Un tacómetro ( cuentarrevoluciones , tacómetro , cuentarrevoluciones , medidor de revoluciones ) es un instrumento que mide la velocidad de rotación de un eje o disco, como en un motor u otra máquina. [1] El dispositivo normalmente muestra las revoluciones por minuto (RPM) en un dial analógico calibrado, pero las pantallas digitales son cada vez más comunes.
La palabra proviene del griego τάχος ( táchos "velocidad") y μέτρον ( métron "medida"). En esencia, las palabras tacómetro y velocímetro tienen el mismo significado: un dispositivo que mide la velocidad. Es por convención arbitraria que en el mundo del automóvil se utiliza uno para las revoluciones del motor y el otro para la velocidad del vehículo. En la nomenclatura formal de ingeniería, se utilizan términos más precisos para distinguir los dos.
El primer tacómetro fue descrito por Bryan Donkin en un artículo presentado a la Royal Society of Arts en 1810 por el que recibió la medalla de oro de la sociedad. Consistía en un recipiente de mercurio construido de tal manera que la fuerza centrífuga hacía que el nivel en un tubo central cayera cuando giraba y bajaba el nivel en un tubo más estrecho arriba lleno de alcohol coloreado. El cuenco estaba conectado a la maquinaria para ser medido mediante poleas. [2]
Los primeros tacómetros mecánicos se basaban en medir la fuerza centrífuga , similar al funcionamiento de un regulador centrífugo . Se supone que el inventor es el ingeniero alemán Dietrich Uhlhorn ; lo utilizó para medir la velocidad de las máquinas en 1817. [3] Desde 1840, se utiliza para medir la velocidad de las locomotoras .
Los tacómetros o cuentarrevoluciones de automóviles, aviones y otros vehículos muestran la velocidad de rotación del cigüeñal del motor y, por lo general, tienen marcas que indican un rango seguro de velocidades de rotación. Esto puede ayudar al conductor a seleccionar la configuración adecuada del acelerador y la marcha para las condiciones de conducción. El uso prolongado a altas velocidades puede causar una lubricación inadecuada , sobrecalentamiento (excediendo la capacidad del sistema de enfriamiento), excediendo la capacidad de velocidad de las subpartes del motor (por ejemplo, válvulas retraídas por resorte), causando así un desgaste excesivo o daño permanente o falla de los motores. En los tacómetros analógicos, las velocidades superiores a la velocidad máxima de funcionamiento segura suelen indicarse mediante un área del indicador marcada en rojo, lo que da lugar a la expresión " marcar en rojo " un motor: acelerar el motor hasta el límite máximo de seguridad. La mayoría de los automóviles modernos suelen tener un limitador de revoluciones que limita electrónicamente la velocidad del motor para evitar daños. Los motores diésel con sistemas de inyectores mecánicos tradicionales tienen un regulador integral que evita el exceso de velocidad del motor, por lo que los tacómetros de los vehículos y maquinaria equipados con dichos motores a veces carecen de una línea roja.
En vehículos como tractores y camiones, el tacómetro suele tener otras marcas, normalmente un arco verde que muestra el rango de velocidad en el que el motor produce el par máximo , lo que es de gran interés para los operadores de dichos vehículos. Los tractores equipados con un sistema de toma de fuerza (PTO) tienen tacómetros que muestran la velocidad del motor necesaria para girar la PTO a la velocidad estandarizada requerida por la mayoría de los implementos impulsados por PTO. En muchos países, los tractores deben tener un velocímetro para su uso en carretera. Para evitar la instalación de un segundo dial, el tacómetro del vehículo suele estar marcado con una segunda escala en unidades de velocidad. Esta escala sólo es precisa en una determinada marcha, pero como muchos tractores sólo tienen una marcha práctica para su uso en carretera, esto es suficiente. Los tractores con múltiples "marchas de carretera" suelen tener tacómetros con más de una escala de velocidad. Los tacómetros de los aviones tienen un arco verde que muestra el rango de velocidad de crucero diseñado para el motor.
