Tema Nº4Escalas

TIPOS DE ESCALAS....................................................................................................MEDIDAS ELECTRÓNICAS 1

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U.T.N. regional Paraná - Medidas Electrónicas 1 - Unidad temática 4 - Ing. José M. Triano- Año 2011

UNIDAD TEMÁTICA Nº 2 y 4: Tema: Escalas de Instrumentos Electrodinámicos

Tipos de Escalas:

Los instrumentos electrodinámicos son básicamente medidores de corriente y por lo tanto sus

escalas se hacen para leer corriente en micro amperes, miliamperes o amperes. A veces pueden

necesitarse varias escalas a un mismo tiempo de acuerdo con los rangos elegidos las divisiones

de escalas en múltiplos siguen una secuencia que puede ser 1, 3, 15 ó 1, 5, 10, múltiplos de 3 y

5 respectivamente, la escala logarítmica se usa para medir decibeles, que es una función

logarítmica

Existen además otras clases de escalas para la medición de resistencia, son las llamadas escalas

no lineales, cuyas divisiones en los extremos no tiene la misma longitud.

Otras escalas resultan no lineales, como las de baja tensión en un instrumento, debido a la

característica no lineal de los diodos. Todas las escalas ilustradas abarcan un ángulo total de solo

90º (ver Fig 1.-)

Fig. Nº 1. - Tipos de escalas.-


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Confección de las escalas para Instrumentos: Uno de los problemas más complicados en la construcción del multímetro propio es hacer que

los rangos se ajusten a las escalas disponibles. La confección o la modificación de escalas en un

instrumento es un trabajo por' demás tedioso y dificultoso.

Observando la escala, es posible determinar si se trata, de una escala de ohms tipo serie,

derivación o potenciométrica, recordando que la escala serie se comprime en ambos extremos, que

la escala derivación tiene el punto de cero a la izquierda y que la escala potenciométrica está

comprimida solamente sobre el extremo izquierdo (y tiene el cero a la derecha al igual que la

escala serie).

De este modo, si usted encuentra un instrumento que ya posee una escala de ohms, trate de que

los rangos de resistencia se ajusten a la escala más bien que, al revés. Esto no es tan difícil como

parece; en una escala potenciométrica serie, o derivación, el punto medio indica la resistencia del

circuito del instrumento.


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Si se tiene la necesidad de hacer nuevas escalas, hay varias, maneras de llevar a cabo la tarea pero

sólo unas pocas son buenas.

Si se tiene una escala que debe calibrarse especialmente, constrúyase una curva de calibración y

luego con la misma dibújese una escala cuyo tamaño sea varias veces mayor que el del producto

final.

Una escala de gran tamaño es fácil de dibujar y cuando se la reduce fotográficamente, todos los

errores se reducen del mismo modo y lo propio ocurre con cualquier irregularidad en la escritura.

Esta es una forma muy buena de confeccionar cualquier escala si se recuerda que la aguja del

instrumento cubre un arco de 90º; naturalmente la escala es una parte de un círculo.

Otro método satisfactorio, utilizando la fotografía, recurre las escalas de otro instrumento o a las

ilustradas en un libro tal como éste. La fig. Nº 1 es una reproducción de varias escalas de

multímetros comerciales. Fotografíe la página y amplíe o reduzca cada escala al tamaño que se

requiera; a continuación, recorte las distintas escalas combinándolas y adhiriéndolas entre sí para

luego fotografiarlas nuevamente, después de lo cual pueden reproducirse en el tamaño apropiado

para el instrumento. Para la película puede usarse una de contraste Ortho o una comercial, con

revelador

Ohmetro tipo serie y derivación

Ohmetro tipo serie:

Una ventaja de este circuito es su simplicidad, su desventaja reside en que la escala de este

instrumento se comprime en ambos extremos.

Otra desventaja es el envejecimiento de la batería, si suponemos que se ajusta a cero con una

batería fresca y el instrumento posee un fondo de escala de 1 mA, y la batería usada es de 1,5 V.

sabemos que debe haber alrededor de 1.500 ohms en el circuito para obtener una deflexión de

plena escala.

