Registradores Galvanométricos: Funcionamiento, Tipos y Características

Registradores Galvanométricos: Principio de Funcionamiento

Los registradores galvanométricos se basan en el mismo principio que el mecanismo del medidor de bobina móvil. La principal diferencia es que el par de oposición, generado por la corriente que atraviesa la bobina, es producido por la torsión de la suspensión de la bobina en lugar de por muelles.

Un puntero, con una pluma en su extremo, puede estar unido a la suspensión. De esta manera, se produce un trazo de tinta en el gráfico.

El Desafío de la No Linealidad

Si R es la longitud del puntero y θ la deflexión angular, el desplazamiento y de la pluma será y = R sen(θ). Dado que el ángulo θ es proporcional a la corriente que atraviesa la bobina, la relación entre la corriente y el desplazamiento no es lineal. Sin embargo, si las deflexiones angulares se restringen a menos de ±10°, el error debido a esta no linealidad será inferior al 0,5 %.

El mayor problema de este sistema es que la pluma se mueve en un arco en lugar de en línea recta. Por ello, se utiliza papel con un trazado curvilíneo para las gráficas, lo que puede dificultar la interpolación de puntos entre las líneas.

Tipos de Registradores Galvanométricos

Existen diversas formas de transformar el movimiento de la bobina en un trazo sobre un gráfico. A continuación, se describen las más comunes.

Registrador de Filo de Cuchilla

Una alternativa al registrador de pluma es el registrador de filo de cuchilla. Este sistema utiliza un papel sensible al calor que se desplaza sobre el filo de una cuchilla y una aguja caliente en lugar de una pluma de tinta. El marcado se produce de dos maneras:

• El papel está impregnado de una sustancia química que cambia de color al calentarse en contacto con la aguja.
• La aguja quema las capas externas del papel, que son sensibles a la temperatura.

La utilización del filo de cuchilla evita el trazo curvo, pero la relación no lineal entre la deflexión θ y el desplazamiento y persiste. En este caso, la fórmula es y = R tan(θ). El error de no linealidad es ligeramente mayor que en el registrador de pluma: si las deflexiones se restringen a menos de ±10°, el error será menor del 1 %.

Características y Especificaciones

Estos registradores suelen incorporar amplificación electrónica de la señal de entrada, lo que resulta en las siguientes especificaciones generales:

• Sensibilidad: Del orden de 1 cm de desplazamiento por milivoltio (cm/mV).
• Resistencia de entrada: Alrededor de 10 kΩ.
• Ancho de banda: Desde CC (corriente continua) hasta 50 Hz.
• Exactitud: Del orden de ±2 % de la deflexión a fondo de escala.

Registrador Ultravioleta (UV)

Otra alternativa es el registrador ultravioleta, que consiste en un pequeño espejo unido a la suspensión de la bobina. Un rayo de luz ultravioleta se dirige al espejo y, cuando la bobina gira, el rayo reflejado realiza un barrido sobre el papel de registro. Este papel es fotosensible y, al ser revelado, muestra el trazo.

El uso de un puntero óptico en lugar de uno mecánico permite utilizar longitudes de puntero mayores y, por tanto, alcanzar una sensibilidad superior.

Especificaciones Típicas

• Con un ancho de banda de CC a 50 Hz, la sensibilidad suele estar próxima a 5 cm/mV, con una resistencia de bobina de 80 Ω.
• Existen instrumentos de mayor ancho de banda (hasta 5 kHz) con sensibilidades más bajas (cerca de 0,0015 cm/mV) y una resistencia de bobina de 40 Ω.
• La frecuencia límite para este tipo de instrumento se acerca a los 13 kHz.
• La exactitud típica es de ±2 % de la deflexión a fondo de escala.

Ventaja del Registro Multicanal

Dado que los punteros ópticos de los registradores UV pueden cruzarse sin interferir entre sí, es muy común encontrar configuraciones con 6, 12 o incluso 25 galvanómetros en un mismo bloque de imán. Esto permite realizar registros simultáneos de múltiples variables, una ventaja significativa en muchas aplicaciones.