¿Sabías que la tecnología moderna de limpiaparabrisas, que todos damos por sentado, nació gracias a la genialidad del profesor Robert Kearns? Este brillante inventor se inspiró en el ojo humano para crear una tecnología de limpiaparabrisas eficiente. Las tecnologías de limpiaparabrisas anteriores eran bastante malas y obstruían la visión del conductor. La tecnología de Kearns era tan original y brillante que la compañía Ford intentó robarla. Exploraremos los detalles de esta brillante invención.
Los errores de las tecnologías anteriores
Antes de que el profesor Kearns desarrollara su tecnología de limpiaparabrisas, los ingenieros cometieron varios errores. Observa cómo las cuchillas del limpiaparabrisas logran un movimiento oscilante con la ayuda de un mecanismo de enlace de cuatro barras. Un motor de corriente continua impulsa un engranaje de tornillo sin fin que se utiliza para multiplicar la fuerza de torque.
Este mecanismo proporciona un movimiento continuo del limpiaparabrisas, pero estos movimientos continuos pueden obstruir la visión. De hecho, aunque sólo esté lloviznando, los movimientos continuos del limpiaparabrisas afectarán en gran medida tu visión.
La genialidad de la idea de limpiar de manera intermitente
Aquí es donde llega el genio de Robert Kearns, quien introdujo la idea de limpiar los parabrisas de manera intermitente. Observó que los humanos parpadeamos, pero este parpadeo nunca obstruye nuestra visión. La razón por la que no somos conscientes de nuestro parpadeo es porque es intermitente. Nuestros párpados descansan durante un largo periodo de tiempo después de cada parpadeo.
Este largo descanso en los extremos es la razón por la que nuestro parpadeo no interrumpe nuestra visión. En términos de conducción, si detenemos la cuchilla del limpiaparabrisas durante un cierto periodo de tiempo después de cada ciclo de limpieza, reduciremos la interferencia con la visión del conductor. Este momento de iluminación fue el destello de genialidad del profesor Kearns.
El diseño de limpieza intermitente
Podemos lograr este diseño de limpiaparabrisas intermitente utilizando un sistema de levas, como se muestra en el diagrama. La salida del motor puede conectarse a una leva que moverá el limpiaparabrisas solo durante un corto periodo de tiempo y luego se detendrá por un período de descanso en la parte inferior del parabrisas. ¡Voilà, hemos logrado la limpieza intermitente! ¿O no?
Puedes ver el problema con este diseño. El hecho es que el tiempo de descanso o de reposo de una tecnología de limpiaparabrisas debe variar según la cantidad de lluvia. En situaciones de baja precipitación, se necesita un tiempo de reposo prolongado, mientras que en situaciones de lluvia intensa obviamente se requiere un tiempo de reposo más corto. Variar el tiempo de reposo utilizando un mecanismo puramente mecánico no es práctico. De hecho, el profesor Kearns era tan inteligente que se dio cuenta de este problema y ni siquiera intentó este diseño.
La solución electrónica de Robert Kearns
Para lograr un diseño de limpiaparabrisas con tiempo de reposo variable, la solución no puede ser puramente mecánica, sino que debe incluir electrónica. Esta fue la segunda genialidad de la realización de Kearns. Para ello, desarrolló un circuito electrónico con todas estas características incorporadas.
Para comprender el circuito, revisemos información básica sobre los transistores. El transistor se enciende cuando su base está polarizada hacia adelante y se apaga cuando está polarizada inversamente. Introduzcamos un interruptor de inversión doble para facilitar el cambio de polarización hacia adelante y hacia atrás. Cuando el interruptor está en una posición, la base está polarizada hacia adelante y el circuito está encendido. Cuando el interruptor está en otro estado, la base se polariza inversamente y el flujo de corriente se detiene en el circuito. Utilicemos este circuito de transistor para alimentar el motor del limpiaparabrisas.
Aquí, el mecanismo del limpiaparabrisas está conectado directamente a la salida del motor. Esto obviamente resulta en una limpieza continua. Curiosamente, una leva conectada al motor puede operar fácilmente el interruptor y el circuito se apaga, el limpiaparabrisas está en la etapa de descanso. Sin embargo, esto es un tiempo de descanso infinito. Este circuito no podrá encender el motor nuevamente. Volvamos a la etapa activa e intentemos solucionar este problema.
Este circuito ahora está en una etapa activa. Pausemos la escena e introduzcamos un par de condensador-resistencia en el circuito, tal como se muestra. El sentido del flujo de corriente en la resistencia se muestra debido a esta resistencia, habrá una diferencia de potencial entre los dos terminales del condensador y esto hará que el condensador se cargue, como se muestra.
Cuando la leva opera el interruptor, el circuito se apaga, como vimos anteriormente. Ahora, el condensador cargado actúa como un «héroe». Está listo para descargar. El potencial en el punto B es siempre fijo, sin embargo, el potencial en el punto A cambiará durante la descarga. Supongamos que cuando el condensador está completamente cargado, el potencial en el punto A es mayor que en el punto B, el transistor está obviamente polarizado inversamente.
Sin embargo, cuando el condensador comienza a descargarse, el voltaje en el punto A disminuye en cierto momento, el voltaje en el punto A se vuelve menor que en el punto B y el transistor se activa. La duración de tiempo de descarga del circuito a la activación de la base es el tiempo de reposo de este limpiaparabrisas. Lo interesante es que podemos ajustar fácilmente este tiempo de reposo ajustando el valor de la resistencia. Cuanto mayor sea la resistencia, mayor será el tiempo de reposo. De esta manera, utilizando una electrónica inteligente, el profesor Kearns logró un mecanismo de limpiaparabrisas con tiempo de reposo variable.
Superando los desafíos
El corazón de esta invención es un brillante circuito electrónico, pero está impulsado por un interruptor mecánico. ¿No resulta una genialidad absoluta? Sin embargo, durante una fuerte lluvia, necesitamos casi cero tiempo de reposo. No es práctico lograr una resistencia de cero y, por lo tanto, un tiempo de reposo de cero. Durante una lluvia intensa, la fricción entre el vidrio y los limpiaparabrisas es muy baja.
Veamos cómo esta baja fricción afecta a nuestro circuito en su etapa de reposo o inactiva. El circuito está desconectado, pero los limpiaparabrisas aún tienen un buen impulso. Continuarán su movimiento descendente ya que la fuerza de fricción es baja debido a su alto impulso. Esto proporciona una fuerza tractora para el resto del mecanismo mientras la leva gira. Esto lleva a la activación del motor nuevamente. En resumen, la inercia de los limpiaparabrisas ayuda a omitir el período de reposo del mecanismo. Esto es, obviamente, un método rudimentario para obtener una limpieza continua de un mecanismo intermitente.
En la patente del profesor Kearns, incluso se ha descrito circuitos más sofisticados para lograr la limpieza continua. Los limpiaparabrisas modernos consisten en relés en lugar de levas para accionar el motor del limpiaparabrisas. El tiempo de reposo se puede medir y cambiar con precisión utilizando circuitos temporizadores y microcontroladores. Además, estos microcontroladores reciben información de sensores de humedad o lluvia presentes en el parabrisas para limpiar automáticamente el parabrisas si está mojado.
El trágico destino de Robert Kearns
Después de desarrollar un diseño de limpiaparabrisas tan brillante, el profesor Kearns tuvo que pasar buena parte de su vida en batallas legales contra Ford Motor Company por infringir su patente. Finalmente, ganó la batalla legal. Esperamos que te inspires por el hecho de que observaciones simples pueden conducir a invenciones sorprendentes. ¡Nos vemos la próxima vez!
