CRISTIAN QUISPE VENTURACDIGO: 12190027CURSO: LABORATORIO DE MEDICIONES ELECTRNICASTEMA: INFORME PREVIO DE INSTRUMENTOS DCPROFESOR: LITA

1. INTRODUCCIN

Nos vamos a ocupar de las mediciones destinadas a la determinacin de magnitudes elctricas, como ser: intensidad de corriente, tensin, potencia, resistencia, inductancia, capacidad, frecuencia, etc. Estas magnitudes pueden medirse con instrumentos que dan directamente el valor correspondiente, mediante una lectura clara y constante, mediante instrumentos que reciben el nombre de la magnitud a medir, como ser, ampermetro, voltmetro, vatmetro, etc. Dentro de los instrumentos nos encontramos con los analgicos, los cuales son de medicin directa, basndose la lectura en la posicin de una aguja sobre una escala adecuada y los digitales, en los cuales el instrumento por si lee el valor de la medicin y la misma aparece en un display.

2. MARCO TERICOEl equipo de medida es el conjunto de todos aquellos componentes con los que se realiza un mtodo de medida basado en un principio determinado. Cuando el equipo consta de una sola unidad, se le denomina instrumento de medida; sin embargo, tambin se designan como instrumento de medida a aquellas partes de un equipo que son determinantes para las propiedades de medicin (patrones de medida, transformadores de corriente, amplificadores). Los restantes componentes de un equipo de medida, que no tienen influencia en las propiedades de medicin, reciben el nombre de aparatos auxiliares o accesorios (fuentes de energa, elementos de ajuste, elementos de unin elctrica, amplificadores de valor cero, etc.)

Los elementos de una instalacin o equipo de medida que pueden ser identificados por la funcin que cumplen (transductores, detectores, elementos de transformaci6n y elaboracin, emisores) no siempre forman componentes propios de aparatos. Entre los elementos de un equipo se transmiten las llamadas seales de medida, que constituyen una medida de la magnitud, pero que pueden ser de naturaleza fsica diferente a la de esta ltima. Por ejemplo, fuerzas o torques, como medida de la corriente elctrica que pasa a travs de un sistema; corriente que entrega en su salida un amplificador, como medida de la tensin aplicada en su entrada; tensin de efecto Hall detectada en una placa conductora, como medida de la corriente que circula por ella, etc.

3. DESARROLLO DEL CUESTIONARIO PREVIOA. QU ES UN INSTRUMENTO DC? EN UN DIAGRAMA DE BLOQUES EXPLIQUE SUS CARACTERSTICAS.Son dispositivos que se usan para comparar magnitudes mediante un proceso de medicin. Las mediciones elctricas se realizan con aparatos especialmente diseados segn la naturaleza de la corriente; es decir, si es alterna, continua o pulsante. Los instrumentos se clasifican por los parmetros de voltaje, tensin e intensidad.

Caractersticas principales de los instrumentos DC

Consumo especfico: io, vo

Sensibilidad: si y sv

Resistencia interna: ra y rv

Clase de instrumento q (calidad)

Linealidad de la escala

Tipo de respuesta en el tiempo

B. EXPLIQUE EN QU CONSISTE EL MOVIMIENTO D ARSONVAL; VENTAJAS Y DESVENTAJAS.Los instrumentos de imn permanente y bobina mvil (I.P.B.M.), conocidos tambin como tipo Darsonval, son los ms usados en medidas de corriente continua, como voltmetros y ampermetros; se caracterizan por ser fcilmente transportables, su calibracin es casi permanente, y su uso es sencillo (ventajas).El instrumento se compone de una bobina mvil formada por un gran nmero de espiras de alambre muy delgado, la que puede girar dentro del entrehierro de un imn permanente. La suspensin de este sistema mvil es, generalmente, de eje y dos descansos. Cuando la bobina es recorrida por una corriente, se produce sobre ella un torque deflectante que tiende a hacerla girar en contra de un torque resistente que se obtiene usualmente por torsin de un resorte espiral. Entonces puede suponerse que el torque resistente es proporcional al ngulo de torsin del resorte; en la prctica, los resortes espirales suelen aprovecharse para conducir la corriente a travs de la bobina mvil.Tanto los ampermetros como los voltmetros de corriente continua de I.P.B.M. son instrumentos indicadores de corriente porque su deflexin depende de la corriente que circula por la bobina mvil. Como los resortes de retencin sirven para conducir la corriente que pasa por la bobina, la capacidad de corriente de stos puede llegar a imponer un lmite para la corriente de la bobina; ese lmite corresponde a aquella corriente que puede circular por los resortes sin incrementar apreciablemente su temperatura debido a la disipacin de potencia i2 R ya que un consumo elevado significa una alteracin excesiva del circuito bajo medicin, y tambin una alteracin mecnica de los resortes. Para obtener rangos de corrientes elevadas en ampermetros (por sobre 20 mA) el elemento mvil (bobina + resortes) es conectado internamente en paralelo con un shunt de muy baja resistencia, por el que se deriva la mayor parte de la corriente que pasa a travs del instrumento.

