diseño Australianas, como en Victoria. [ 14 ] Esto ha generado cierta controversia, ya que un conductor podría no darse cuenta de que está excediendo el límite de velocidad si su vehículo está equipado con un velocímetro que marca menos de lo real. [ 15 ]

Reino Unido

Un velocímetro que muestra mph y km/h junto con un odómetro y un odómetro "parcial" separado (ambos muestran la distancia recorrida en millas).

El Reglamento de Vehículos de Carretera (Construcción y Uso) de 1986, en su versión modificada, permite el uso de velocímetros que cumplan los requisitos de la Directiva 75/443/CE del Consejo (modificada por la Directiva 97/39) o del Reglamento 39/UE de la CEPE. [ 16 ]

El Reglamento de Homologación de Vehículos de Motor de 2001 [ 17 ] permite la homologación de vehículos individuales. Al igual que el reglamento de la CEPE y las Directivas CE, el velocímetro nunca debe mostrar una velocidad indicada inferior a la velocidad real. Sin embargo, se diferencia ligeramente de estos al especificar que, para todas las velocidades reales comprendidas entre 25  mph y 70  mph (o la velocidad máxima del vehículo si esta es inferior), la velocidad indicada no debe superar el 110 % de la velocidad real, más 6,25  mph.

Por ejemplo, si el vehículo circula a 50  mph, el velocímetro no debe marcar más de 61,25  mph ni menos de 50  mph.

Estados Unidos

Las normas federales en los Estados Unidos permiten un  error máximo de 5 mph a una velocidad de 50  mph en las lecturas del velocímetro para vehículos comerciales. [ 18 ] Las modificaciones posteriores a la compra, como diferentes tamaños de neumáticos y ruedas o diferentes engranajes diferenciales, pueden causar inexactitud en el velocímetro.

Regulación en los Estados Unidos

A partir de los automóviles estadounidenses fabricados el 1 de septiembre de 1979 o después, la NHTSA exigió que los velocímetros hicieran especial hincapié en 55  mph (90 km/h) y mostraran una velocidad máxima de 85  mph (136 km/h). El 25 de marzo de 1982, la NHTSA revocó la norma porque no se podían obtener "beneficios significativos en materia de seguridad" al mantener el estándar. [ 19 ]

GPS

Los dispositivos GPS pueden medir la velocidad de dos maneras:

  1. El primer método, y el más sencillo, se basa en la distancia que ha recorrido el receptor desde la última medición. Estos cálculos de velocidad no están sujetos a las mismas fuentes de error que el velocímetro del vehículo (tamaño de las ruedas, relaciones de transmisión). En cambio, la precisión de la posición del GPS, y por lo tanto la precisión de la velocidad calculada, depende de la calidad de la señal satelital en ese momento. Los cálculos de velocidad serán más precisos a velocidades más altas, cuando la relación entre el error de posición y el cambio de posición sea menor. El software del GPS también puede utilizar un cálculo de promedio móvil para reducir el error. Algunos dispositivos GPS no tienen en cuenta la posición vertical del automóvil, por lo que subestimarán la velocidad debido a la pendiente de la carretera.
  2. Alternativamente, el GPS puede aprovechar el efecto Doppler para estimar su velocidad. [ 20 ] En condiciones ideales, la precisión de los dispositivos comerciales está dentro de 0,2–0,5  km/h, [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] pero puede empeorar si la calidad de la señal se degrada.

Como se menciona en el artículo sobre sistemas de navegación GPS , los datos del GPS se han utilizado para anular una multa por exceso de velocidad; los registros del GPS mostraron que el acusado circulaba por debajo del límite de velocidad cuando recibió la multa. El hecho de que los datos provinieran de un dispositivo GPS probablemente fue menos importante que el hecho de que se registraran; probablemente se podrían haber utilizado los registros del velocímetro del vehículo, de haber existido.

