PUENTES DE MEDICIONINSTRUMENTACIÓN IRUBBER PACHON 161002324WILLIAM RUBIO 161002331FCBIINGENIERÍA ELECTRÓNICAUNIVERSIDAD DE LOS LLANOS

TIPOS DE PUENTES DE MEDICIÓNPUENTES DE MEDICIÓN EN DC

• PUENTE DE WHEASTONE A. CIRCUITO Y ANALISIS EN EQUILIBRIO• PUENTE DE THOMPSON KELVIN• PUENTE DOBLE DE KELVIN

PUENTES DE MEDICIÓN EN AC• PUENTE DE MAXWELL• PUENTE DE ANDERSON• PUENTE DE HAY• PUENTE DE SHERING• PUENTE DE WEIN• ERROR• BIBLIOGRAFIA

PUENTE DE WHEASTONE• También llamado puente de hilo, es un instrumento de gran precisión, consiste en un circuito muy sensitivo para medir una resistencia. Descrito inicialmente en 1833 por Samuel Hunter Crhistie, pero fue Sr Charles Wheastone quien le dio muchos usos en 1843 al descubrirlo.• Algunos de los usos mas comunes son: medir el valor de alguna resistencia, aplicaciones en la industria como sensores de temperatura, medidores de precisión (manómetros), para detectar roturas o fallas en la línea de transmisión en los sistemas de distribución de energía eléctrica. En general para dispositivos en donde el valor de la magnitud a medir varia y se puede expresar la misma mediante una variación de impedancia.

• Se emplea en mediciones de precisión desde 1 Ω hasta varios MΩ.• Opera con alimentación de voltaje DC.• Es un circuito que tiene 4 ramas resistivas.• El puente nos entrega un voltaje diferencial de salida.• Mide el valor de una resistencia desconocida utilizando patrones que sirven para ajustar a cero, cuando esto sucede se dice que está en equilibrio el puente.• Necesita un detector de cero, como lo es un galvanómetro, el cual variará hasta que se encuentre en equilibrio (en “0”) por la resistencia variable que conforma el puente. (también puede usarse un voltímetro). Debido a este equilibrio se cumple que:

a. I1R1=I3R3Estando en equilibriob. I1=I2c. I3=I4=

Rx=R4Combinando a,b,c se obtiene:

R1Rx=R3R2Rx=R2

R2 se denomina rama patrón, R3 y R1 ramas de relación .

• Para conocer la diferencia de potencial Vm, se tiene que: Vm=Va-VbVm=

Vm= V[ - ]Para la medición de resistencias muy altas se requiere voltajes altos. La corriente de fuga se elimina mediante algún circuito de protección, por medio de un alambre que intercepta la corriente de la misma y la regresa a la batería.

PUENTE DE THOMPSON KELVIN• Es una modificación del puente de Wheastone, utiliza como elementos de comparación resistencias de un valor muy bajo.• La medida exacta de resistencias de menores a 1 Ω presenta varios problemas que no aparecen con altas resistencias. Uno de los mas significativos se trata dela resistencia propia de los cables de conexión que no puede despreciarse cuando se trabaja con resistencias bajas.

• De la figura anterior Ry representa la resistencia del alambre de conexión de R3 a Rx. Son posibles dos conexiones del galvanómetro, en el punto n o en el punto m.

• Cuando este se conecta en el punto m, la Ry del alambre de conexión se suma a la desconocida Rx resultando una indicación por encima de Rx. Cuando la conexión se hace en el punto n, Ry se suma con la rama de R3 y Rx será menor , porque el valor real de R3 es más alto que su valor nominal debido a la resistencia Ry.• Cuando se conecta el galvanómetro en el punto p entre m y n, de tal forma que la razón de la resistencia de n a p y de m a p iguale la razón de las resistencias R1 y R2, entonces:

a. La ecuación de equilibrio del puente de Kelvin es:

b. Sustituyendo a en b se tiene que :

PUENTE DOBLE DE KELVIN• Es una variación del puente de Kelvin convencional, este contiene un segundo juego de ramas marcadas a y b en el diagrama, se conectan al galvanómetro en el punto p con el potencial apropiado entre m y n, lo que elimina el efecto de la resistencia Ry.• La relación de la resistencia de a y b debe ser la misma que la de R1 con R2.

