Velocímetro

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Antecedentes

Um velocímetro é um dispositivo usado para medir a velocidade de deslocamento de um veículo, geralmente com o objetivo de manter um ritmo razoável. Seu desenvolvimento e eventual status como um recurso padrão em automóveis levou à aplicação de limites de velocidade legais, uma noção que estava em prática desde o início das carruagens sem cavalos, mas foi amplamente ignorada pelo público em geral. Hoje, nenhum automóvel é equipado sem um velocímetro intacto; ele é fixado à cabine de um veículo e geralmente compartilha uma caixa com um hodômetro, que é um mecanismo usado para registrar a distância total percorrida. Dois tipos básicos de velocímetro automotivo, mecânico e eletrônico, são produzidos atualmente.

História

O conceito de registrar dados de viagens é quase tão antigo quanto o conceito de veículos. Os primeiros romanos marcavam as rodas de seus carros e contavam as revoluções, estimando a distância percorrida e a velocidade média diária. No século XI, os inventores chineses criaram um mecanismo envolvendo um trem de engrenagens e um braço móvel que tocaria um tambor a uma certa distância. Os dados de velocidade náutica foram registrados nos anos 1500 por uma invenção chamada chip log, uma linha amarrada em intervalos regulares e pesada para arrastar na água. O número de nós liberados em um determinado período de tempo determinaria a velocidade da nave, daí o termo náutico "nós" ainda aplicado hoje.

A primeira patente para um indicador de velocidade de eixo rotativo foi emitida em 1916 para o inventor Nikola Tesla. Naquela época, porém, os velocímetros já estavam em produção há vários anos. O desenvolvimento do primeiro velocímetro para carros costuma ser creditado a A. P. Warner, fundador da Warner Electric Company. Na virada do século, ele inventou um mecanismo chamado cut-meter, usado para medir a velocidade de ferramentas de corte industriais. Percebendo que o medidor de corte poderia ser adaptado ao automóvel, ele modificou o dispositivo e iniciou uma grande campanha promocional para levar seu velocímetro ao público em geral. Vários conceitos de indicadores de velocidade foram introduzidos por fontes concorrentes na época, mas o design da Warner teve um sucesso considerável. No final da Primeira Guerra Mundial, a Warner Instrument Company fabricou nove em cada dez velocímetros usados ​​em automóveis.

O Oldsmobile Curved Dash Runabout, lançado em 1901, foi a primeira linha de automóveis equipada com um velocímetro mecânico. Cadillac e Overland logo se seguiram, e velocímetros começaram a aparecer regularmente como uma opção instalada de fábrica em automóveis novos. Os velocímetros nesta época eram difíceis de ler à luz do dia e, sem lâmpada na caixa, praticamente ilegíveis à noite. O cabo de transmissão nos primeiros modelos era conectado às rodas dianteiras ou na parte traseira da transmissão, mas a integração do cabo de transmissão na caixa da transmissão só aconteceria por mais 20 anos. Depois que essa melhoria foi feita, o projeto técnico básico de um velocímetro permaneceria intocado até o advento do velocímetro eletrônico no início dos anos 1980.

Matérias-primas

Os materiais usados ​​na produção de velocímetros variam com o tipo de medidor e a aplicação pretendida. Modelos mecânicos mais antigos eram inteiramente compostos de aço e outras ligas metálicas, mas nos anos posteriores cerca de 40% das peças de um velocímetro mecânico eram moldadas de vários polímeros plásticos. Os modelos eletrônicos mais recentes são quase inteiramente feitos de plástico, e os engenheiros de projeto atualizam continuamente os polímeros usados. Por exemplo, a caixa do conjunto principal de um velocímetro geralmente é feita de náilon, mas alguns fabricantes agora empregam o poliéster polibutileno tereftalato (PBT) mais resistente à água. O sem-fim e o eixo magnético também são de náilon, assim como o trem de engrenagens e os fusos do velocímetro. A lente da tela de vidro do passado recente agora é feita de policarbonato transparente, um plástico forte e flexível que é resistente ao calor, umidade e impacto.

