Calibrador

Los calibradores internos se utilizan para medir el tamaño interno de un objeto.

• El calibrador superior de la imagen (a la derecha) requiere ajuste manual antes de su instalación. El ajuste fino de este tipo de calibrador se realiza golpeando suavemente las patas contra una superficie plana hasta que casi pasen por encima del objeto. Al presionar ligeramente contra la resistencia del tornillo de pivote central, las patas se separan hasta alcanzar la dimensión correcta y se logra la sensación precisa y uniforme que garantiza una medición repetible.
• El calibrador inferior de la imagen tiene un tornillo de ajuste que permite ajustarlo con precisión sin necesidad de retirar la herramienta de la pieza de trabajo.

Los calibradores externos se utilizan para medir el tamaño externo de un objeto.

Las mismas observaciones y técnicas se aplican a este tipo de calibrador que al calibrador de interiores. Conociendo sus limitaciones y uso, estos instrumentos pueden ofrecer un alto grado de precisión y repetibilidad. Son especialmente útiles para medir distancias muy grandes; por ejemplo, si se utilizan para medir una tubería de gran diámetro. Un calibrador vernier no tiene la capacidad de profundidad suficiente para abarcar este gran diámetro y, al mismo tiempo, alcanzar los puntos más externos de la tubería. Están fabricados en acero con alto contenido de carbono.

En el ámbito de la metalurgia, se utiliza un compás, también conocido como brújula, para marcar ubicaciones. Sus puntas están afiladas para que funcionen como trazadores; una de las patas se coloca en la hendidura creada por un punzón central o de punzón, y la otra se pivota para trazar una línea en la superficie de la pieza, formando así un arco o un círculo.

Su uso principal consiste en dividir una pieza de trabajo de ancho arbitrario en secciones de igual ancho: al "desplazar" la herramienta de un extremo al otro, pivotándola de un punto al siguiente hasta llegar al otro extremo, y luego ajustando la distancia entre los puntos hasta que el "desplazamiento" termine directamente en el punto final, se pueden marcar fácilmente divisiones iguales sin necesidad de medir.

Un compás de puntas también se utiliza para medir la distancia entre dos puntos en un mapa. Los extremos del compás se acercan a los dos puntos cuya distancia se está midiendo. La abertura del compás se mide con una regla aparte y luego se convierte a la distancia real, o bien se mide directamente en una escala dibujada en el mapa. En una carta náutica, la distancia se suele medir en la escala de latitud que aparece en los laterales del mapa: un minuto de arco a lo largo de cualquier círculo máximo , por ejemplo, cualquier meridiano de longitud, equivale aproximadamente a una milla náutica o 1852 metros .

Los compases también se utilizan en la profesión médica. Un calibrador de ECG (también EKG) transfiere distancias en un electrocardiograma ; junto con la escala adecuada, se puede determinar la frecuencia cardíaca. El cardiólogo Robert A. Mackin inventó una versión de bolsillo del calibrador. ^{[ 9 ]}

Los calibradores de patas anchas , también conocidos como calibradores hermafroditas o calibradores de patas anchas , como se muestra en la imagen de la izquierda, se utilizan generalmente para trazar una línea a una distancia fija del borde de una pieza de trabajo. La pata doblada se desliza a lo largo del borde de la pieza mientras el trazador marca a una distancia predeterminada, lo que garantiza una línea paralela al borde.

En el diagrama de la izquierda, el calibrador superior tiene un ligero reborde en la pata doblada que le permite apoyarse con mayor seguridad en el borde. El calibrador inferior carece de esta característica, pero cuenta con un punzón reemplazable que se puede ajustar según el desgaste y sustituir cuando esté excesivamente desgastado.

Las partes etiquetadas son

El calibrador del diagrama muestra una lectura primaria en la escala métrica de aproximadamente 2,475  cm (2,4  cm leídos en la escala principal más aproximadamente 0,075  cm en la escala vernier).