Instrumento de imn permanente y bobina mvilSlo en los microampermetros y miliampermetros de rangos no mayores que 20 mA toda la corriente circula a travs de la bobina mvil. En los voltmetros, cualquiera sea su rango, la bobina mvil se conecta en serie con una resistencia interna alta, la que tiene por objeto limitar la magnitud de la corriente que circula por la bobina. En los ampermetros y en los voltmetros el respectivo mecanismo de limitacin de corriente por la bobina tiene tambin por efecto minimizar la alteracin que introduce el instrumento en el circuito al que se encuentra conectado. El instrumento tiene otras desventajas. El consumo de potencia es generalmente mayor que con los instrumentos de bobina mvil. Las lecturas son ms fcilmente afectadas por los campos magnticos de origen externo, excepto que la bobina tenga una pantalla magntica. Hay tambin un efecto de histresis en las piezas de hierro, que hace que las lecturas del instrumento sean ms bajas o ms altas, dependiendo de si la corriente aumenta o disminuye. Este efecto es pequeo si las piezas de hierro se hacen de acero al silicio o de una aleacin de hierro- nquel.C. EXPLIQUE SOBRE EL COMPORTAMIENTO DINMICO DEL GALVANMETROCuando hablamos de respuestas como: Velocidad y amortiguamiento nos estamos refiriendo que para tomar estas consideraciones debemos interrumpir la corriente aplicada, para que la bobina regrese a su posicin cero. Si aplicamos otra vez corriente y la quitamos estaremos provocando un patrn de respuesta del dispositivo en donde podemos guiarnos para medir las otras variables. Estas variables que pueden caracterizar el movimiento de la bobina por el campo magntico es: Momento de inercia (movimiento de la bobina sobre el eje de rotacin), Torque (el opuesto por la suspensin de la bobina).Estos movimientos pueden ser caracterizados por las ecuaciones segn su Angulo de deflexin: Sobreamortiguamiento Subamortiguamiento. Amortiguamiento Crtico.Este amortiguamiento se genera debido a los medios mecnicos y electromagnticos. El mecnico se representa en la resistencia del aire en la bobina, la friccin o roce entre los cojinetes y los resortes de suspensin. El electromagntico es debido al campo magntico de los imanes al paso de la corriente. Ambos mecanismos tratan de impedir el movimiento para llegar a una posicin de equilibrio.

D. QUE ES SENSIBILIDAD, CLASES (DE I, DE V Y DE ).SENSIBILIDAD:Mnima energa requerida para desplazar la aguja a escala completa.Mnima cantidad de intensidad de corriente que producir un desplazamiento de una unidad de longitudUna mnima cantidad de I o V detectada por el ampermetro o el voltmetro SI = L (mm)/A , Sv = L (mm) / mV S = /V , S = 1 / IoSensibilidad del voltmetro: inversa de la corriente mxima de deflexin. Ejemplo:Resistencia total del voltmetro Rt= 600 K y la I= 1 mAResistencia total del voltmetro Rt = 300 K y la I= 1 mAResistencia total del voltmetro Rt = 60 K y la I= 1 mA SV = Rv/escala Luego: Sv1 = Sv2 = Sv3 = 1000 /VE. EXPLIQUE EL PROCEDIMIENTO DEL DISEO DE UNA RESISTENCIA SHUNT PARA:Ampermetro Se dijo anteriormente que el alcance de todo instrumento puede ser ampliado. En el caso del ampermetro se emplea, a tal fin, un dispositivo llamado shunt (en ingls, derivacin). Este permite que slo atraviese la bobina mvil del instrumento, aquella corriente que el mismo puede tolerar.Un shunt est conformado por una resistencia de precisin de valor hmico menor que el presentado por la bobina mvil del instrumento, permitiendo, de esta forma, que la otra porcin de corriente no tolerada, pase a travs de l.Las caractersticas del shunt dependen del rango de medida que se necesite y que viene determinado en la escala del ampermetro, por lo tanto, para cambiar la escala de medida de un instrumento, bastara cambiar el shunt ya que la bobina sera la misma.

