UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD

Escuela de Ciencias Bsicas, Tecnologa e Ingeniera

Curso: Instrumentacin y Mediciones

Colaborativo 2

Tutor: Harker Orlando

Grupo: 201455_3

Presentado por:

Jack Robert Llorente Cid: 8100323

Noviembre, 2013

Medelln

INTRODUCCIO N

El presente trabajo tiene como finalidad identificar la importancia y las actividades

que podemos realizar con un galvanmetro de Darsonal.

Como la medicin e indicacin de magnitudes elctricas, como corriente, carga,

potencial y energa, o las caractersticas elctricas de los circuitos, como la

resistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. Adems que permiten

localizar las causas de una operacin defectuosa en aparato elctrico en los

cuales, como es bien sabido, no es posible apreciar su funcionamiento en una

forma visual, como en el caso de un aparato mecnico.

OBJETIVOS

Conocer el funcionamiento de diferentes puentes de medicin y sus aplicaciones

Implementar diferentes puentes de medicin, conocer sus caractersticas

prcticas.

Analizar las desviaciones de los resultados de las mediciones.

DESARROLLO DE ACTIVIDADES

MATERIAL REQUERIDO

1- GALVANOMETRO DE DARSONVAL

2- FUENTE DE PODER

3- PROTOBOARD

4- RESISTENCIAS VARIAS

5 -MULTIMETRO DIGITAL

MARCO TEORICO

GALVANOMETRO DE DARSONVAL AMPERI METRO

Un ampermetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente

que est circulando por un circuito elctrico. Un micro ampermetro est calibrado

en millonsimas de amperio y un miliampermetro en milsimas de amperio.

Si hablamos en trminos bsicos, el ampermetro es un simple galvanmetro

(instrumento para detectar pequeas cantidades de corriente) con una resistencia

en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias

shunt, podemos disponer de un ampermetro con varios rangos o intervalos de

medicin. Los ampermetros tienen una resistencia interna muy pequea, por

debajo de 1ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a

medir cuando se conecta a un circuito elctrico.

El aparato descrito corresponde al diseo original, ya que en la actualidad los

ampermetros utilizan un conversor analgico/digital para la medida de la cada de

tensin en un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del

conversor es leda por un microprocesador que realiza los clculos para presentar

en un display numrico el valor de la corriente elctrica circulante.

VOLTI METRO

Un voltmetro es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a fin de medir, de

manera directa o indirecta, la diferencia potencial entre dos puntos de un circuito

elctrico. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de artefactos elctricos,

como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnologa actual ha

permitido poner en el mercado versiones econmicas y al mismo tiempo precisas

para el uso general, dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada

a la electrnica.

Los voltmetros, en esencia, estn constituidos de un galvanmetro sensible que

se conecta en serie a una resistencia extra de mayor valor. A fin de que durante el

proceso de medicin no se modifique la diferencia de potencial, lo mejor es

intentar que el voltmetro utilice la menor cantidad de electricidad posible. Lo

anterior es posible de regular con un voltmetro electrnico, el que cuenta con un

circuito electrnico con un adaptador de impedancia.

OHMI METRO

El ohmmetro u hmetro es un dispositivo que sirve para medir resistencias. En los

laboratorios escolares est integrado en un polmetro (o multmetro), siendo ste

un aparato polivalente ya que tambin mide voltajes e intensidades de corriente,

entre otras magnitudes.

El hmetro (encuadrado en un polmetro analgico) aplica, mediante una pila

interna, una diferencia de potencial entre sus terminales cuando no existe en ellos

ninguna resistencia y por ello la aguja del aparato marca la mxima lectura.

Cuando en los terminales se coloca la resistencia que se desea medir se produce

una cada de tensin y la aguja se desplaza hacia valores inferiores, esto es, de

derecha a izquierda. En el polmetro las escalas del voltaje e intensidad crecen de

izquierda a derecha, mientras que la escala de resistencias lo hace al revs.

