Los instrumentos indicadores de medición constituyen los dispositivos básicos de medida en los trabajos del laboratorio electrónico y en el taller de reparaciones. También se los utiliza frecuentemente como indicadores de funcionamiento en diversos equipos (comunicaciones, medicinales, etcétera) . Las características electromecánicas de sus sistemas móviles deterrninan sus comportamientos. y limitaciones, así como el campo de aplicaciones para efectuar con ellos diversas clases de mediciones. En la Figura 1.1 se exhiben diversas escalas de instrumentos indicadores.

FIG. 1. 1. Escalas de indicadores de CC y CA: (A) escala lineal (CC) ; (B) escala cuadrática (CA) ; (C) cero central (CC) .

MECANISMOS INDICADORES

Debido a la gran variedad de configuraciones que adoptan los instrumentos indicadores, es esencial estar familiarizado con los más comunes y con sus especificaciones. Para transformar los efectos de la corriente o el voltaje (CC o CA) en el desplazamiento de una aguja indicadora, se emplean los más variados métodos. En los párrafos siguientes se analizan los principios en que, se basan los instrumentos indicadores más importantes.

Sistema D'Arsonval

En la Figura 1.2 puede apreciarse un sistema móvil de este tipo. Utiliza una bobina que termina en un par de resortes antagónicos en espiral. (Figura 1.3 A), a través de los cuales circula la corriente a medir. La bobina, o cuadro móvil, está dentro del campo magnético casi homogéneo que produce un imán permanente y se desplaza con un movimiento giratorio (Figura 1.3 B) . El ángulo de rotación es proporcional a la corriente que circula por la bobina. Una aguja, vinculada con el cuadro móvil, indica la posición de éste sobre una escala calibrada en términos de corriente o voltaje. Este mecanismo indicador sólo responde a la corriente continua y presenta una calibración casi lineal, como se aprecia en la Figura 1.1 A, El "shunt" magnético, que altera la intensidad del campo, se emplea para la calibración.

Fig. 1.2. Sistema indicador D'Arsonval.

Fig. 1 .3. Princípios del mecanismo D'Arsonval: (A) bobina con resorte a espiral y (B) movimiento rotativo.

Sistema electrodinámico o dinamométrico

El mecanismo dinamométrico representado en la Figura 1.4 es muy semejante al sistema D'Arsonval, pero en vez de utilizar un imán permanente emplea una segunda bobina a través de la cual circula la misma corriente que pasa por la bobina móvil (Figura 1.5).

Este tipo de mecanismo indicador puede utilizarse tanto para médiciones de CA como de CC, pero su escala tiene una calibración que sigue una ley cuadrática, como se representa en la Figura 1.1 B.

Fig. 1.4. Sistema dinamométrico.

Sistema de hierro móvil

Es el menos costoso de todos los indicadores de lectura directa. Su funcionamiento depende de la atracción o repulsión mutua entre dos segmentos de hierro dulce expuestos al campo magnético -de un solenoide recorrido por la corriente a medir (Figura 1. 6). El mecanismo puede díseñarse para medir CC o CA y sus características de calibración dependen de la forma y ubicación de los segmentos de hierro. Es un indicador particularmente apropiado para medir valor efectivo.

El mecanismo que se presenta en la Figura 1 -7 es, probablemente, el ejemplo más común de índícadores de hierro móvil. Una paleta fija (Figura 1.8) repele a otra móvil en una medida que depende de la corriente que circula por la bobina.

En instrumentos económicos, el resorte espiral que actúa como carga de retroceso de la aguja índicadora se reemplaza a veces por un imán permanente que actúa como fuerza opositora a la de deflexión. Puesto que estos instrumentos son muy sensibles a las deformaciones del campo magnético, producidas por masas cercanas de hierro o acero, deben estar bien blindados.

Sistema de hilo caliente

En estos indicadores el desplazamiento que indica el valor de la corriente, depende de la dilatación de un fino alambre de platino (que se calienta por la corriente que circula por él) . En la Figura 1. 9 se muestra su principio operativo. Se trata de un verdadero indicador de valor eficaz, que permite la medición de corrientes no sinusoidales, porque la deflexión que se obtiene depende del calor disipado (I²R) más que de la corriente (I) . Otra propiedad de este mecanismo indicador es la de que se lo puede aplicar en mediciones de corriente de alta frecuencia, debido a que su impedancia es prácticamente una resistencia óhmica pura y, en consecuencia, independiente de la frecuencia. La calibración de la escala sigue una ley cuadrática (Fig. 1-1 B) .

A diferencia de los anteriores indicadores, el electrostático sólo mide diferencia de potencial (voltaje) . Su funcionamiento se basa en la atracción o repulsión de las fuerzas que aparecen entre electrodos cargados con polaridades iguales u opuestas (Figura 1. 10) . Se lo emplea para la medición de elevados voltajes de CC o CA y la escala tiene una calibración alineal. Su característica más sobresaliente es la elevada impedancia de entrada.

Indicadores de termocupla

Un indicador de termocupla consiste en un elemento calefactor, una termocupla y un sistema D'Arsonval (galvanómetro), como puede apreciarse en la Figura 1. 11. La deflexión de un indicador termoeléctrico depende de la cantidad de energía que se transforma en calor; por consiguiente, indica valores eficaces, como sucede con el sistema de hilo caliente. En consecuencia, la calibración de un indicador de termocupla es alineal (Figura 1. 12), pero puede aplicárselo en mediciones de CC o CA. En este último caso puede tratarse de ondas sinusoidales o más complejas.