¿Qué son los instrumentos analógicos su clasificación y principios de funcionamiento?

Definición de Instrumentos Analógicos

Un instrumento analógico se define como un dispositivo cuya salida es una función continua del tiempo, manteniendo una relación fija con la entrada. Las cantidades físicas como el voltaje, la corriente, la potencia y la energía se miden utilizando instrumentos analógicos. La mayoría de los instrumentos analógicos utilizan un puntero o un dial para indicar la magnitud de la cantidad medida.

Clasificación de Instrumentos Analógicos

La clasificación de los instrumentos analógicos se basa en el tipo de cantidad física que miden. Por ejemplo, un instrumento utilizado para medir la corriente se llama amperímetro, mientras que un voltímetro mide el voltaje. Un vatímetro y un frecuencímetro se utilizan para medir la potencia y la frecuencia, respectivamente.

Clasificación de Instrumentos Analógicos

Los instrumentos analógicos pueden clasificarse según el tipo de corriente que miden, dando lugar a tres categorías principales:

• Instrumentos Analógicos de Corriente Directa (CD)

• Instrumentos Analógicos de Corriente Alterna (CA)

• Instrumentos para Corriente Directa y Alterna

También pueden clasificarse por cómo presentan la cantidad medida, incluyendo:

1. Instrumentos Indicadores

Estos instrumentos muestran la magnitud de la cantidad medida utilizando un dial y un puntero. Ejemplos incluyen amperímetros y voltímetros. Se dividen aún más en:

• Instrumentos Electromecánicos

• Instrumentos Electrónicos

2. Instrumentos Registradores

Estos proporcionan lecturas continuas durante un período especificado, con las variaciones de la cantidad registradas en papel.

3. Instrumentos Integradores

Estos miden la suma total de una cantidad eléctrica durante un período de tiempo determinado.

Otra clasificación se basa en el método utilizado para comparar la cantidad medida:

• Instrumentos de Medida Directa
  Estos convierten directamente el measurand en energía para activar el dispositivo, permitiendo la medición directa de cantidades desconocidas. Ejemplos incluyen amperímetros, voltímetros, vatímetros y contadores de energía.

• Instrumentos de Comparación
  Estos determinan cantidades desconocidas comparándolas con valores estándar. Los puentes de CA y CD son ejemplos típicos.

Los instrumentos analógicos también pueden clasificarse según sus niveles de precisión.

Principios de Funcionamiento

Los instrumentos analógicos pueden categorizarse por sus principios de funcionamiento, con muchos basándose en los siguientes efectos:

Efecto Magnético

Cuando la corriente fluye a través de un conductor, induce un campo magnético alrededor del conductor. Por ejemplo, si el conductor está enrollado, los campos magnéticos combinados de las vueltas del bobinado actúan como un imán imaginario.

Efecto Térmico

Cuando la corriente medida pasa a través de elementos calentadores, aumenta su temperatura. Un termopar adjunto a estos elementos convierte este cambio de temperatura en una fuerza electromotriz (fem). Esta conversión de corriente a fem a través de la temperatura se conoce como el efecto térmico.

Efecto Electrostático

La fuerza electrostática actúa entre dos placas cargadas, causando el desplazamiento de una placa. Los instrumentos que operan sobre este principio se llaman dispositivos electrostáticos.

Efecto de Inducción

Un disco conductor no magnético colocado en un campo magnético (inducido por un electroimán excitado por corriente alterna) genera una fuerza electromotriz (fem). Esta fem induce corriente en el disco, y la interacción entre la corriente inducida y el campo magnético hace que el disco se mueva. Este efecto se utiliza principalmente en instrumentos de tipo inducción.

Efecto Hall

Cuando un material lleva corriente eléctrica en presencia de un campo magnético transversal, se genera un voltaje entre los dos bordes del conductor. La magnitud de este voltaje depende de la corriente, la densidad de flujo magnético y las propiedades del material del conductor.