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 Harris, William (10 de julio de 2007). "Cómo funcionan los velocímetros" . auto.howstuffworks.com . Recuperado el 30 de enero de 2015 .
  2. ↑ Lester, IE "Charles Babbage y la máquina diferencial" . NewMyths.com . Archivado del original el 3 de agosto de 2020. Consultado el 30 de diciembre de 2022 .
  3. ↑ Sobey, Ed (2009). Guía práctica de tecnología automotriz . Chicago Review Press. pág. 78. ISBN  978-1-55652-812-5Consultado el 30 de enero de 2015 .
  4. ↑ "US442849Ang uso Estados Unidos" . Patentes de Google . Consultado el 21 de septiembre de 2020 .
  5. ↑ Bulliet, Richard W. (2020). La rueda: Invenciones y reinvenciones . Nueva York, NY: Columbia University Press. pág. 129. ISBN  978-0-231-54061-2.
  6. ↑ «Belušić, Josip» . Enciclopedia Hrvatska tehnička [Enciclopedia técnica croata] . 11 de noviembre de 2015 . Consultado el 19 de agosto de 2020 .
  7. ↑ "Velocímetro" . Siemens. 26 de abril de 2005. Consultado el 30 de enero de 2015 .
  8. ↑ "División de Transportes de la CEPE – Reglamento de Vehículos – Adiciones al acuerdo de 1958 – Reglamentos 21–40" . Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas . Consultado el 30 de enero de 2015 .
  9. ↑ «Reglamento n.º 39 de la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (CEPE/ONU) — Disposiciones uniformes relativas a la homologación de vehículos en lo que respecta al equipo de velocímetro, incluida su instalación» . Comisión Europea . Consultado el 8 de abril de 2017 .
  10. ↑ «Directiva 97/39/CE de la Comisión, de 24 de junio de 1997, por la que se adapta al progreso técnico la Directiva 75/443/CEE del Consejo, de 26 de junio de 1975, relativa a los sistemas de marcha atrás y velocímetro de los vehículos de motor» . Comisión Europea . 24 de junio de 1997. Consultado el 7 de enero de 2007 .
  11. ↑ «Directiva 2000/7/CE – velocímetros para vehículos de motor de dos o tres ruedas» . Comisión Europea . 20 de marzo de 2000. Consultado el 7 de enero de 2007 .
  12. ↑ "Regla de diseño australiana 18/03 – Instrumentación" (PDF) . Sistema de certificación de vehículos de carretera . Consultado el 7 de enero de 2008 .
  13. ↑ "Regla de diseño australiana 18/02 – Instrumentación" . Derecho de la Commonwealth de Australia . Consultado el 14 de enero de 2008 .
  14. ↑ Felix, Leslie (2004). "Medición de la velocidad de los vehículos II" . Asociación Nacional de Automovilistas de Australia . Recuperado el 14 de enero de 2008 .
  15. ↑ "3.6 Precisión de los velocímetros" . Comité de Seguridad Vial de Victoria, Investigación sobre el Sistema de Puntos de Demérito . Noviembre de 1994. Archivado del original el 23 de julio de 2002. Consultado el 14 de enero de 2008 .
  16. ↑ "Precisión del velocímetro" . Respuestas escritas, Hansard (Actas del Parlamento del Reino Unido), lunes 12 de marzo de 2001. Consultado el 7 de enero de 2008 .
  17. ↑ "Reglamento de Homologación de Vehículos de Motor de 2001: Anexo 3" . Oficina de Información del Sector Público . Consultado el 19 de diciembre de 2007 .
  18. ↑ "eCFR – Código de Regulaciones Federales" . ecfr.gov . Consultado el 18 de febrero de 2019 .
  19. ↑ "Ley de retención infantil adoptada en Virginia" (PDF) . Informe sobre el estado de la reducción de pérdidas en carreteras . 17 (5). Instituto de Seguros para la Seguridad en Carreteras. 1 de abril de 1982. Consultado el 10 de abril de 2019 .
  20. 1 2 "Principio de medición de velocidad mediante GPS" . Consultado el 27 de junio de 2020 .
  21. ↑ "¿Qué es más preciso: el velocímetro del coche o el GPS?" . The Globe and Mail . 17 de noviembre de 2010 . Consultado el 27 de junio de 2020 .
  22. ↑ "Precisión del GPS" . Consultado el 28 de junio de 2020 .
  • Autoblog: Evaluando los cambios