En los vehículos más antiguos, el tacómetro es impulsado por las ondas de voltaje RMS del lado de baja tensión ( interruptor de contacto LT ) de la bobina de encendido , [4] mientras que en otros (y en casi todos los motores diésel , que no tienen sistema de encendido) la velocidad del motor es determinado por la frecuencia de la salida del tacómetro del alternador . Esto proviene de una conexión especial llamada "toma de CA", que es una conexión a una de las salidas de la bobina del estator, antes del rectificador. Existen tacómetros accionados por un cable giratorio desde una unidad de accionamiento instalada en el motor (generalmente en el árbol de levas ), generalmente en maquinaria simple con motor diésel con sistemas eléctricos básicos o inexistentes. En los EMS recientes que se encuentran en vehículos modernos, la señal para el tacómetro generalmente se genera desde una ECU que deriva la información del sensor de velocidad del cigüeñal o del árbol de levas.
Los tacómetros se utilizan para estimar la velocidad y el volumen (flujo) del tráfico. Un vehículo está equipado con el sensor y realiza "marchas de tacómetro" que registran los datos del tráfico. Estos datos son un sustituto o complemento de los datos del detector de bucle . Para obtener resultados estadísticamente significativos se requiere una gran cantidad de ejecuciones y el sesgo se introduce según la hora del día, el día de la semana y la temporada. Sin embargo, debido al costo, el espaciado (una menor densidad de detectores de bucle disminuye la precisión de los datos) y la confiabilidad relativamente baja de los detectores de bucle (a menudo el 30% o más están fuera de servicio en un momento dado), las corridas del tacómetro siguen siendo una práctica común.
Los dispositivos de detección de velocidad, denominados de diversas formas "generadores de impulsos de rueda" (WIG), generadores de impulsos, sondas de velocidad o tacómetros, se utilizan ampliamente en vehículos ferroviarios. Los tipos comunes incluyen sensores de disco ranurado optoaisladores [5] y sensores de efecto Hall .
Los sensores de efecto Hall suelen utilizar un objetivo giratorio acoplado a una rueda, caja de cambios o motor. Este objetivo puede contener imanes o puede ser una rueda dentada. Los dientes de la rueda varían la densidad de flujo de un imán dentro del cabezal del sensor. La sonda se monta con su cabeza a una distancia precisa de la rueda objetivo y detecta los dientes o imanes que pasan por su cara. Un problema con este sistema es que el espacio de aire necesario entre la rueda objetivo y el sensor permite que el polvo ferroso del bastidor del vehículo se acumule en la sonda o el objetivo, inhibiendo su función.
Los sensores optoaisladores están completamente encerrados para evitar el ingreso desde el entorno exterior. Las únicas partes expuestas son un conector de enchufe sellado y una horquilla de accionamiento, que está unida internamente a un disco ranurado a través de un cojinete y un sello. El disco ranurado generalmente está intercalado entre dos placas de circuito que contienen un fotodiodo , un fototransistor , un amplificador y circuitos de filtrado que producen una salida de tren de pulsos de onda cuadrada personalizada según los requisitos de voltaje y pulsos por revolución del cliente. Estos tipos de sensores suelen proporcionar de 2 a 8 canales de salida independientes que pueden ser muestreados por otros sistemas del vehículo, como los sistemas de control automático de trenes y los controladores de propulsión/frenado.