Design

Em um velocímetro mecânico, um cabo giratório é preso a um conjunto de engrenagens na transmissão do automóvel. Esse cabo é conectado diretamente a um ímã permanente no conjunto do velocímetro, que gira a uma taxa proporcional à velocidade do veículo. Conforme o ímã gira, ele manipula um anel de alumínio, puxando-o na mesma direção do campo magnético giratório; o movimento do anel, entretanto, é neutralizado por uma mola em espiral. Preso ao anel de alumínio está o ponteiro, que indica a velocidade do veículo, marcando o equilíbrio entre essas duas forças. Conforme o veículo desacelera, a força magnética no anel de alumínio diminui e a mola puxa o ponteiro do velocímetro de volta para zero.

Os velocímetros eletrônicos estão quase universalmente presentes nos carros dos últimos modelos. Nesse tipo de medidor, um gerador de pulsos (ou gerador de tacômetro) instalado na transmissão mede a velocidade do veículo. Ele se comunica por meio de sinais de pulso elétrico ou magnético, que são traduzidos em uma leitura eletrônica ou usados ​​para manipular um conjunto de medidor magnético tradicional.

O processo de fabricação

Componentes de aço

• 1 Para formar aço fundido, o minério de ferro é fundido com coque, uma substância rica em carbono que surge quando o carvão é aquecido no vácuo. Dependendo da liga, outros metais como alumínio, manganês, titânio e zircônio também podem ser introduzidos. Depois que o aço esfria, ele é formado em folhas entre os rolos de alta pressão e distribuído para a fábrica. Lá, as peças individuais podem ser moldadas em moldes ou prensadas e moldadas a partir de barras de material por grandes máquinas de laminação.

Componentes de plástico

• 2 Os vários plásticos que chegam em uma estação de fabricação de instrumentos foram criados inicialmente a partir de compostos químicos orgânicos derivados do petróleo. Esses polímeros são distribuídos na forma de pellets para uso no processo de moldagem por injeção. Para fazer as pequenas peças para um conjunto de velocímetro, essas pelotas são carregadas na tremonha de uma máquina de moldagem e derretidas. Um parafuso hidráulico força o plástico através de um bico e em um molde pré-moldado, onde o plástico pode esfriar e solidificar. As peças são então recolhidas e transportadas para as estações de montagem.

Montagem

• 3 A forma de montagem e o grau de interação humana dependem da qualidade do velocímetro. Alguns sistemas de velocímetro baratos são feitos para serem "descartáveis", o que significa que os instrumentos não são construídos para fácil desmontagem ou reparo. Nesse caso, as ferragens são fixadas por um processo denominado rebitagem, em que um pino com cabeça é inserido e cego na outra extremidade, formando uma fixação permanente. Os sistemas de velocímetro de ponta consistem em dois conjuntos principais presos por parafusos; a vantagem é que o hardware interno do medidor é acessível para reparo e recalibração.
• 4 O eixo interno e o conjunto do velocímetro são então fundidos no lugar com rebites ou parafusos. Os ímãs permanentes usados ​​em velocímetros mecânicos são comprimidos e moldados antes da chegada à planta e, portanto, só precisam ser montados no acionador sem-fim. No caso dos velocímetros eletrônicos, os circuitos de fibra de vidro e cobre também são fabricados por fornecedores e requerem programação antes de serem aparafusados ​​ao sistema maior. Esses componentes maiores são transportados para uma estação de montagem separada, onde são montados na caixa com conectores de plástico de terminal de pino ou de lâmina. Além de seu principal Os mecanismos internos de um velocímetro. servindo como uma caixa de proteção, a caixa também serve como uma plataforma para prender recursos externos, como a face do mostrador, a agulha e a janela de exibição. Novamente, esses processos requerem automação devido à grande produção, mas o esforço humano é necessário em cada etapa para inspecionar e garantir a consistência do produto.

