Comparadores mecánicos

Los comparadores mecánicos permiten comparar magnitudes físicas lineales o angulares, y como resultado proporciona una magnitud física o señal eléctrica, que corresponde a la comparación de las magnitudes de entrada, señal de error. Constan de dos entradas, la de referencia y la variable medida.

Como comparadores mecánicos se puede utilizar:

• Dispositivos mecánicos.  
• Transductores diferenciales.

En este post veremos los dispositivos mecánicos. Los transductores diferenciales los dejaremos para el siguiente post.

Como ejemplos de dispositivos mecánicos vamos a comentar el caso de la palanca y del engranaje diferencial.

Palanca

Un sencillo comparador mecánico es una varilla rígida, que en uno de sus extremos recibe un desplazamiento correspondiente a la señal de referencia r(t) y en otro de sus extremos recibe un desplazamiento correspondiente a la señal de realimentación b(t). La señal de error e(y) se genera en un punto situado en un lugar de la varilla seleccionado de antemano. En la figura siguiente se puede ver el comparador de palanca oscilante y su diagrama de bloques.

El desplazamiento e(t), que es la señal de error, es una función de r(t) = x y de b(t) = y. Suponemos que los desplazamientos que se van a producir son muy pequeños comparados con la longitud de la varilla, de manera que los movimientos de desplazamiento se pueden suponer lineales. Como e_x es el desplazamiento producido por la señal de referencia x, cuando la señal de realimentación, y, es cero y e_y es el desplazamiento producido por la señal de realimentación, y, cuando la señal de referencia, x, es cero, aplicando semejanza de triángulos tendremos:

La señal de error generada es la diferencia de desplazamientos e_x y e_y, luego tendremos:

Este tipo de comparador funciona siempre asociado a un amplificador hidráulico.

Engranaje diferencial

El engranaje diferencial es un dispositivo que permite sumar o sustraer las velocidades angulares (y por tanto las posiciones) de dos ejes de entrada 1 y 2, señal de referencia y señal a controlar. El resultado es una salida, señal de error, proporcional a la diferencia entre las posiciones angulares de los ejes de entrada.

El engranaje diferencial se utiliza en los automóviles que permite, al tomar una curva, que la rueda motriz exterior gire más aprisa que la interior a fui de que ésta no patine ni derrape.