El diagrama de la bobina del puntero en un galvanómetro

Un diagrama de bobina de puntero es una herramienta esencial para comprender el funcionamiento de un galvanómetro. El principio básico detrás de un galvanómetro es el efecto motor, que utiliza un campo magnético para detectar y medir la corriente en un circuito eléctrico.

Un galvanómetro consiste en un núcleo de hierro en un bucle rectangular de alambre que se coloca dentro de un campo magnético permanente. Los resortes de torsión conectan el circuito de cable a un circuito eléctrico externo. El bucle gira debido al campo magnético, pero los resortes de torsión se oponen a su rotación aplicando un par. Este par se llama par de control.

Desviación del puntero

La desviación del puntero en un galvanómetro es causada por una corriente inducida en la bobina en respuesta a un cambio en el flujo magnético. La dirección de la deflexión en un galvanómetro muestra cuánto de la corriente se induce en la bobina.

El movimiento del puntero se puede controlar con el uso de una derivación o un par de cables conectados en serie con el puntero. La derivación, que generalmente está hecha de un material especial, limita la corriente que fluye a través del movimiento hacia el nivel que dará deflexión a gran escala. Los clientes potenciales también se hacen especialmente para su uso con una derivación particular.

Por ejemplo, un ohmímetro de bobina móvil tiene dos cables y una derivación que está conectada en serie con los puntos del puntero. Si la derivación no se realiza correctamente, el ohmímetro puede indicar un voltaje incorrecto, lo que podría conducir a un error en la lectura del instrumento.

Una derivación está hecha de un material moldeado con precisión que tiene la resistencia requerida para que el movimiento indique el voltaje. Debe poder resistir los cambios de temperatura que normalmente ocurrirían cuando se usa el medidor.

También debe ser capaz de contener la corriente que se pasa a través de ella. Si la derivación no está hecha de un material duradero, podría dañarse y no poder funcionar correctamente.

Si la corriente que pasa a través de una derivación es demasiado grande, exagerará las cuerdas de torsión y las dañará. Esto haría que el puntero sea inutilizable y posiblemente peligroso de usar.

Esta es una buena razón para usar un instrumento controlado por primavera, que utiliza un par de resortes en espiral o tiras para controlar la corriente que se pasa a través de la bobina. Los resortes están hechos de fosfor-bronce o cobre de berilio y están heridos o se desenrollan muchas veces sin perder su tensión.

El par de control que es producido por las torsiones combinadas de los resortes es lo que evita que el puntero se mueva de un lado a otro durante demasiado tiempo mientras toma una medición. También permite que el puntero descanse en su posición final desviada rápidamente.

Restauración de la fuerza del puntero

La fuerza de restauración del puntero es la fuerza que lleva el puntero a su posición de equilibrio después de la deflexión. La fuerza de restauración es proporcional a la cantidad de deformación o desplazamiento x. La fuerza de restauración depende de la forma y la composición del objeto, y también está relacionada con la rigidez del sistema.

En general, los movimientos del medidor usan resortes de amortiguación de tipo de movimiento del reloj helicoidal delgado para evitar un movimiento rápido u oscilación que podría dañar el puntero. Algunos movimientos del medidor también tienen una posición de descanso cero en el medio de la escala para permitir el movimiento del puntero en ambas direcciones.

Además, los movimientos del medidor de bobina móvil utilizan un marco de aluminio que corta las líneas de flujo de campo del imán permanente para proporcionar amortiguación. Se inducen pequeñas corrientes, llamadas corrientes de Eddy, en el marco, que establece un campo magnético sobre el marco.

La bobina del puntero está conectada a un galvanómetro, que registra el voltaje de cualquiera de la polaridad. Cuando un imán de barra se empuja o se aleja de la bobina, hace que el puntero se desvíe. Esto es causado por el cambio en la EMF inducido en la bobina y el cambio en el campo magnético producido por el imán.

Un método para calibrar un ensamblaje de puntero de aire de un medidor eléctrico comprende que proporciona un voltaje de compensación externo para mejorar la linealidad de un ángulo de rotación en respuesta a un voltaje de conducción. De acuerdo con la polaridad del campo magnético de regreso a cero establecido por el imán de calibración, se impone un voltaje de compensación en la bobina coseno o la bobina sinusoidal o ambas bajo un modo de conducción de voltaje o en un modo de conducción de corriente.

Sin modificar la estructura del ensamblaje del puntero de aire, la compensación puede imponerse en la salida de datos de control por un convertidor digital a analógico (DAC) o modulador de ancho de pulso (PWM). Este enfoque puede eliminar el campo magnético producido por el imán de calibración y mantener la estructura del conjunto del puntero no afectada.

