Compararación de tres tacómetros.

Batería de medidas de velocidad, para comparar tres tacómetros.

He realizado una batería de medidas de velocidad, con los tres tacómetros siguientes:

• Tacómetro del Torno Optimum 180x300.
• Tacómetro Óptico.
• Tacómetro desarrollado en esta Web.

El objetivo es determinar si el tacómetro que estamos desarrollando en esta Web se aproxima mucho a uno de los dos. En ese caso, lo daremos por correcto.

En cualquier caso, a la hora de medir, debemos tener presente que ninguno de ellos es perfecto (ummmmmm..... de hecho, creo que el mejor es el nuestro.....) y por eso no se puede decir que uno ha de ser la referencia de los otros dos.

El margen de velocidades en los que se hicieron las medidas, va desde 100 rpm, hasta 1300 rpm.

En la gráfica vemos cuál es la variación de medida del tacómetro Optimum (color azul) y de nuestro tacómetro (color kaki), respecto del óptico.

Si despreciásemos diferencias de medida de 1 rpm (redondeos de cálculo en cada máquina, etc), el resultado sería mucho más claro: el óptico y el del foro miden exactamente lo mismo, excepto quizás a bajas velocidades, donde a veces hay diferencias ligeramente superiores. En mi opinión, debido a error de medida del óptico, que necesitaría ciertos acondicionamientos para mejorar la precisión.

En el eje X se numeran las 21 medidas tomadas, es decir, la primera medida, la segunda medida, etc. Ved los valores en la tabla inferior.

En el eje Y se indica la variación en la medida.

Conclusiones:

Vemos como el tacómetro óptico y el del torno Optimum difieren mucho en sus medidas. Sin embargo, el tacómetro de esta Web y el tacómetro óptico miden lo mismo.

Finalmente, podemos decir que:

• El tacómetro óptico funciona muy bien, aunque a velocidades muy bajas, el propio fabricante te indica que has de hacer determinadas cosas para mejorar la precisión.
• El tacómetro que viene instalado en el torno Optimum es un aparato sencillo, sin mayores pretensiones.y lo más importante......
• El tacómetro de esta Web va "como un reloj" jajaja. Va perfecto.....!

Visto estos resultados, ya solo nos falta realizar el mismo proceso con velocidades muy altas, y ver qué sale....

Reflexiones.

El tacómetro óptico que hemos empleado como referencia, es de un fabricante asiático. No tiene nombre escrito en él, así que no puedo dar más información sobre el mismo.

De todas formas, aunque yo he colocado sus medidas como referencia en el eje X, es solo un convencionalismo:

Podría haber puesto el de Optimum, y entonces serían los otros dos tacómetros los que tendrían una gran variación en su medida (aunque, sospechosamente, el óptico y el del foro seguirían coincidiendo en sus medidas: es decir, se podría inferir que los que miden con mayor precisión son ellos....).

También podría haber puesto como referencia el tacómetro que estamos desarrollando, y entonces diríamos que el óptico va muy bien, casi tan bien como el nuestro, y que el de Optimum es menos preciso.

Al final, la conclusión realmente válida, es: Si dos máquinas miden casi lo mismo (dejando los redondeos, tolerancias, errores de toma de muestras, etc. aparte), entonces es que miden bien. Pero no es posible decir cuál de las dos va mejor, ya que son productos de nivel tecnológico parecido. Es decir, no podemos asegurar si el nuestro es un poquito más exacto que el óptico, o al revés.

(Otra cosa es llevarlo a un laboratorio de calibración de, por ejemplo, el INTA y que con medios mucho más precisos, te cotejen los resultados... aunque nadie lo haga para un producto que va destinado a un torno o una fresadora, en los que en realidad, 15 rpm más o menos, no tiene ningún impacto en el resultado del mecanizado. Este tipo de calibraciones tienen otros objetivos).

Comparación entre nuestro Tacómetro, con un solo imán (pulso/vuelta), y los tacómetros Óptico y Optimum.

El tacómetro que estamos desarrollando en esta Web está diseñado para ofrecer sus mejores prestaciones empleando una configuración de 4 imanes (4 impulsos/vuelta). Sin embargo, puede ser utilizado en configuraciones más sencillas, aunque éstas puedan conllevar una pequeña penalización en la precisión.

En las gráficas iniciales que mostramos en este capítulo, el tacómetro de Optimum emplea 5 impulsos por vuelta, por lo que compararlo con uno que emplea solamente 1 impulso por vuelta, le daría una ventaja importante. Sin embargo, vemos que nuestro tacómetro sigue entregando mejores mediciones.

Sí que he apreciado, sin embargo, que la convergencia hacia la medida real es algo más lenta que en el caso de emplear 4 impulsos/vuelta.

Por otro lado, el tacómetro óptico siempre es el que muestra una medida más inestable, de lo que se infiere que no emplea ningún tipo de histéresis o de filtro paso-bajo software, para ayudar a fijar la imagen mostrada. Esto no es ni bueno ni malo, ya que se gana precisión a costa de una mayor inestabilidad en la imagen visualizada, que no parará de variar.

En el diseño que nos ocupa, es curioso ver como a pesar de realizarse un filtrado software paso-bajo, aún hay que añadir aún una pequeña histéresis que termine de liquidar las oscilaciones en la velocidad visualizada, y que se deben a la natural oscilación en la velocidad de giro del motor. Estas oscilaciones provocan que en cada segundo haya una lectura que puede variar +/- uno o dos pulsos, en vez de coincidir siempre.

En máquinas pequeñas, la variabilidad tiende a acentuarse, mientras que en máquinas grandes o que accionan sistemas con poleas, etc. la inercia del conjunto tiende a reducir esta variabilidad.