A plena escala el instrumento drenará 1 mA. La resistencia requerida entonces es:

R = E / I = 1,5 V. / 0,001 A. = 1.500 ohms

Una resistencia desconocida de aproximadamente 1500 ohm daría entonces lugar a una

deflexión de media escala. Cuando la batería ha envejecido y suministra solamente 1,2 V.

ajustamos nuevamente para plena deflexión lo que requiere ahora sólo 1200 ohms en el circuito.

Luego, si medimos nuevamente un resistor de 1500 ohms, la lectura obtenida será bastante inferior

a la de media escala.

Consecuentemente, el Óhmetro serie puede calibrarse únicamente para una tensión particular de

la batería; en parte, aunque no enteramente, la caída de tensión se compensa por un aumento de la

resistencia interna de la batería. El óhmetro serie no es muy útil como instrumento accionado por

este medio. Si se lo provee de una fuente de alimentación para C.A. con rectificador y si se desea

conformarse con una escala comprimida, es posible hacer uso del mismo. En general, el óhmetro

serie no se emplea comercialmente.


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La siguiente configuración lógica del circuito sería un óhmetro derivación, tal como el que

aparece en la fig. Nº 2; utiliza el principio que se estudió al tratar los shunts para los medidores de

Fig. Nº 2. Disposición fundamental del circuito para un Multímetro

tipo derivación.

corriente. Cuando el instrumento se ajusta para deflexión de plena escala, cualquier resistencia

introducida en paralelo con el mismo reducirá la deflexión. Nótese la diferencia entre esta lectura

y la que corresponde al medidor en serie; en este último cuanto menor es la resistencia tanto más

pequeña es la reducción en la lectura del instrumento; en nuestro caso, cuanto más chica sea la

resistencia tanto más grande será la referida reducción de la lectura. Para el medidor en serie, el

punto de cero queda a la derecha mientras que para el medidor en derivación el mencionado punto

aparece a la izquierda.

El ohmetro en derivación es un instrumento útil para la medición de resistencias muy bajas

únicamente. La fig. Nº 3 muestra la diferencia en las dos escalas, la superior corresponde al

circuito en derivación, la inferior al circuito tipo serie. El óhmetro tipo derivación no es común en

los instrumentos comerciales o en los provistos bajo la forma de equipos para armar, pero a veces

lo emplean los aficionados y experimentadores para medir resistores de bajo valor.

El medidor en derivación tiene una seria desventaja; cuando, no se lo usa, el circuito del

instrumento permanece derivando la batería y provocando su descarga.

Veamos ahora el óhmetro del tipo potenciométrico cuyo circuito, es utilizado virtualmente por

todos los fabricantes de multímetros comerciales fig. Nº 4


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Fig. Nº 3. Esta ilustración muestra la diferencia entro las escalas Para el óhmetro serie y derivación.

La escala superior corresponde al tipo derivación y la inferior al tipo serio. El ohmetro derivación

resulta adecuado solamente para la medición de resistencias bajas y ambas escalas tienen zonas

comprimidas. Nótese que la posición de punto de cero es diferente para cada escala.

El instrumento y el potenciómetro de ajuste de cero se conectan sobre un resistor patrón; cuando

se cortocircuitan los terminales para llevar a cero la indicación, el instrumento, lee la tensión de la

batería que corresponde una vez más a la deflexión de plena escala. Cuando insertamos entre los

terminales una resistencia desconocida, el medidor deflectará menos puesto que la tensión

Fig. Nº 4. Esquema básico de un óhmetro tipo potenciométrico.

desarrollada sobre la resistencia patrón se verá reducida; esta última, será en efecto, una

proporción de la tensión de la batería, que depende del valor del resistor desconocido, y podemos

calibrar la escala en ohms de acuerdo con dicho valor.

Protección del Instrumento:

Debido a la delicadeza de la aguja y a la finura del alambre empleado en la bobina, es necesario

implementar algún tipo de protección para el instrumento. La protección mecánica no es tan fácil

de preverse, si se deja caer el instrumento, en cambio la eléctrica puede lograrse más

sencillamente. Lo habitual es incluir un fusible muy pequeño y de acción rápida que se quemaría

antes de que se produzca daño serio en el instrumento, se consiguen tan pequeños como 2 mA.