También se proporciona un dispositivo de entrada de puntero sin llave que incorpora un brazo del eje de la bola 102. El marco de confinamiento de la balanza 102 tiene una segunda muesca que se coloca alrededor del brazo del eje de la bola 102 y limita el movimiento fundamental del brazo del eje de la bola 102. El asiento de cojinete elástico 104 tiene una pieza de elástica de restauración que está conectada al marco de confinamiento oscilante y sesga el brazo del eje de la bola 102 a una ubicación predeterminada.

Escala del puntero

El diagrama de la bobina del puntero es la disposición de las bobinas y las resistencias que se utilizan para medir una corriente específica. Esto puede ser útil para medir corrientes que son demasiado grandes para encajar en una escala de medidor estándar. De hecho, este tipo de medidor a menudo se llama medidor de corriente variable (VOM).

El circuito para el medidor usa bobinas de voltaje para desviar el puntero. Cada bobina está conectada a un plomo de prueba, y puede girar en respuesta a la corriente que fluye a través de ella. Cuando la corriente fluye, el imán en la bobina tira del resorte o roscas unidas a él. Cuando la bobina alcanza un ángulo que equivale al par de restauración del resorte, se descanse y un puntero en la escala indica la lectura.

Debido a que la bobina está conectada a un plomo de prueba, la desviación de la bobina es directamente proporcional a la corriente que lo pasa. Cuando la resistencia es alta, el puntero se moverá hacia el infinito y cuando sea bajo, se moverá a cero. Esta es una ventaja sobre un voltímetro donde el puntero se movería hacia el extremo cero de la escala.

Dado que la bobina está rodeada de muy poca fricción, tiende a superar muchas veces antes de alcanzar la lectura correcta. Esto puede ser un problema, especialmente con pequeñas corrientes. El resorte o los hilos luego intentan restaurar el puntero a su posición original tirando de nuevo.

Un método para reducir este problema es agregar resistencias adicionales al circuito del medidor, lo que aumenta la resistencia total de la serie. Esto disminuye el flujo de corriente en la bobina, y el puntero se repite a una lectura de escala más baja que luego se indica por la resistencia combinada de R1 y R2.

Cuando se agrega una resistencia ohmic más alta, el circuito también se puede simplificar reemplazando R1 y R2 con una sola resistencia. Esto puede reducir aún más la desviación del puntero y la indicación de la escala leerá una resistencia de circuito aún más alta.

Además, el medidor se puede equipar con múltiples puntos en su escala, lo que puede ser útil cuando se muestran valores diferentes. Esto se puede hacer haciendo clic derecho en cualquier lugar del medidor y haciendo clic en Agregar puntero.

Desviación de la bobina

El diagrama de la bobina del puntero en un galvanómetro es una serie de cables conectados a un puntero que se mueve a lo largo de una escala que indica corriente eléctrica. Cuando una corriente fluye a través de la bobina, el campo magnético generado por la bobina interactúa con el campo magnético externo y produce un par en el puntero.

Este par, como se muestra en el diagrama a continuación, obliga a la bobina y al puntero a girar. También hace que la mano se mueva, apuntando a una escala que indica la corriente. El movimiento de la bobina y el puntero depende de la resistencia del campo magnético producido por la bobina y de la dirección del flujo de corriente.

Cuando se invierte la dirección de la corriente, este par cambia su dirección y produce una desviación de la bobina, que gira, empujando contra el puntero y moviéndolo a lo largo de la escala para indicar la dirección opuesta de la corriente. Esta rotación está determinada por la regla de la izquierda de Fleming, que establece que un conductor de transporte de corriente tiende a moverse en la dirección de la fuerza sobre él.

Un medidor útil contiene una disposición para amortiguar la resonancia mecánica de la bobina y el puntero, de modo que el puntero se asienta rápidamente a su posición sin oscilar para dar una lectura precisa. Esto asegura que el puntero permanezca estable en una amplia gama de corrientes, de 0 a 100 mA.

Los galvanómetros modernos, del tipo D'Arsonval/Weston, se construyen con una pequeña bobina de alambre llamada huso en el campo de un imán permanente externo. Esta bobina está unida a un puntero delgado que atraviesa una escala calibrada.

Debido a que el campo magnético generado por la bobina es contrarrestado por el imán, produce un par que tuerce la bobina y empuja contra el puntero. La bobina y el puntero son empujados a su posición cero mediante un pequeño resorte de torsión que está unido al rotor del puntero.

Por lo general, la resistencia de la bobina está hecha de un material que tiene coeficientes de resistencia de baja temperatura, por lo que puede manejar las diferentes temperaturas que ocurren en el medio ambiente. Luego se conecta una resistencia de alta calidad en serie con la bobina para que sea adecuada para su uso como amperímetro, lo que solo permite que una pequeña parte de la corriente principal lo pase.