PROTOBOARD

Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes

electrnicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta

sirve para experimentar con circuitos electrnicos, con lo que se asegura el buen

funcionamiento del mismo.

RESISTENCIA

Podemos clasificar las resistencias en tres grandes grupos: - Resistencias fijas: Son las que presentan un valor hmico que no podemos modificar. - Resistencias variables: Son las que presentan un valor hmico que nosotros podemos variar modificando la posicin de un contacto deslizante. - Resistencias especiales: Son las que varan su valor hmico en funcin de la estimulacin que reciben de un factor externo (luz, temperatura...).

PUENTE WHEATSTONE

Se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los

brazos del puente. Estos estn constituidos por cuatro resistencias que forman un

circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia bajo medida.

PUENTE KELVIN

Es una modificacin del Wheatstone y proporciona un gran incremento en la

exactitud de las mediciones de resistencias de valor bajo, y por lo general

inferiores a 1 ohm. Considrese el circuito puente de la figura 5-4, donde Ry

representa la resistencia del alambre de conexin de R3 a Rx. Son posibles dos

conexiones del galvanmetro, en el punto m en el punto n. Cuando el

galvanmetro se conecta en el punto m, la resistencia Ry del alambre de conexin

se suma a la desconocida Rx, resultando una indicacin por arriba de Rx. Cuando

la conexin se hace en el punto n, Ry se suma a la rama del puente R3 y el

resultado de la medicin de Rx ser menor que el que debera ser, porque el valor

real de R3 es ms alto que su valor nominal debido a la resistencia Ry. Si el

galvanmetro se conecta en el punto p, entre m y n, de tal forma que la razn de

la resistencia de n a p y m a p iguale la razn de los resistores R1 y R2, entonces.

PUENTE MAXWELL

Es un circuito electrnico parecido al puente de Wheatstone ms bsico, con solo

resistencias. Este puente es utilizado para medir inductancias (con bajo factor Q).

PUENTE HAY

Un circuito puente que se utiliza generalmente para la medida de inductancias en

trminos de capacitancia, resistencia y frecuencia. Se diferencia del puente de

Maxwell en que el condensador se dispone en serie con su resistencia asociada.

PUENTE SCHERING

El puente de Schering, es uno de los ms importantes puentes de ca, se usa

ampliamente para la medicin de capacitores. Aunque se utiliza para la medicin

de capacitancias en sentido general, es particularmente til para la medicin de

algunas propiedades de aislamiento, como ngulos de fase muy cercanos a los

900.

Las ecuaciones de equilibrio se derivan como es habitual; por la sustitucin de los

valores correspondientes de impedancia y admitancia en la ecuacin general, se

obtiene. Zx = Z2 Z3 Zsub. Tenemos:

Z1 = 1/ R1+ C1

Z2 = R2

Z3 = C3 Z4 = R4 + C4

PRACTICA 1

Disear e implementar Puente de Wheatstone; realice la medicin de

resistencias de 100, 1K, 10K, 100K; compare los resultados de la

medicin con el valor obtenido al medirse con multmetro digital y con el

cdigo de colores, analice las principales fuente de error en la medicin.

Una modificacin del puente de Wheatstone que utiliza como elementos de comparacin resistencias muy pequeas. Como se muestra en la figura 2, este puente presenta un par adicional, R3R4, que guardan la misma relacin que R1 y R2. Donde R5 y R6, son las resistencias de pequeo valor que se utilizan como elementos de comparacin y R7, es la resistencia desconocida. En la condicin de equilibrio se cumple la siguiente condicin:

Fig. 2 - Puente de Kelvin Tomando R1=R3 = R4 = 10k , R5 y R6 = 1 y R2 una resistencia variable de 50K Aplicando una fuente alterna de 12v se obtuvieron los siguientes resultados:

Valor cdigo Valor medido Valor obtenido

Colores con multmetro en la prctica

10 9.86 10.2

3.3 987.56 3

1 9946.79 0.95

PRACTICA 2

Disear e implementar Puente de Kelvin; realice la medicin de resistencias

de pequeo valor (inferior a 10); compare los resultados de la medicin con

el valor obtenido al medirse con multmetro digital y con el cdigo de

colores, analice las principales fuente de error en la medicin.