Los calibradores suelen tener un margen de error en el punto cero: esto significa que no marcan 0,000  cm cuando las mordazas están cerradas. Este margen de error siempre debe restarse de la lectura inicial. Supongamos que estos calibradores tienen un margen de error de 0,013  cm. Esto nos daría una lectura de longitud de 2,462  cm.

Para cualquier medición, es importante informar sobre el error. Ignorando la posibilidad de interpolación visual, tanto la lectura primaria como la del punto cero están acotadas por más/menos la mitad de la longitud correspondiente al ancho del intervalo más pequeño en la escala vernier (0,0025  cm). Estos son errores absolutos, y los errores absolutos se suman, por lo que la lectura de longitud está acotada por más/menos la longitud correspondiente al ancho completo del intervalo más pequeño en la escala vernier (0,005  cm). Suponiendo que no haya errores sistemáticos que afecten la medición (el instrumento funciona perfectamente), una medición completa arrojaría un valor de 2,462  cm ± 0,005  cm.

Los calibradores vernier, de esfera y digitales leen directamente la distancia medida con gran exactitud y precisión . Son funcionalmente idénticos, con diferentes formas de leer el resultado. Estos calibradores constan de una escala calibrada con una mordaza fija y otra mordaza, con un puntero, que se desliza a lo largo de la escala. La distancia entre las mordazas se lee de diferentes maneras en los tres tipos.

El método más sencillo consiste en leer la posición del puntero directamente sobre la escala. Cuando el puntero se encuentra entre dos marcas, el usuario puede interpolar mentalmente para mejorar la precisión de la lectura. Esto sería un calibrador simple, pero la adición de una escala vernier permite una interpolación más precisa y es la práctica habitual; este es el calibrador vernier .

Los calibradores Vernier, de esfera y digitales pueden medir dimensiones internas (utilizando las mordazas superiores en la imagen de la derecha), dimensiones externas (utilizando las mordazas inferiores que se muestran) y, en muchos casos, profundidad mediante una sonda que se acopla al cabezal móvil y se desliza a lo largo del centro del cuerpo. Esta sonda es delgada y puede acceder a ranuras profundas que podrían resultar difíciles para otras herramientas de medición.

Las escalas vernier pueden incluir medidas métricas en la parte inferior y medidas en pulgadas en la superior, o viceversa, en países que utilizan pulgadas. Los calibradores vernier, comúnmente utilizados en la industria, ofrecen una precisión de 0,01  mm (10 micrómetros ), o una milésima de pulgada. Están disponibles en tamaños que pueden medir hasta 1828  mm (72  pulgadas). ^{[ 10 ]}

• Medición con calibradores Vernier
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  Medición de la distancia externa
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  Medición de la distancia interna
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  Medición de la profundidad de un escalón o agujero con la sonda de profundidad.
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  Medir el ancho de un escalón con la parte superior del calibrador.

• Marcado con calibradores Vernier
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  Marcar una distancia fija o medida desde un borde raspando una línea con los lados afilados del pico.
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  Marcar una distancia fija o medida desde un borde con un lápiz. La parte superior de la pieza móvil se apoya contra el lateral del escalón. No todos los calibradores ofrecen esta opción.

En lugar de utilizar un mecanismo de nonio, que requiere cierta práctica para su uso, el calibrador de cuadrante lee la última fracción de milímetro o pulgada en un simple dial.

En este instrumento, un pequeño y preciso mecanismo de cremallera y piñón acciona una aguja en un dial circular , lo que permite una lectura directa sin necesidad de utilizar una escala vernier. Normalmente, la aguja gira una vez cada pulgada, décima de pulgada o milímetro. Esta medida debe sumarse a las pulgadas o centímetros enteros que se leen en la corredera. El dial suele estar dispuesto para girar debajo de la aguja, lo que permite realizar mediciones diferenciales (medir la diferencia de tamaño entre dos objetos o ajustar el dial utilizando un objeto patrón y, posteriormente, leer directamente la variación, positiva o negativa, del tamaño de los objetos subsiguientes con respecto al objeto patrón).

