Uno de los primeros estilos de velocímetros de vehículos utilizaba una cantidad regulada de presión de aire para hacer girar un indicador de velocidad. La presión de aire era generada en una cámara que contenía dos engranajes entrelazados. Los engranajes era impulsados ​​por un eje flexible que estaba conectado a una rueda delantera o al eje de transmisión.

El aire era aplicado contra una veleta dentro del dial indicador de velocidad. La cantidad de aire suministrada era proporcional a la velocidad del vehículo.

Instrumentación analógica de cuarzo para vehículos

Las pantallas con agujas móviles accionadas por una computadora a cuarzo en automóviles son similares en diseño a los medidores electromagnéticos con núcleo de aire utilizados en los paneles de instrumentos analógicos convencionales. Cualquiera, o todos los medidores en el grupo de instrumentos del automotor pueden ser de este tipo. Veremos un velocímetro como ejemplo de operación. El velocímetro se usa para indicar la velocidad del vehículo.

Figura : Instrumentación con aguja oscilante controlada electrónicamente

Los velocímetros (speedometers) automotrices convencionales usaban un cable que estaba conectado al eje de salida de la transmisión (o la caja de transferencia si tenía tracción en las cuatro ruedas). La rotación del eje de salida hacía que el cable del velocímetro giraba dentro de su alojamiento y luego transfería el movimiento al conjunto del velocímetro. Este sistema se basaba en un imán permanente giratorio que producía un campo magnético giratorio alrededor de un tambor. El campo magnético giratorio generaba corrientes de Foucault circulantes en el tambor que producían un pequeño campo magnético que interactuaba con el campo del imán giratorio. Esta interacción de los dos campos magnéticos empujaba el tambor y la aguja con el imán giratorio. No es difícil ver que este sistema no sería extremadamente preciso. Los vehículos de hoy usan sensores y lógica de computadora para mostrar la velocidad del vehículo.

En muchos sistemas de medidores analógicos de velocidad con base de tiempo de cuarzo, se instala un sensor PMG (Permanent Magnet Generator o generador de imanes permanentes) en la transmisión o el diferencial. A medida que el sensor gira, se induce un pequeño voltaje de corriente alterna (CA) en su bobina. Esta señal de voltaje de CA se envía a un circuito separador (buffer circuit) que cambia el voltaje de CA del generador de PMG a una señal digitalizada. La señal luego se envía a la unidad de procesamiento. La señal se pasa a un circuito de reloj de cuarzo (quartz clock), un circuito selector de ganancia y un circuito controlador. El circuito controlador envía pulsos de voltaje a las bobinas del medidor; las bobinas funcionan como medidores convencionales de núcleo de aire para mover la aguja.

Figura : circuit separador o búfer

A menudo, el sensor utilizado para determinar la velocidad del vehículo tiene múltiples propósitos. En este caso, la señal que se genera puede no ser una representación precisa de la velocidad del vehículo porque viene de antes de la unidad de accionamiento final. El módulo de control puede necesitar hacer cálculos adicionales para hacer que el velocímetro sea preciso. Por ejemplo, los vehículos Chrysler equipados con las transmisiones de cambio electrónico 41TE o 42LE usan un sensor de velocidad de salida que genera una señal de CA de una rueda dentada de 24 dientes en la unidad planetaria trasera. Esta señal se envía al módulo de control de transmisión (TCM - transmission control module). El TCM aplicará el factor de piñón (pinion factor) al recuento de hertzios de la señal del sensor de velocidad para calcular la velocidad del vehículo. El factor de piñón es un cálculo que utiliza la relación de transmisión final y la circunferencia del neumático para obtener señales precisas de velocidad del vehículo. El TCM luego transmite esta información al PCM a una velocidad establecida de 8,000 pulsos por milla pulsando el circuito dedicado. El PCM enviará la señal de velocidad del vehículo a través del circuito del bus de datos a todos los módulos que lo requieran.

Figura : Esquema de velocímetro de aguja de oscilación de cuarzo. La bobina "A" está conectada al voltaje del sistema y la bobina "B" recibe un voltaje que es proporcional a la frecuencia de entrada. La armadura magnética reacciona a los campos magnéticos cambiantes.

En algunas aplicaciones, el grupo de instrumentos mecánicos (mechanical instrument cluster - MIC) recibe el mensaje de velocidad del vehículo del BCM en lugar de recibirlo directamente del PCM. El MIC luego ajusta la aguja para dar la indicación de la velocidad del vehículo. Aunque el MIC está en el sistema de bus, no responde a la señal de velocidad del vehículo que envía el PCM. Está programado para aceptar mensajes solo desde el módulo de control del cuerpo (BCM - body control module).

La información del factor de piñón se configura en el módulo de control de transmisión en la fábrica. Si el módulo de control de transmisión se reemplaza en el campo, la herramienta de escaneo debe usarse para programar el tamaño de la llanta utilizada en el vehículo. En algunos sistemas, la relación de transmisión también debe programarse. Si el factor de piñón no está programado en el módulo de control de transmisión , el velocímetro y los sistemas de control de crucero no funcionarán.

Algunos fabricantes utilizan los sensores de velocidad de las ruedas del sistema antibloqueo de frenos (Anti-lock braking system - ABS) para determinar la velocidad del vehículo. Por lo general, las dos entradas del sensor frontal o las dos traseras se promedian. El módulo ABS determina la velocidad del vehículo y transmite la información en el bus de datos.

Los otros medidores de núcleo de aire (temperatura, nivel de combustible, etc.) funcionan como se describió anteriormente, con grupos de instrumentos convencionales. La diferencia es que la entrada de la unidad de envío va a un módulo. El flujo de corriente a través de las bobinas del medidor es controlado por el módulo, basado en la resistencia de la unidad de envío.