Un velocímetro o velocímetro es un medidor que mide y muestra la velocidad instantánea de un vehículo. Ahora universalmente instalados en los 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 utilizar dispositivos análogos al velocímetro con diferentes medios para detectar la velocidad, p. los barcos utilizan un registro de pozo , mientras que los aviones utilizan un indicador de velocidad del aire .
A Charles Babbage se le atribuye la creación de uno de los primeros tipos de velocímetro, que normalmente se instalaba en las locomotoras . [2]
El velocímetro eléctrico fue inventado por el croata Josip Belušić [3] en 1888 y originalmente se llamó velocímetro.
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 un puntero y un imán, y utilizaba electricidad para funcionar. [4] [5] [6] El inventor alemán Otto Schultze patentó su versión (que, como la de Belušić, funcionaba con corrientes parásitas) el 7 de octubre de 1902. [7]
Muchos velocímetros utilizan un cable flexible giratorio impulsado por un engranaje vinculado a la transmisión del vehículo . Sin embargo, los primeros Volkswagen Beetle y muchas motocicletas utilizan un cable accionado desde una rueda delantera.
Algunos de los primeros velocímetros mecánicos funcionaban según el principio del regulador, en el que un peso giratorio que actuaba contra un resorte se movía más hacia afuera a medida que aumentaba la velocidad, similar al regulador utilizado en las máquinas de vapor. Este movimiento fue transferido al puntero para indicar la velocidad.
A esto le siguió el velocímetro cronométrico, en el que la distancia recorrida se medía en un intervalo de tiempo preciso (algunos velocímetros Smiths utilizaban 3/4 de segundo) medido por un escape. Esto fue transferido al puntero del velocímetro. El velocímetro cronométrico tolera las vibraciones y se utilizaba en motocicletas hasta los años 1970.
Cuando el vehículo está en movimiento, un conjunto de engranajes del velocímetro hace girar un cable del velocímetro, que luego hace girar el mecanismo del velocímetro. Un pequeño imán permanente fijado al cable del velocímetro interactúa con una pequeña copa de aluminio (llamada speedcup ) unida al eje del puntero del velocímetro analógico. A medida que el imán gira cerca de la copa, el campo magnético cambiante produce una corriente parásita en la copa, que a su vez produce otro campo magnético. El efecto es que el imán ejerce un par sobre la copa, "arrastrándola", y por tanto al puntero del velocímetro, en el sentido de su rotación sin conexión mecánica entre ellos. [1]
El eje del puntero se mantiene hacia cero mediante un fino resorte de torsión . El par sobre la copa aumenta con la velocidad de rotación del imán. Por lo tanto, un aumento en la velocidad del automóvil girará la copa y el puntero del velocímetro contra el resorte. La copa y el puntero girarán hasta que el par de las corrientes parásitas en la copa se equilibren con el par opuesto del resorte, y luego se detendrán. Dado que el par en la copa es proporcional a la velocidad del automóvil, y la deflexión del resorte es proporcional al par, el ángulo del puntero también es proporcional a la velocidad, de modo que se pueden usar marcadores igualmente espaciados en el dial para los espacios en velocidad. . A una velocidad determinada, el puntero permanecerá inmóvil y señalará el número apropiado en el dial del velocímetro.
El resorte de retorno está calibrado de manera que una determinada velocidad de revolución del cable corresponda a una indicación de velocidad específica en el velocímetro. Esta calibración debe tener en cuenta varios factores, incluidas las relaciones de los engranajes del eje de cola que impulsan el cable flexible, la relación de transmisión final en el diferencial y el diámetro de los neumáticos impulsados .
Una de las principales desventajas del velocímetro de corrientes parásitas es que no puede mostrar la velocidad del vehículo cuando se circula en marcha atrás, ya que la copa giraría en la dirección opuesta; en este escenario, la aguja sería impulsada contra su pasador de tope mecánico en el cero. posición.
Muchos velocímetros modernos son electrónicos . En 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 (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 en un disco metálico dentado colocado 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 que afecta la fuerza del campo magnético que está midiendo. [1] Alternativamente, particularmente en vehículos con cableado multiplex, algunos fabricantes utilizan los impulsos provenientes de los sensores de rueda del 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, sobre el tipo de corrientes parásitas, de mostrar la velocidad del vehículo cuando se mueve en marcha atrás.
Una computadora convierte los pulsos a una velocidad y muestra esta velocidad en una aguja de estilo analógico controlada electrónicamente o en una pantalla digital . La ECU o el sistema de control completo del vehículo también utilizan la información de pulso para una variedad de otros propósitos , por ejemplo, activar el ABS o el control de tracción, calcular la velocidad promedio de viaje o incrementar el odómetro en lugar de girarlo directamente mediante el cable del velocímetro.
Otra forma temprana de velocímetro electrónico se basa en la interacción entre un mecanismo de reloj de precisión y un pulsador mecánico impulsado por la rueda o la transmisión del automóvil. El mecanismo del reloj intenta empujar la aguja del velocímetro hacia cero, mientras que el pulsador impulsado por el vehículo intenta empujarla hacia el infinito. La posición del puntero del velocímetro refleja las magnitudes relativas de las salidas de los dos mecanismos.
