Diseño de un voltmetro

DISEÑO DE UN VOLTMETRO

Para diseñar un voltímetro analógico lo primero que debe conseguirse es un galvanómetro, ya que éste es el medio por el que se representarán los valores de voltaje que se están midiendo.
El galvanómetro, es un dispositivo formado a partir de un inductor, el cual genera un campo magnético cuando una cierta magnitud de corriente circula a través de él. El inductor obobina se encuentra instalado dentro de un imán fijo y al combinarse los campos magnéticos de ambos, es cuando se produce el movimiento de una carcasa metálica, que a su vez lleva sobre sí la aguja indicadora que de acuerdo a su movimiento, es el valor de voltaje al que estará apuntando. El resorte es el encargado de reposicionar a la aguja a su punto de inicio o también llamado de referencia.

En lafigura 3 se observa que una vez que se destapa la carátula, existe un resistor limitador de corriente, el cual se tiene que quitar para que se puedan diseñar las escalas de los rangos de nuestro voltímetro. En la figura 4 se observa al galvanómetro ya sin la carátula, el cual una vez que le fue retirado el resistor limitador, se le tienen que soldar un par de cables para conectar los extremos dela bobina del galvanómetro con el circuito que diseñaremos, procurando identificar en todo momento cuál Terminal se conectará al potencial positivo y cuál al negativo, y por último se vuelve a colocar al galvanómetro dentro de su cobertura de plástico.
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Lo primero que se debe conocer son los parámetros eléctricos del galvanómetro, es decir tantoel valor de la corriente máxima que soporta (Im), como el de la resistencia de la bobina (rm).
Existen 2 maneras de conocer estos parámetros: la primera de ellas es utilizar un óhmetro y de forma inmediata conocer el valor resistivo de la bobina del galvanómetro y por ley de ohm calcular el valor de la corriente máxima que soporta, en función a un voltaje que se le aplique a las terminales de labobina.

La segunda forma es mediante un circuito de prueba, el cual se ilustra en la figura 5.
En este circuito de prueba, entre las terminales CN1 y CN2, se coloca tanto una fuente de voltaje fija a 10 VCD, como un resistor variable RL con un rango de 0W a 50KW (cuya misión es limitar la corriente que circulara por el galvanómetro), se debe colocar primeramente el valor máximo de RL, esto es50KW para proteger la bobina del galvanómetro. La resistencia de la bobina del galvanómetro está representada en el diagrama de la figura 4 mediante el resistor rm, cuyo valor desconocemos y posteriormente procederemos a calcular. Tenemos que conectar de forma paralela a rm un resistor variable RD que trabaje en un rango de 0W a 2KW, y una vez armado el circuito de la figura 4 se procede arealizar lo siguiente.
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RD lo quitamos provisionalmente para que se represente con un valor resistivo infinito en el circuito de prueba, lo que provocará que a través de la bobina del galvanómetro no circule corriente, ahora se tiene que manipular RL de tal manera que se vaya bajando su valor de resistencia, hasta que se obtenga el desplazamiento máximo de la aguja delgalvanómetro. Una vez que se ha conseguido este movimiento con un óhmetro, se mide el valor de resistencia de RL.

Después RL se queda con el último valor medido y ya no se moverá, por lo que ahora se vuelve a conectar RD, el cual previamente se tuvo que fijar con su valor máximo de resistencia 2KW, y a partir de este valor tiene que ir disminuyendo su valor de resistivo. Lo que se observará en la aguja delgalvanómetro es que ésta comenzará a moverse hacia su punto de reposo, debido a que el valor de resistencia de RD va adquiriendo valores menores. En el instante que la aguja llega a la mitad de su escala, quiere decir que tanto la corriente a través de RD, como en la bobina del galvanómetro, son del mismo valor y por relación de resistores en paralelo; eso significa que en esa posición el...