En la implementacin del puente de Kelvin se mont un circuito como el mostrado en la figura 2 con un galvanmetro Im=5mA con Ri=0.2.

Figura 2: Puente de Kelvin Implementado.

Se utilizaron dos OP (amplificadores operaciones) para linealizar la salida. Para equilibrar el puente cuando no se est midiendo se escogieron todas las resistencias de un mismo valor, adems las resistencias se escogieron 100 pues el R mayor ser de 10 de Rx sea una fraccin de R. las resistencias Rnp y Rmp son iguales y se escogieron de 2. Sabemos que: El voltaje de salida del OP 2 es:

V112V

R1100 R2

100

R42

R52

R6100

R7100

SW1SW-SPDT

R310

U1

OPAMP

U2

OPAMP

R8

10k

R9

1k

R10

1.3k

R11

0.2

(

)(

)

Reemplazando:

(

) (

)

Este ser el voltaje mximo entonces como Im=5mA se debe colocar una resistencia en serie con el galvanmetro para obtener los 5mA:

Los valores obtenidos en la prctica se registran en la tabla 2 Tabla 2: Mediciones del puente de Kelvin.

Cdigo de colores

Lectura en el multimetro

VOut Lectura en el galvanom.

Equilibrio (Rx=0)

---------- 66mV 0.1

0.5 0.5 394mV 0.6 2 2.03 1.37V 2.1 5 5.02 3.28V 4.9

7.4 7.41 V 7.2

PRACTICA 3

Disear e implementar Puente Maxwell; realice la medicin de resistencias

de 2 inductancias que posean un Q de bajo valor; (Q menor de 10).

Voltaje RMS = 73 V

Frecuencia = 1481 Hz

Potencimetro = 10 K al 11% = 1.1 K

Condensador = 0.1 uF

Bobina = 100 mH

Relacin de equilibrio:

PRACTICA 4

Disear e implementar Puente Hay; realice la medicin de resistencias de 2

inductancias que posean un Q de valor alto; (Q mayor de 10).

En la implementacin del puente de Hay, se mont un circuito como el mostrado

en la figura 4 con R2=100, C1=1F una fuente (transformador de 120:6V) a 60Hz

y trimer3 de 10K y trimer1 de 1K.

Figura 4: Puente de Hay Implementado.

Se midieron 3 bobinas y los resultados se muestran en la tabla 4 para este puente

se sintonizo variando R3 y R1 para que la lectura por el galvanmetro sea cero

C?1uF

R?100

L?0.068mH

R?0.0675

RV1

PRESET

RV2

PRESET

(equilibrio), adems se midi el voltaje AC en el galvanmetro para certificar que

era 0 y luego se realizaron los clculos sabiendo que cuando Q>>1:

Tabla 4: Mediciones del puente de Hay.

R1 R3 Rx Lx Q

121.9 4.3K 7.5 430mH 21.76

130 470 868.37m 47mH 20.40

PRACTICA 5

Disear e implementar un Puente Shering, realice la medicin de 3

condensadores, compare su valor son el valor nominal y analice las fuentes

de error en la medicin.

Voltaje RMS = 73 V

Potencimetro (R2) = 10 K al 44% = 4.4 K

Potencimetro (R3) = 1 K al 32.5% = 325

Condensador (C4) = 82 nF

En la condicin de equilibrio se obtiene:

CX Leido = 4.7 nF

CX Medido con:

CX Puente Shering = 6 nF

CX Capacmetro = 4.96 nF

CONCLUSIONES

Mediante la elaboracin de este trabajo hemos podido entender la importancia del

Galvanmetro Darsonal, y su gran utilidad en todos los medios.

Hemos podido determinar con los conocimientos adquiridos durante el curso, las

condiciones de equilibrio de los puentes.

Hemos conocido las funcionalidades de los puentes visto durante el curso

mediante la prctica.