Los sensores montados alrededor de la circunferencia del disco proporcionan salidas codificadas en cuadratura y así permiten que la computadora del vehículo determine la dirección de rotación de la rueda. Se trata de un requisito legal en Suiza para evitar la reversión al arrancar desde parado. Estrictamente, estos dispositivos no son tacómetros ya que no proporcionan una lectura directa de la velocidad de rotación del disco. La velocidad debe derivarse externamente contando el número de pulsos en un período de tiempo. Es difícil demostrar de manera concluyente que el vehículo está parado, salvo esperar un cierto tiempo para asegurarse de que no se produzcan más impulsos. Ésta es una de las razones por las que suele haber un retraso entre el momento en que el tren se detiene, tal como lo percibe el pasajero, y el momento en que se abren las puertas. Los dispositivos de disco ranurado son sensores típicos utilizados en sistemas de odómetros para vehículos ferroviarios, como los necesarios para los sistemas de protección de trenes , en particular el Sistema Europeo de Control de Trenes .
Además de la detección de velocidad, estas sondas se utilizan a menudo para calcular la distancia recorrida multiplicando las rotaciones de las ruedas por la circunferencia de la rueda.
Se pueden utilizar para calibrar automáticamente el diámetro de la rueda comparando el número de rotaciones de cada eje con una rueda maestra medida manualmente. Dado que todas las ruedas recorren la misma distancia, el diámetro de cada rueda es proporcional a su número de rotaciones en comparación con la rueda maestra. Esta calibración debe realizarse mientras se desplaza a una velocidad fija para eliminar la posibilidad de que las ruedas patinen o se deslicen introduciendo errores en el cálculo. La calibración automática de este tipo se utiliza para generar señales de tracción y frenado más precisas y para mejorar la detección de deslizamiento de las ruedas.
Una debilidad de los sistemas que dependen de la rotación de las ruedas para la taquimetría y la odometría es que las ruedas del tren y los rieles son muy suaves y la fricción entre ellas es baja, lo que genera altas tasas de error si las ruedas patinan o se deslizan. Para compensar esto, las entradas de odometría secundarias emplean unidades de radar Doppler debajo del tren para medir la velocidad de forma independiente.
En la grabación de audio analógica , un tacómetro es un dispositivo que mide la velocidad de la cinta de audio cuando pasa por la cabeza. En la mayoría de las grabadoras de audio, el tacómetro (o simplemente "tacómetro") es un eje relativamente grande cerca del cabezal del ERP, aislado de los ejes de alimentación y recogida mediante rodillos tensores.
En muchas grabadoras, el eje del tacómetro está conectado mediante un eje a un imán giratorio que induce un campo magnético cambiante en un transistor de efecto Hall . Otros sistemas conectan el husillo a un estroboscopio , que alterna luz y oscuridad sobre un fotodiodo .
La electrónica de la grabadora utiliza señales del tacómetro para garantizar que la cinta se reproduzca a la velocidad adecuada. La señal se compara con una señal de referencia (ya sea un cristal de cuarzo o corriente alterna de la red eléctrica ). La comparación de las dos frecuencias determina la velocidad del transporte de la cinta. Cuando la señal del tacómetro y la señal de referencia coinciden, se dice que el transporte de la cinta está "a velocidad". (Hasta el día de hoy, en los sets de filmación, el director grita "¡Roll sound!" y el sonidista responde "¡Velocidad del sonido!". Esto es un vestigio de los días en que los dispositivos de grabación necesitaban varios segundos para alcanzar una velocidad regulada.)
Tener una velocidad de cinta perfectamente regulada es importante porque el oído humano es muy sensible a los cambios de tono, especialmente los repentinos, y sin un sistema autorregulador para controlar la velocidad de la cinta a lo largo del cabezal, el tono podría variar varios por ciento. Este efecto se llama wow -and- flutter , y una pletina de casete moderna regulada por tacómetro tiene un wow-and-flutter del 0,07%.
Los tacómetros son aceptables para la reproducción de sonido de alta fidelidad , pero no para grabar en sincronización con una cámara de cine . Para tales fines, se deben utilizar grabadoras especiales que registren el tono piloto .
Las señales del tacómetro se pueden utilizar para sincronizar varias máquinas de cinta juntas, pero sólo si, además de la señal del tacómetro, se transmite una señal direccional para indicar a las máquinas esclavas en qué dirección se está moviendo la maestra.