(De hecho, lo único que me falta por ajustar son las tablas de histéresis que se van a emplear en este tacómetro, para llegar al mejor compromiso precisión-estabilidad de imagen).

Este objetivo también se podría lograr modificando exclusivamente la frecuencia de corte del filtro paso-bajo, de manera que sea un poco más insensible a las pequeñas variaciones de velocidad, pero esto conllevaría hacerle más perezoso, de manera que la medida real de velocidad tardaría algunos segundos en converger, y no la veríamos estabilizada hasta pasar unos segundos. Funcionalmente esto no es importante, pero resulta poco estético.

Si alguna vez aplicamos toda la teoría empleada en el desarrollo de este dispositivo a una máquina rotativa grande, de uso industrial, veríamos que no serían necesarios tantos miramientos. En efecto, el momento de inercia "l" de su rotor, o más exactamente su tensor de inercia, será de tal magnitud que eliminará las oscilaciones casi por completo, bastando un sencillo filtrado paso-bajo para fijar el valor de la velocidad.

Recordar una vez más que el hecho de emplear las medidas del tacómetro óptico como referencia en el eje X, no quiere decir que sea más exacto. Simplemente es una convención que he decidido adoptar porque creo que es la que da una imagen más clara de la comparación.

De hecho, me da la impresión que el óptico a velocidades bajas ofrece lecturas menos precisas que con lecturas medias o altas, aunque en general es un aparato preciso. En mi opinión, su principal inconveniente es su lectura inestable.

En cuanto al tacómetro Optimum, como ya dijimos, es un dispositivo sin grandes pretensiones. Su baza a favor es su estabilidad, pero el problema es que lo logra al precio de disminuir mucho la precisión.

Las medidas referidas al empleo de un solo imán, antes de retocar valores de configuración, son estas:

Gráficas con los ajustes ya realizados. 1 imán (1 pulso/vuelta).

(Velocidades bajas y moderadas).

He incluido las líneas de tendencia en las medidas de nuestro tacómetro, y el de Optimum, calculadas mediante Excel. Se muestran en color negro.

Es curioso ver como ambas discurren paralelas...! eso quiere decir que estos dos tacómetros siguen una tendencia semejante entre ellos, pero ligeramente diferente a la del tacómetro óptico. La conclusión que se puede extraer es que el óptico tiende a dar medidas un poco sobredimensionadas, a medida que aumenta la velocidad.

Esto no nos debe llamar a confusión, ya que en todo caso, las diferencias no son muy significativas.

Conclusiones:

Nuestro tacómetro y el óptico tienen precisiones muy semejantes, incluso cuando empleamos un solo imán (pulso/vuelta).

A medida que sube la velocidad, el óptico tiende a sobre-estimar ligeramente el valor de la velocidad.

Gráficos y datos:

Ajuste a velocidades altas. (Destinado a cabezales de fresado rápidos).

El tacómetro emplea dos algoritmos diferentes para el cálculo de la velocidad. Uno está destinado al cálculo de velocidades medias y bajas (digamos, por ej. inferiores a 3000 rpm, por decir algo), y otro a las velocidades muy elevadas (hasta donde dé de sí el hardware del aparatito).

¿Hasta qué velocidad puede medirse?

Pues depende del número de (impulsos/vuelta) que empleemos. La hoja de datos "datasheet" del sensor hall que estamos utilizando, nos indica que es capaz de conmutar con seguridad, hasta 15.000 veces/segundo.

Por ello, si empleamos un único imán (pulso/vuelta), podremos aprovechar al máximo esta velocidad de conmutación, y podremos medir de forma segura, hasta 15.000 r.p.seg.

Yo he probado a medir velocidades de máquina de hasta 32.000 rpm, y todo ha ido bien.

Otro problema a resolver es que los cabezales de fresado rápido tienen, en general, una velocidad de giro mucho más inestable los tornos. Esto es debido a que hay una masa en movimiento mucho menor (solo el rotor del motor, mientras que en el torno está el plato de garras, las poleas, etc.), lo que conlleva un tensor de inercia variable.

Para abarcar todas las posibilidades, he incluido algunos ajustes específicos para velocidades altas:

El filtro paso-bajo software emplea una frecuencia de corte menor, que lo hace menos sensible a la variabilidad. Esto no afecta a la precisión, a pesar de hacerlo más lento en su respuesta.

Hay un micro-interruptor que permite seleccionar una histéresis mayor. Esto quiere decir que en vez de aceptarse una variación de un pulso/tiempo muestreado, como error que no modifica lo mostrado en pantalla, se acepten dos pulsos/tiempo muestreado.

Esta última opción hace más insensible al tacómetro, para lo bueno y para lo malo: el dato en la pantalla ya no oscilará, pero habrá que actuar un poco más sobre el potenciómetro de control de la velocidad, para que la variación de velocidad se actualice en la pantalla. Por ello solo ha de emplearse si es imprescindible.

En la foto que se muestra a continuación, he "engañado" al tacómetro, para poder ajustar las velocidades extremas: He seleccionado un funcionamiento con un pulso/vuelta, es decir, con un solo imán..... pero en realidad he colocado cuatro.

De esta forma, el tacómetro piensa que el eje está girando cuatro veces más rápido.

Proceso de medida de la velocidad, con tacómetro óptico.

Se hace girar una tira reflectante, solidaria al eje del cual queremos determinar la velocidad. A continuación se apunta con el láser en esa dirección, y al cabo de unos instantes el tacómetro te devuelve la lectura de la velocidad.

Siguiente página ->

<-Página anterior