Galvanometro
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Il galvanometro è uno strumento che traduce una corrente elettrica in una torsione meccanica.
È usato come amperometro ad alta sensibilità, come servomeccanismo di posizionamento e in strumenti di registrazione.
Il nome deriva da quello di Luigi Galvani, e molte delle prime applicazioni si devono a William Thomson.
In molte applicazioni il galvanometro è sostituito da strumenti di misura digitali, basati sul convertitore analogico-digitale.
[modifica] Strumento di misura
L'uso più comune del galvanometro è come strumento di misura o come rilevatore di corrente continua. Il dispositivo è costituito da una bobina mobile che può parzialmente ruotare all'interno di un campo magnetico, solidale con una lancetta indicatrice sovrapposta ad una scala graduata. Una molla tiene la bobina in posizione zero. Quando una corrente fluisce nelle spire, il solenoide genera un campo magnetico, che opponendosi a quello esterno produce una forza che fa ruotare la bobina e quindi l'ago indicatore. La molla contrasta la rotazione, con il risultato che l'angolo di deviazione è proporzionale all'intensità della corrente.
In alcuni strumenti la funzione della molla è svolta da un pezzo di ferro su cui agisce il campo magnetico. Nel sistema è inoltre presente un sistema di smorzamento delle oscillazioni meccaniche, in modo che l'indicatore si stabilizzi rapidamente sulla posizione finale.
La sensibilità dello strumento è indicativamente 100 µA a fondo scala, con una caduta di tensione ai suoi capi di 50 mV alla massima corrente. Applicando una resistenza in parallelo allo strumento una resistenza di shunt, è possibile aumentare indefinitamente il fondo scala di misura dividendo la corrente.
Conoscendo con precisione la resistenza interna dello strumento è possibile usarlo come voltmetro, estendendone il campo di misura semplicemente mettendolo in serie ad una resistenza. La resistenza interna e quella in serie costituiscono un partitore di tensione, per cui il rapporto tra la tensione ai capi del galvanometro e la tensione ai capi del sistema equivale al rapporto tra la resistenza dello strumento e la resistenza totale.
Il galvanometro viene usato come rivelatore di corrente nel sistema di misura della tensione a potenziometro.
La scala di lettura dei galvanometri può soffrire dell'errore di parallasse nella lettura, dovuto al fatto che l'utente, osservando la lancetta da punti di vista diversi, vede questa proiettarsi su un punto diverso della scala. Per prevenire questo problema, negli strumenti più precisi viene posto uno specchio lungo il percorso dell'indice che l'utente deve guardare da una posizione perfettamente verticale, tale per cui l'immagine riflessa dell'indice è nascosto dall'indice stesso.
Nei galvanometri ad altissima sensibilità la bobina mobile è sostenuta da un filo come in una bilancia di torsione ed è abbinata ad un piccolo specchio. Un fascio di luce viene così riflesso su uno schermo con un angolo dipendente dalla corrente. Aumentando la distanza dello schermo si possono apprezzare variazioni minime di segnale. Un sistema di questo tipo era usato nei ricevitori telegrafici posti all'estremità dei primi cavi sottomarini transatlantici. Il raggio di luce può anche essere proiettato ad impressionare una pellicola fotografica in movimento, che registra così le variazioni del segnale. Il sistema è chiamato oscillografo.
[modifica] Registratori
Il galvanometro può essere usato per muovere un pennino scrivente su un nastro di carta scorrevole, realizzando un registratore analogico, come il poligrafo usato per l'effettuazione dell'elettrocardiogramma e dell'elettroencefalogramma. La frequenza del segnale può arrivare a 100 Hz per una deflessione a fondo scala di diversi centimetri. In alcuni casi la potenza del galvanometro è tale da muovere i pennini inchiostrati a contatto con la carta; in altri casi (registratori Rustrak) l'impressione del segno sulla carta avviene per punti, la penna è premuta temporaneamente quando il galvanometro è fermo, in modo che la potenza necessaria sia molto limitata. Un altro sistema di scrittura usa una punta riscaldata che lascia una traccia su una carta termosensibile.
[modifica] Servomeccanismi per laser
Un galvanometro in grado di muovere uno specchio è usato nei sistemi laser per il puntamento del fascio. Si tratta in genere di galvanometri di elevata potenza, facenti parte di un servosistema retroazionato, con risposta di frequenza che può arrivare ad 1 kHz.