Calibração

• 5 Calibração é o processo de determinar o verdadeiro valor dos espaços em qualquer instrumento graduado. É um processo especialmente vital na fabricação de velocímetros porque a segurança do motorista depende de uma leitura precisa. Em um medidor mecânico, as forças magnéticas produzem o torque que desvia a agulha do indicador. Ao calibrar este tipo de medidor, um eletroímã é usado para ajustar a força do ímã permanente montado no velocímetro até que a agulha corresponda à entrada do cabo giratório. Ao calibrar um medidor eletrônico, os ajustes são feitos quando os fatores de calibração são gravados na memória do medidor. O sistema pode então reconfigurar o equilíbrio entre a entrada da transmissão e a saída da agulha. Novos sistemas automatizados de calibração de velocímetros mecânicos e eletrônicos estão agora disponíveis, economizando um grande número de horas de trabalho normalmente necessárias para este processo.

Controle de qualidade

Provavelmente, o método mais direto de controle de qualidade é o processo de calibração. Os fabricantes de peças automotivas trabalham de acordo com os padrões de medição desenvolvidos pela International Organization for Standardization (ISO), o que garante o uso de diretrizes universais entre os fabricantes de medidores. As equipes internas de garantia de qualidade desenvolvem especificações para cada novo produto antes que ele seja transferido para a linha de montagem e, posteriormente, as mesmas equipes relatam se essas diretrizes são cumpridas no chão de fábrica. Os níveis graduais de montagem também envolvem inspeção pelo pessoal da fábrica para garantir que a automação esteja funcionando perfeitamente.

Subprodutos / resíduos

Nenhum subproduto resulta da fabricação de medidores. Os materiais residuais incluem sucata e plásticos, alguns dos quais podem ser reutilizados em execuções de produção posteriores. Como as matérias-primas envolvidas são preparadas fora da fábrica, nenhuma quantidade significativa de resíduos industriais perigosos resulta da fabricação. As emissões da automação de fábricas são regulamentadas pelo governo e monitoradas por grupos de proteção ambiental.

O Futuro

As empresas de design estão atualmente experimentando melhorias na leitura do velocímetro, um esforço para eliminar o momento de distração necessário para o motorista olhar para baixo e medir sua velocidade. As leituras digitais projetadas no para-brisa parecem ser o próximo passo de desenvolvimento. Alguns prototipos para esses velocímetros realmente fazem a leitura parecer como se estivesse flutuando sobre o capô do motor. Como esse tipo de tela parece estar vários metros além do volante, os motoristas poderão monitorar continuamente a velocidade sem ter que tirar os olhos da estrada. Os espelhos e dispositivos de projeção usados ​​neste sistema também podem ser ajustados para se adequar à posição do motorista, da mesma forma que um espelho retrovisor. Além disso, os sistemas de projeção do velocímetro serão eventualmente integrados às ferramentas de navegação, permitindo que as informações direcionais apareçam nas leituras dos medidores.

Onde aprender mais

Outro

Devaraj, Ganesh, et al. "Automatizando a calibração do velocímetro." Página de Engenharia de Avaliação. Dezembro de 2001. .

"Como funciona um tacômetro / velocímetro usando um sensor magnético." Manual. Stewart-Warner Co., abril de 2001.

"Como um medidor elétrico é montado." Manual. Stewart-Warner Co., abril de 2001.

"Como funcionam os odômetros." Como funciona o material de Marshall Brain. Dezembro de 2001. .

"Acelerando no tempo." Jornal Eletrônico de Tópicos de Transporte. Novembro de 1998. Dezembro de 2001. .

"Velocímetro." Preencher a página da Web do software de computador. Dezembro de 2001. .

"O velocímetro flutuante." Página da Siemens.com. Dezembro de 2001. .

Kate Kretschmann

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