Un velocímetro virtual es una herramienta generada por computadora que muestra la velocidad actual de un vehículo u objeto. El velocímetro virtual normalmente calcula la velocidad del objeto en función de la distancia que recorre en el tiempo. Estos velocímetros se programan utilizando lenguajes de programación como HTML, CSS y Javascript. El programa utiliza el módulo GPS del dispositivo móvil.
El uso constante del módulo GPS en dispositivos móviles puede provocar un agotamiento más rápido de la batería. Además, los velocímetros virtuales calculan la velocidad midiendo la distancia y el tiempo entre dos puntos mediante señales de GPS. Sin embargo, diversos factores ambientales, como las condiciones climáticas, el terreno y las obstrucciones, pueden interferir con la precisión de estas señales y dar lugar a lecturas de velocidad inexactas.
Los velocímetros de bicicleta típicos miden el tiempo entre cada revolución de la rueda y dan una lectura en una pequeña pantalla digital montada en el manillar. El sensor está montado en la bicicleta en una ubicación fija y pulsa cuando pasa el imán montado en los radios. En este sentido, es análogo al velocímetro electrónico de un automóvil que utiliza pulsos de un sensor ABS, pero con una resolución de tiempo/distancia mucho más cruda: típicamente una actualización de pulso/pantalla por revolución, o tan raramente como una vez cada 2 a 3 segundos a baja velocidad. velocidad con una rueda de 26 pulgadas (660 mm). Sin embargo, esto rara vez es un problema crítico y el sistema proporciona actualizaciones frecuentes a velocidades más altas, donde la información es más importante. La baja frecuencia de pulso también tiene poco impacto en la precisión de la medición, ya que estos dispositivos digitales se pueden programar por el tamaño de la rueda o, además, por la circunferencia de la rueda o del neumático para que las mediciones de distancia sean más exactas y precisas que un medidor típico de un vehículo de motor. Sin embargo, estos dispositivos tienen algunas desventajas menores al requerir energía de baterías que deben reemplazarse cada cierto tiempo en el receptor (y el sensor, para los modelos inalámbricos) y, en los modelos con cable, la señal se transmite a través de un cable delgado que es mucho menos más robusto que el utilizado para frenos, cambios o velocímetros cableados.
Otros velocímetros de bicicleta, normalmente más antiguos, se accionan por 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 pueden ser menos precisos. La fuerza de giro en la rueda puede proporcionarse desde un sistema de engranajes en el cubo (haciendo uso de la presencia de, por ejemplo, un freno de cubo, un engranaje cilíndrico o una dinamo) como en una motocicleta típica, o con un dispositivo de rueda de fricción que empuja contra el borde exterior de la llanta (misma posición que los frenos de llanta, pero en el borde opuesto de la horquilla) o el flanco del propio neumático. El primer tipo es bastante confiable y requiere poco mantenimiento, pero necesita un calibre y un engranaje de maza que coincidan adecuadamente con el tamaño de la llanta y el neumático, mientras que el segundo requiere poca o ninguna calibración para una lectura moderadamente precisa (con neumáticos estándar, la "distancia" recorrida en cada La rotación de la rueda mediante una rueda de fricción colocada contra la llanta debe escalar de manera bastante lineal con el tamaño de la rueda, casi como si estuviera rodando por el suelo), pero no son aptas para uso todoterreno y deben mantenerse correctamente tensadas y limpias de suciedad de la carretera para Evite resbalones o atascos.
La mayoría de los velocímetros tienen tolerancias de aproximadamente ±10%, debido principalmente a variaciones en el diámetro de los neumáticos. [ cita necesaria ] Las fuentes de error debido a las variaciones del diámetro de los neumáticos son el desgaste, la temperatura, la presión, la carga del vehículo y el tamaño nominal de los neumáticos. Los fabricantes de vehículos suelen calibrar los velocímetros para que indiquen una lectura alta en una cantidad igual al error promedio, para garantizar que sus velocímetros nunca indiquen una velocidad inferior a la velocidad real del vehículo y para garantizar que no sean responsables de los conductores que violen los límites de velocidad. [ cita necesaria ]
Los errores excesivos del velocímetro después de la fabricación pueden deberse a varias causas, pero lo más común es que se deba a un diámetro de neumático no estándar, en cuyo caso el error es:
Casi todas las llantas ahora tienen su tamaño como "T/A_W" en el costado de la llanta (consulte: Código de llanta ) y las llantas.
Por ejemplo, un neumático estándar es "185/70R14" con un diámetro = 2*185*(70/100)+(14*25,4) = 614,6 mm (185x70/1270 + 14 = 24,20 pulgadas). Otro es "195/50R15" con 2*195*(50/100)+(15*25,4) = 576,0 mm (195x50/1270 + 15 = 22,68 pulgadas). 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 (60 mph), el velocímetro indicará 100 x 1,067 = 106,7 km/h (60 * 1,067 = 64,02 mph), aproximadamente.
