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El osciloscopio es una de las herramientas más útiles en el repertorio de ingenieros o aficionados: toma mediciones de voltaje y las muestra en forma de onda a lo largo del tiempo para transmitir información sobre la frecuencia, la amplitud y el ruido con solo un vistazo.

Encontrado en casi todos los talleres o laboratorios donde se usan los electrones, muchos pueden dar por sentado todo lo que ocurrió para que el osciloscopio exista. El viaje es interesante, y llevó a la culminación de muchos descubrimientos accidentales y observaciones extrañas.

Aquí está la segunda parte de una serie de la historia del osciloscopio, que cubre cómo el enlace entre el magnetismo y la electricidad conduce al galvanómetro electromecánico, y las primeras formas de onda registradas.

El vínculo entre el magnetismo y la electricidad

En la parte 1, aprendimos que las patas de rana podrían usarse para detectar la creación y la ruptura de una corriente eléctrica, lo que permite nuevas perspectivas en los sistemas eléctricos. Sin embargo, esto aún estaba muy lejos de la capacidad de capturar completamente una forma de onda y era solo la forma más rudimentaria de mediciones eléctricas.

El siguiente paso hacia la eventual invención del osciloscopio es el oscilograma dibujado a mano. Pero, antes de esto, el galvanómetro electromecánico tuvo que hacer su debut. Esto fue posible una vez que Hans Christian Ørsted, físico danés, describió la relación entre la electricidad y el magnetismo en 1820. Ørsted hizo este descubrimiento después de notar que una aguja de la brújula se movía cuando se colocaba al lado de un cable que transportaba una corriente. André-Marie Ampére, un físico francés, propondría el modelo matemático de esta relación. Esta es una característica esencial del galvanómetro, que puede proporcionar una medición de corriente basada en la corriente que corre a través de una bobina con una constante electromagnética conocida.

La regla de la mano derecha hace un buen trabajo al explicar las observaciones de Oersted. Imagen cortesía de la Academia Khan.

Los galvanómetros electromecánicos serían esenciales para el desarrollo de los sistemas de telecomunicaciones, incluidos los cables telegráficos transatlánticos que conectaron América del Norte con Europa, y las primeras observaciones de mediciones eléctricas desde el cerebro y el corazón.

Oscilogramas: Generación de forma de onda manual

Con el galvanómetro, fue posible dibujar a mano formas de onda eléctricas tomando medidas de la corriente alrededor de un rotor mediante un contacto, el ángulo con respecto al eje del rotor, y trazando la medición de la corriente o el voltaje. Inicialmente, tanto la rotación del contacto como la representación gráfica de los valores se hacían a mano, lo que no solo requería mucho tiempo y era tedioso, sino bastante impreciso. El científico francés, Jules François Joubert, desarrollaría un método que automatizaba la rotación de contactos, lo que facilitaba la carga de trabajo de las imágenes de formas de onda, pero seguía siendo impreciso.

El sistema automatizado de Joubert. Imagen del dominio público, que aparece por primera vez en Hawkins Electrical Guide, Volume 6, 1917.

Oscilógrafos electromecánicos: automatización de la generación de formas de onda

El primer generador de forma de onda completamente automatizado fue inventado por Édouard Hospitalier, ingeniero francés, en 1902. Conocido como el Hospitalier Ondograph, el dispositivo registraba una forma de onda al mover una pluma a través de un tambor de papel, en reacción a las mediciones de un galvanómetro. La carga que se registra se alimenta a un condensador, que se descarga al galvanómetro. A lo largo de muchas mediciones sucesivas, se tomaría un promedio para crear la forma de onda general.

El ondógrafo hospitalario. Imagen del dominio público, que aparece por primera vez en Hawkins Electrical Guide, Volume 6, 1917.

Todavía estaba lejos de estar cerca de una medición en tiempo real de una forma de onda, pero mejoró la capacidad de recopilar estos datos de manera significativa. El Hospitalier Ondograph también estaba limitado por sus componentes mecánicos que solo podían responder efectivamente a ciertas frecuencias.

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Como resumen, el modelo matemático del enlace entre el magnetismo y la electricidad abrió el camino hacia el galvanómetro electromecánico, lo que proporciona un método más preciso para medir la corriente. Esto abrió el camino a las primeras formas de onda registradas, dibujadas a mano a través de tediosas medidas. Cualquier cosa que pueda automatizarse eventualmente lo es, y en la década de 1900 se inventó el primer generador automático de formas de onda que utiliza un bolígrafo en un tambor de papel para registrar las mediciones de forma de onda.

En la parte 3, cubriremos cómo la invención del tubo de rayos catódicos mejoró la generación de formas de onda, la progresión al osciloscopio moderno y el contacto con los desarrollos más recientes del osciloscopio.