Además se previenen los excesos de tensión colocando en paralelo con la bobina móvil, dos

diodos de silicio en antiparalelo, de esta manera cualquier posible sobretensión se vea limitada al

valor de umbral del Si. (0,6 a 0,7 V.) Los diodos no afectan el funcionamiento normal del

instrumento, porque por lo gral., el consumo del instrumento como amperímetro no supera nunca

los 150 mV.

D1

D2

fusible rm.


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Fig. Nº 5- Protección de la B. M. -

Como se determina la R. interna.-

Se emplean métodos simples que utilizan una pila de 1,5 volts. , dos potenciómetros, uno Rs de

valor indicado en una tabla, según el instrumento de que se trate y el otro Rp con valor

aproximado a la resistencia que se supone posee el instrumento.-

Rango del instrumento Res. para deflexión a plena escala con 1,5 V.

20 uA. 75 k

50 uA. 30 k

100 uA. 15 k

200 uA. 7,5 k

500 uA. 3 k

1 mA. 1,5 k

2 mA 750

Rs + -

Instrumento

+ Rp

Cómo puedo medir el rango o alcance:

Para medir el rango de un instrumento se puede utilizar una pila de 1,5 V. y varias resistencias

de diferentes valores. Se comienza conectando en serie los de más alta resistencia hasta obtener

una deflexión cercana a la de plena escala.

Se debe cuidar la polaridad de la pila y la del instrumento. Un modo más simple es buscar un

potenciómetro de alto valor (10 k a 50 k ) y conectarlo en serie entre la pila y el instrumento

girando el cursor hasta obtener una deflexión de plena escala.

Rs Ipe

E= 1,5 v.

El galvanómetro de movimiento D’Arsonval responde al valor promedio o de corriente continua

de la corriente que circula por la B.M. Un galvanómetro conduce corriente en un sentido, si se lo

alimentara con una señal con semiciclos positivos y negativos, la aguja oscilará hacia uno y otro

lado. Para poder medir Corriente alterna con un movimiento de este tipo, hay que diseñar algunos

métodos para obtener un par unidireccional que no se invierta medio ciclo. Una forma es

rectificando la corriente alterna de manera que la aguja deflexione con este valor de corriente.-


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Para poder medir una C.A. es utilizar un rectificador y usar un instrumento de C.C. que indique

el valor de C.A. rectificada. Este método es muy útil pues un movimiento de C.C. es mucho más

sensible que otro electrodinámico o de hierro móvil. Los diodos de Ge tienen un voltaje de pico

inverso de 300 (PIV) y un régimen de corriente de 100 mA. aproximadamente, los de Si tienen un

voltaje de pico inverso de 1.000 V. y un régimen de corriente del orden de los 500 mA.

Y

Im Irms= 2 Im = 0,707 Im

2

Idc= 2 Im = 0,636 Im

2

t

Escala de Decibeles: Los voltímetros de C.A. están preparados para la medición de decibeles, graduando la escala de

los multímetros. Esta escala se calibra en el supuesto de medir sobre una carga de 600 ohm y con

una potencia de referencia de 1 mW. Esta medición en dB que usa como referencia esta potencia

se denomina dBm y el valor de tensión alterna que produce 1 mW sobre 600 ohm es:

Vref = (P . R ) ½ o (0,001 x 600) ½ = 0,775 v.

por este motivo el 0 dB corresponde a este valor de tensión, el resto de la escala se gradúa tenien

do en cuenta la siguiente relación:

El dB es una relación de potencias: dB = 10 log (p2 / Pref) y

el dBm usa como referencia 1 mW: dBm. = 10 log (px / 1 mW. )

Esta relación se puede hacer también con las tensiones a condición de que la resistencia sobre la

cual se disipa la potencia sea igual en el numerador y en el denominador: y la potencia de

referencia 1 mW.

dBm = 20 log (Vx / 0,775 V.) (Ver apunte de Decibeles)

Bibliografía:

Cooper W.-Instrumentación electrónica y mediciones.-

Jaski Tom-Como obtener lo máximo de su tester-Edit Arbó

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