VoltmetroEl procedimiento de variar la escala de medicin de dicho instrumento es colocndole o cambindole el valor de la resistencia Rm por otro de mayor Ohmios, en este caso.

F. EXPLIQUE EN QU CONSISTE EL EFECTO DE CARGA Y LA FORMA DE EVITARLO PARA: VOLTMETRO Y AMPERMETROEn voltmetro:El efecto de carga tiene que ver con el error en la medicin de un determinado parmetro cuando se emplea un determinado instrumento que modifica el sistema a medir. Ejemplos clsicos son las impedancias internas de los equipos electrnicos, as como una resistencia en paralelo cuando se mide con un voltmetro.Un caso particular del efecto de carga es el anlisis de la regulacin de una fuente:Elefecto de carga, tambin conocido comoregulacin, es la prdida de tensin a medida que disminuye la carga; este efecto viene dado por la relacin:

Donde: : Tensin o voltaje de salida de la fuente. : Tensin o voltaje en la carga. : Resistencia interna de la fuente. : Resistencia de carga.En ampermetro:El movimiento de Darsonval, idealmente provoca una deflexin de la aguja proporcional a la intensidad que circula por la bobina, sin ninguna prdida de energa. Pero como es lgico, esto no es lo que ocurre realmente ya que las bobinas del medidor as como los conductores de conexin al circuito presentan una cierta resistencia que alteran el valor de la corriente a medir. Este error por carga, es posible modelarlo mediante una resistencia Rm en serie con el medidor ideal y as poder conocer la resistencia mxima permisible que provoque que el ampermetro tenga un efecto insignificante en el circuito.G. DESCRIBA LOS SIGUIENTES MTODOS DE MEDIDA: Media deflexinMtodo de deflexinEn el primer mtodo, la deflexin que sucede en la aguja del instrumento da directamente la medida. Por ejemplo: Supongamos que tenemos el circuito mostrado en la Fig. 1, y para medir la corriente que circula por l introducimos un ampermetro, como se indica en la Fig. 2.La lectura del instrumento es la mostrada en la Fig. 3. El instrumento ha deflectado tres divisiones de las diez que tiene, y como sabemos que cada una de ellas corresponde a 1 mA, podemos concluir que la corriente que circula por el circuito es de 3 mA.

CeroEn el mtodo de cero, la indicacin nula o cero del instrumento sensor lleva a determinar la incgnita que se busca a partir de otras condiciones conocidas. Esto lo podemos ver ms claro con un ejemplo: Hay un circuito especial denominado puente de Wheatstone Cuando se cumple que R1/R2= R3/R4 el galvanmetro G indica cero corriente. Basndonos en esta propiedad, podemos medir resistencias utilizando el arreglo de la Fig. 4b. La resistencia incgnita vamos a ponerla en R1. En R2 vamos a poner una resistencia variable, mientras que R3 y R4 van a ser resistencias fijas.

Despejando R1 de la frmula: R1= (R3/ R4)* R2Como R3 y R4 son constantes R1 = K R2Donde K es una constante conocida. Para medir una resistencia incgnita se coloca dicha resistencia en la posicin R1 y se vara R2 hasta obtener una lectura de cero en el galvanmetro. En ese momento se cumple la ecuacin indicada anteriormente, por lo que el valor de R1 ser el de R2 (que lo conocemos) multiplicado por la constante K.La diferencia fundamental entre el mtodo de deflexin y el de deteccin de cero es que en el primero es necesario que circule una corriente por el instrumento para que se produzca la deflexin y podamos realizar la medida, por lo que la introduccin del instrumento altera el circuito original, mientras que con el mtodo de deteccin de cero, la cantidad a medir se determina cuando la indicacin en el instrumento es nula, es decir, cuando no circula corriente por l, por lo que las condiciones del circuito no se ven alteradas en el momento de realizar la medicin. Debido a lo anterior, los mtodos de deteccin de cero pueden ofrecer mayor exactitud que los de deflexin, pero estos ltimos permiten realizar la medicin mucho ms rpidamente y por lo tanto son de mayor utilidad cuando la exactitud requerida no es muy alta.

