Galvanómetro

Esquema de galvanómetro. Rojo: cable con la corriente a medir, verde: resorte antagonista

El galvanómetro es un dispositivo que traduce una corriente eléctrica en un momento magnético .

Se utiliza en amperímetro , voltímetro y servo de posicionamiento y herramientas de grabación de alta sensibilidad .

El nombre deriva del de Luigi Galvani , y muchas de las primeras aplicaciones se deben a Leopoldo Nobili y William Thomson .

En muchas aplicaciones, el galvanómetro se reemplaza por instrumentos de medición digitales, basados en el convertidor analógico-digital .

Instrumento de medición

Diagrama de un galvanómetro:
1) Núcleo de la bobina móvil
2) imán permanente
3) Perfil de concentración
4) Escala
5) Espejo
6) Muelle helicoidal
7) núcleo móvil
8) Bobinado en reposo
9) Bobinado a plena carga
10) Armadura del devanado
11) Regulador cero
12) Indicador
13) Indicador en reposo
14) Indicador de carga completa

El uso más común del galvanómetro es como instrumento de medición o como detector de corriente continua . El dispositivo consiste en una bobina móvil que puede rotar parcialmente dentro de un campo magnético , integral con una mano indicadora superpuesta en una escala graduada. Un resorte mantiene la bobina en la posición cero. Cuando fluye una corriente en las bobinas, el solenoide genera un campo magnético, el cual opuesto al externo produce una fuerza que hace que la bobina y por tanto la aguja indicadora giren. El resorte contrarresta la rotación, con el resultado de que el ángulo de desviación es proporcional a la intensidad de la corriente.

En algunos instrumentos la función del resorte la realiza una pieza de hierro sobre la que actúa el campo magnético. También hay un sistema de amortiguación de oscilaciones mecánicas en el sistema, de modo que el indicador se estabiliza rápidamente en la posición final.

La sensibilidad del instrumento es de aproximadamente 100 µA a escala completa , con una caída de voltaje de 50 mV a la corriente máxima. Al aplicar una resistencia de derivación en paralelo al instrumento, es posible aumentar indefinidamente la escala completa de medición dividiendo la corriente.

Conociendo con precisión la resistencia interna del instrumento es posible utilizarlo como voltímetro , ampliando el rango de medida simplemente poniéndolo en serie con una resistencia. La resistencia interna y la resistencia en serie constituyen un divisor de voltaje, por lo que la relación entre el voltaje en el galvanómetro y el voltaje en el sistema es equivalente a la relación entre la resistencia del instrumento y la resistencia total.

El galvanómetro se utiliza como detector de corriente en el sistema de medición de voltaje del potenciómetro .

La escala de lectura de los galvanómetros puede sufrir el error de paralaje en la lectura, debido a que el usuario, al observar el puntero desde diferentes puntos de vista, lo ve proyectado en un punto diferente de la escala. Para evitar este problema, en los instrumentos más precisos se coloca un espejo a lo largo del recorrido del índice que el usuario debe mirar desde una posición perfectamente vertical, de manera que la imagen reflejada del índice quede oculta por el propio índice.

Galvanómetro de espejo

En los galvanómetros de muy alta sensibilidad, la bobina móvil está sostenida por un alambre como en una balanza de torsión y se combina con un pequeño espejo. Por tanto, un rayo de luz se refleja en una pantalla en un ángulo que depende de la corriente. Al aumentar la distancia de la pantalla, puede apreciar variaciones mínimas en la señal. Este instrumento también se llama galvanómetro de espejo; fue desarrollado en 1826 por el físico alemán Johann Christian Poggendorff , y posteriormente mejorado por William Thomson , quien lo patentó en 1858 , para su aplicación en receptores telegráficos colocados en el extremo de los primeros cables submarinos transatlánticos.

El haz de luz también se puede proyectar para imprimir una película fotográfica en movimiento, registrando así los cambios en la señal. El sistema se llama oscilógrafo .

Grabadores

El galvanómetro se puede usar para mover un bolígrafo sobre una cinta de papel deslizante, haciendo un registrador analógico, como el polígrafo que se usa para registrar el electrocardiograma y el electroencefalograma . La frecuencia de la señal puede ser tan alta como 100 Hz para una desviación de escala completa de varios centímetros. En algunos casos, la potencia del galvanómetro es tal que mueve las puntas entintadas en contacto con el papel; en otros casos (registradores Rustrak) la impresión de la marca en el papel se produce por puntos, el bolígrafo se presiona temporalmente cuando el galvanómetro está parado, por lo que la potencia necesaria es muy limitada. Otro sistema de escritura utiliza una punta calentada que deja un rastro en un papel sensible al calor.

Servomecanismos para láseres

Galvanómetro con espejo para sistemas láser.

Un galvanómetro capaz de mover un espejo se utiliza en sistemas láser para apuntar con el rayo. Generalmente se trata de galvanómetros de alta potencia, que forman parte de un servo sistema de retroalimentación, con una respuesta de frecuencia que puede llegar a 1 kHz.