En caso de desgaste, un neumático nuevo "185/70R14" de 620 mm (24,4 pulgadas) de diámetro tendrá una profundidad de dibujo de ≈8 mm, en el límite legal esto se reduce a 1,6 mm, siendo la diferencia 12,8 mm de diámetro o 0,5 pulgadas que es del 2% en 620 mm (24,4 pulgadas).
En muchos países, el error legislado en las lecturas del velocímetro se rige en última instancia por el Reglamento 39 de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (CEPE), [8] que cubre aquellos aspectos de la homologación de vehículos que se relacionan con los velocímetros. El objetivo principal de las regulaciones de la CEPE es facilitar el comercio de vehículos de motor acordando estándares uniformes de aprobación de tipo en lugar de exigir que un modelo de vehículo se someta a diferentes procesos de aprobación en cada país donde se vende.
Los estados miembros de la Unión Europea también deben otorgar homologación a vehículos que cumplan normas similares de la UE. Los que cubren velocímetros [9] [10] [11] son similares al reglamento de la UNECE en que especifican que:
Los estándares especifican tanto los límites de precisión como muchos de los detalles de cómo se debe medir durante el proceso de aprobación. 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 una 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 UNECE flexibiliza los requisitos para los vehículos producidos en serie tras la homologación. En las Auditorías de Conformidad de Producción, el límite superior de la velocidad indicada se incrementa al 110 por ciento más 6 km/h (3,7 mph) para automóviles, autobuses, camiones y vehículos similares, y al 110 por ciento más 8 km/h (5,0 mph) para dos - o vehículos de tres ruedas que tengan una velocidad máxima superior a 50 km/h (31 mph) (o una cilindrada, si están propulsados por un motor térmico , de más de 50 cm 3 (3,1 cu in)). La Directiva de la Unión Europea 2000/7/CE, que se refiere a vehículos de dos y tres ruedas, establece límites de producción similares ligeramente relajados.
No existían reglas de diseño australianas para velocímetros en Australia antes de julio de 1988. Tuvieron que introducirse cuando se utilizaron por primera vez los radares. Esto significa que no existen velocímetros legalmente precisos para estos vehículos más 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 el 1 de enero de 1995 para vehículos de pasajeros con control avanzado y vehículos de pasajeros todoterreno) deben ajustarse a la norma de diseño australiana anterior. Esto especifica que solo necesitan mostrar la velocidad con una precisión de ±10% a velocidades superiores a 40 km/h, y no hay ninguna precisión especificada para velocidades inferiores a 40 km/h.
Todos los vehículos fabricados en Australia o importados para su suministro al mercado australiano deben cumplir con las Reglas de Diseño Australianas. [13] Los gobiernos estatales y territoriales pueden establecer políticas para la tolerancia de la velocidad por encima de los límites de velocidad publicados que pueden ser inferiores al 10% permitido en las versiones anteriores de las Reglas de Diseño Australianas, como en Victoria. [14] Esto ha causado cierta controversia ya que sería posible que un conductor no se diera cuenta de que está acelerando si su vehículo estuviera equipado con un velocímetro de lectura insuficiente. [15]
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El Reglamento modificado sobre vehículos de carretera (construcción y uso) de 1986 permite el uso de velocímetros que cumplan los requisitos de la Directiva 75/443 del Consejo de la CE (modificada por la Directiva 97/39) o el Reglamento 39 de la CEPE. [16]
El Reglamento (de homologación) de vehículos de motor de 2001 [17] permite homologar vehículos individuales. Al igual que ocurre con el reglamento UNECE y las directivas CE, el velocímetro nunca debe mostrar una velocidad indicada inferior a la velocidad real. Sin embargo, difiere ligeramente de ellos al especificar que para todas las velocidades reales entre 40 y 110 km/h (o la velocidad máxima de los vehículos si es inferior a esta), la velocidad indicada no debe exceder el 110% de la velocidad real, más el 6,25%. mph.
Por ejemplo, si el vehículo realmente viaja a 50 mph, el velocímetro no debe mostrar más de 61,25 mph ni menos de 50 mph.
Los estándares federales de los Estados Unidos permiten un error máximo de 5 mph a una velocidad de 50 mph en las lecturas del velocímetro de vehículos comerciales. [18] Las modificaciones no originales, como diferentes tamaños de neumáticos y ruedas o diferentes engranajes diferenciales, pueden provocar imprecisiones en el velocímetro.
A partir de los automóviles estadounidenses fabricados a partir del 1 de septiembre de 1979, la NHTSA exigía que los velocímetros tuvieran especial énfasis en 55 mph (90 km/h) y no mostraran más de 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 de seguridad significativos" del mantenimiento de la norma. [19]
Los dispositivos GPS pueden medir la velocidad de dos formas:
Como se menciona en el artículo sobre navegación por satélite , los datos del GPS se han utilizado para anular una multa por exceso de velocidad; Los registros de GPS mostraron que el acusado viajaba por debajo del límite de velocidad cuando le multaron. Que los datos provinieran de un dispositivo GPS probablemente fuera menos importante que el hecho de que estuvieran registrados; Los registros del velocímetro del vehículo probablemente podrían haberse utilizado en su lugar, si hubieran existido.