Normalmente, la corredera de un calibrador de dial se puede bloquear en una posición mediante una pequeña palanca o un tornillo; esto permite realizar comprobaciones sencillas de las dimensiones de las piezas , determinando si pasan o no .

En lugar de un mecanismo de cremallera y piñón , los calibradores digitales utilizan un codificador lineal . Una pantalla de cristal líquido muestra la medición, que a menudo permite alternar entre milímetros y pulgadas fraccionarias o decimales. Todos permiten poner a cero la pantalla en cualquier punto del cursor, lo que posibilita el mismo tipo de mediciones diferenciales que con el calibrador de cuadrante. Los calibradores digitales pueden incluir una función de retención de lectura, que permite leer las dimensiones después de su uso en lugares de difícil acceso donde la pantalla no es visible. Al igual que los calibradores analógicos, el cursor de muchos calibradores digitales se puede bloquear mediante una palanca o un tornillo.

Método de medición

Solicitud de patente estadounidense ^{[ 13 ]} correspondiente a una patente alemana de 1983, DE3340782C2 ^{[ 14 ]} , para un "dispositivo de medición de desplazamiento capacitivo con recubrimientos de escala en forma de T", cuyo resumen lo describe de la siguiente manera: un dispositivo de medición de longitud y/o ángulo capacitivo tiene un transductor que comprende una parte estacionaria que forma una escala y una unidad de detección, ambas provistas de recubrimientos capacitivos. Cambiar su área de superposición da como resultado una reactancia capacitiva variable , que cambia la posición de fase de las señales eléctricas. Se puede obtener una función lineal entre la magnitud mecánica a medir y la porción de fase de las señales con una configuración apropiada de las superficies del condensador.

Muchos calibradores digitales contienen un codificador lineal capacitivo . Los modelos económicos tienen 56 placas emisoras estrechas y una placa receptora larga grabadas en la placa de circuito impreso de la pantalla deslizante , que se intersecan con un patrón repetitivo de placas en forma de T en la placa "estatora" más larga. La parte superior de las placas "T" se intersecan con la placa receptora, mientras que las barras verticales de cada "T" se intersecan con las placas emisoras. El paso de cada "T" en el estator es ligeramente inferior a 8 veces el paso de cada placa emisora, por lo que su área capacitiva de intersección no está perfectamente alineada, sino que forma un patrón de interferencia . ^{[ 15 ]} A medida que el deslizador se mueve, estas capacitancias variables cambian de forma lineal y repetitiva. El circuito del deslizador cuenta estas repeticiones a medida que se desliza y logra una resolución más fina mediante la interpolación lineal de las capacitancias. ^{[ 16 ]} Un modelo envía 8 señales de voltaje de modulación de ancho de pulso periódicas (que parecen idénticas pero desfasadas en 1/8 ^{del período), [ 17} ] cada una conectada ^a 7 ^placas emisoras, y la señal analógica resultante se lee a través de una única placa receptora. ^{[ 18 ]} Se dice que la patente alemana DE3340782C2 de 1983 (véase la figura) describe el funcionamiento. ^{[ 19 ]}

Otros calibradores digitales contienen un codificador lineal inductivo , que permite un rendimiento robusto en presencia de contaminantes como refrigerantes. ^{[ 20 ]} En otros calibradores digitales se utilizan codificadores lineales magnéticos.

Un calibrador que utiliza un tornillo calibrado para la medición (en lugar de una corredera) se denomina micrómetro externo , calibrador micrométrico o, más comúnmente, simplemente micrómetro . En ocasiones, el término calibrador, al referirse a cualquier otro tipo en este artículo, se utiliza en contraposición a micrómetro .