Diseño de un voltímetro.

INTRODUCCIÓN

Los instrumentos comúnmente utilizados para medir cantidades eléctricas, se conocen como: Voltímetros, Amperímetros, Óhmetros y Osciloscopios. En este caso en particular se ampliara la información sobre el Voltímetro, es un instrumento que se utiliza con el fin de medir de manera directa o indirecta la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

Elprincipio de funcionamiento del voltímetro puede ser Analógico o Digital. Los voltímetros, en esencia, están constituidos de un galvanómetro sensible que se conecta en serie a una resistencia extra de mayor valor. A fin de que durante el proceso de medición no se modifique la diferencia de potencial, lo mejor es intentar que el voltímetro utilice la menor cantidad de electricidad posible.

En general,los instrumentos se diseñan para medir cantidades eléctricas en un amplio rango de valores. Para ampliar el rango de medidas de las unidades básicas, se emplean resistencias o amplificadores electrónicos. Estos elementos son diseñados para limitar la corriente que circula por la unidad básica, derivando parte interna, y con ello afecta la sensibilidad del instrumento.

Mediante el desarrollo deesta práctica se desear lograr la explicación sencilla del procedimiento que se debe llevar a cabo para el diseño de un voltímetro, así como también la medición experimental de las características del mismo.

DESARROLLO

PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL DISEÑO DE UN VOLTÍMETRO.

Para diseñar un voltímetro analógico lo primero que debe conseguirse es un galvanómetro, ya que éste es el mediopor 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 o bobina se encuentra instalado dentro de un imán fijo y al combinarse los campos magnéticos de ambos, es cuando se produce el movimiento de unacarcasa 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. La combinación de los campos magnéticos tiene que vencer la fuerza de un resorte. El resorte es el encargado de reposicionar a la aguja a su punto de inicio o también llamado de referencia. El resorte actúa cuando ninguna corriente circula por la bobinadel galvanómetro, sucediendo esto último cuando el voltaje que se mide es igual a 0V.

En la figura N°1 se observa que una vez que se destapa la carátula, existe un resistor limitador de corriente (en la mayoría de las carátulas de una sola escala), el cual se tiene que quitar para que se puedan diseñar las escalas de los rangos de nuestro voltímetro.


Figura N°1.
Separando la resistencialimitadora.

En la figura N°2 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 de la 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 vuelvea colocar al galvanómetro dentro de su cobertura de plástico para que se proteja y podamos diseñar el circuito del voltímetro multi-rango.



Figura N°2.
Galvanómetro sin caratula.

Lo primero que se debe conocer son los parámetros eléctricos del galvanómetro, es decir tanto el valor de la corriente máxima que soporta (Im), como el de la resistencia de la bobina (rm).
Existen 2 manerasde 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 la bobina. Pero este método pone en riesgo la integridad del galvanómetro, por lo que no se sugiere a menos que se...