El sistema estará en equilibrio cuando el potencial en k sea igual al potencial en p , o cuando:Ekl=Eimp , donde:

Ekl =

Eimp =))Resolviendo Rx e igualando Ekl y Eimp de la siguiente manera:

R3+Rx +=+R3+Rx = ()

Acoplando en forma mecánica a con R1 y b con R2, se logra medir resistencias desde 1 hasta aproximadamente 10*10-6

PUENTE DE MAXWELL• Originalmente J.C Maxwell desarrollo el PWM con propósitos balísticos, el cual fue adaptado por M. Wien para realizar mediciones de corriente alterna, en particular para medir una inductancia desconocida en términos de una capacitancia y dos resistencias.• El circuito básico del PWM se muestra a continuación:

• Su balance se logra haciendo variar R1 y C hasta que la magnitud de fase de las tensiones existentes den los puntos A y B sea la misma. Bajo esta condición el valor del inductor Lx y su resistencia interna Rx quedan determinados conforme a las siguientes ecuaciones:

PUENTE DE ANDERSON• Una forma modificada del puente de Maxwell utilizada para la medida de inductancias en términos de capacitancia y resistencia. El puente posee una resistencia adicional R5 como se muestra a continuación:

• Las condiciones de equilibrio son independientes de la frecuencia y son las siguientes:

• Este puente presenta la ventaja de que ambas condiciones son independientes.

PUENTE DE HAY• Es un circuito que se utiliza generalmente para la medida de inductancias en términos de capacitancia, resistencia y frecuencia. Se diferencia del puente de Maxwell en que el condensador se dispone en seria con su resistencia asociada, como se indica a continuación:

• Las condiciones de equilibrio son:

PUENTE DE SCHERING• Este tipo de puente se usa mucho para medir capacidad y el factor de potencia de los capacitores. Se le puede considerar como una modificación del puente de relación de resistencias en la que la resistencia de perdida R4 del capacitor que se ensaya C4 se equilibra por el capacitor variable C3, mas bien que con el patrón de capacidad C1.

• El Q del capacitor en ensayo queda determinado por la frecuencia y el valor de la capacidad C3 que se necesita para lograr el equilibrio. En consecuencia para una frecuencia dada ella escala del C3 puede calibrarse en valores de D=1/Q del capacitor ensayado. La precisión con que se mide D es muy buena aun cuando la magnitud es pequeña.

PUENTE DE WEIN• Es un puente de medición con alimentación AC.• Una de sus ramas consta de una resistencia y una capacitancia en serie, seguida de una resistencia y una capacitancia en paralelo, las otras dos ramas son solo resistivas.• Se usa para medir capacitancias en términos de resistencia y de frecuencia.

• Para que el mismo se encuentre en equilibrio se tiene que cumplir que:-C1*C2=

Las expresiones para C1 Y C2 son: C2=

ERROR• En el caso del Puente de Wheastone la principal fuente de error se encuentra en los errores límites de las tres resistencias.• Sensibilidad insuficiente en el detector de cero.• Cambios en la resistencia de las ramas del puente debido a efectos de calentamiento por la corriente atravez de las resistencias.• Las FEM térmicas en el circuito del puente o en el circuito del galvanómetro pueden causar problemas en la medición de resistencias de bajo valor.• Los errores debidos a la resistencia de los contactos y terminales exteriores al circuito (estos errores se pueden reducir usando el Puente de Kelvin).

BIBLIOGRAFIA

• http://electroraggio.com/fs_files/user_img/mediciones/kelvin.pdf• http://www.sapiensman.com/electrotecnia/problemas11-A.• http://www.frm.utn.edu.ar/medidase1/practicos/puentes_corriente_alterna.pdf