DiferencialEste mtodo se utiliza cuando se quiere medir la variacin de un parmetro con respecto a un valor inicial. En primer lugar este valor inicial se ajusta con respecto a una referencia estable, de forma que el instrumento sensor indique cero. Cualquier variacin de la incgnita puede determinarse mediante la indicacin del instrumento sensor. Podemos esquematizar este mtodo como se indica en la Fig. 8a:

Veamos un ejemplo: Anteriormente vimos el funcionamiento del puente de Wheatstone para medir resistencias. Supongamos ahora que la resistencia incgnita tiene unas caractersticas muy especiales; su valor vara linealmente con la temperatura. El circuito sera el mostrado en la Fig. 8b:

Rx es la resistencia incgnita variable con la temperatura, R2 es la resistencia patrn y el galvanmetro G es el instrumento sensor. En primer lugar, para una cierta temperatura del local donde estamos trabajando, ajustamos R2 hasta conseguir una lectura de cero en el galvanmetro. Si posteriormente la temperatura aumenta, variar el valor de Rx, por lo que el puente se desbalancear y la aguja del galvanmetro sufrir una deflexin que est relacionada con la variacin de temperatura que haya ocurrido. La denominacin diferencial se debe precisamente a que con este mtodo se miden variaciones, y no cantidades absolutas.

H. EXPLICAR Y ANALIZAR EL FUNCIONAMIENTO DEL PUENTE WHEATSTONE (PUENTE RESISTIVO)Es un instrumento de gran precisin que puede operar en corriente continua o altema y permite la medida tanto de resistencias hmicas como de sus equivalentes en circuitos de comente altema en los que existen otros elementos como bobinas o condensadores (impedancias).FuncionamientoPara determinar el valor de una resistencia elctrica bastara con colocar entre sus extremos una diferencia de potencial (V) y medir la intensidad que pasa por ella (I), pues de acuerdo con la ley de Ohm, R=V/I. Sin embargo, a menudo la resistencia de un conductor no se mantiene constante -variando, por ejemplo, con la temperatura y su medida precisa no es tan fcil. Evidentemente, la sensibilidad del puente de Wheatstone depende de los elementos que lo componen, pero es fcil que permita apreciar valores de resistencias con dcimas de ohmio.

MedicinCuando el puente se encuentra en equilibrio: R1 = R2 y Rx = R3 de donde R1 / Rx = R2 / R3. En este caso la diferencia de potencial (la tensin) es de cero "0" voltios entre los puntos A y B, donde se ha colocado un ampermetro, que muestra que no pasa corriente entre los puntos A y B (0 amperios). Cuando Rx = R3, VAB = 0 voltios y la corriente = 0 amperios. Si no se conoce el valor de Rx, se debe equilibrar el puente variando el valor de R3. Cuando se haya conseguido el equilibrio, Rx ser igual a R3 (Rx = R3). R3 debe ser una resistencia variable con una cartula o medio para obtener valores muy precisos.Usos: Muchos instrumentos llevan un puente de Wheatstone incorporado, como por ejemplo medidores de presin (manmetros) en tecnologa de vaco, circuitos resonantes (LCR) para detectar fenmenos como la resonancia paramagntica, etc.4. CONCLUSIONES En un instrumento la precisin depende de cuantas subdivisiones tenga una determinada escala.En las mediciones analgicas se representa y registra en forma continua cualquier valor de la magnitud de medida, dentro de un cierto rango previsto de antemano. Por lo tanto, la seal o indicacin de medida puede presentar cualquier valor que est comprendido dentro del rango de seales que corresponde al de medida.

5. BIBLIOGRAFA http://www.ecured.cu/ www.labc.usb.ve/