Embed Size (px)
Citation preview
Universidad de
los Llanos
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería
Ingeniería Electrónica
Puentes de
medición
Julián Leonardo Landinez
Julián Andrés Vega
Obje
tivo
Identificar y caracterizar
los puentes de medición
utilizados para realizar
la medición
de
resistencias
e
impedancias desconocidas.
Puente
de
medic
ión
Un puente de medición
es un circuito electrónico
que permite medir de
forma indirecta valores
de resistencias, en caso
de trabajar con corriente
continua (puentes DC), o
impedancias en el caso
de corriente alterna
(puentes AC).
Tipos
de p
uente
sPuentes
deMedición
Puentes AC
Puentes DC
Puente
s D
C Los puentes de medición
de corriente continua,
son circuitos que por
medio de un ajuste a
cero permiten medir
resistencias de valores
desconocidos.
Puente
s D
CPuentes
DC
Puente doble de
Kelvin
Puente de Wheatston
e
Puente de Kelvin
Puente
de
Wheats
tone
Es un circuito cerrado
constituido por una
fuente de voltaje, cuatro
resistencias, una de
ellas desconocida y que
se pretende medir, y un
dispositivo que permita
medir el voltaje o la
corriente presente en las
terminales del puente.
Cir
cuit
o b
ási
co
Circuito de un puente de Wheatstone típico.
Funci
onam
iento
Al ser un circuito
resistivo en el que se
conocen los valores de
tres de las resistencias
conectadas y el voltaje
de alimentación, es
posible calcular el valor
de la
resistencia
desconocida utilizando
análisis de nodos.
Anális
is
mate
máti
co El voltaje de salida:
Anális
is
mate
máti
co Si hacemos R1=R2=R3
el voltaje de salida se
puede determinar de la
siguiente manera:
Anális
is
mate
máti
co
Si el voltaje de salida es
cero voltios se dice que
el puente
esta
balanceado, y
la
ecuación queda en
función de los valores de
las resistencias.Despejando Rx tenemos:
Puente
de K
elv
in Es un puente de
Wheatstone modificado
que ofrece mayor
exactitud al momento de
medir resistencias,
sobretodo de valores
pequeños.
Cir
cuit
o b
ási
co
Circuito básico de un Puente de Kelvin
Medic
ión d
e R
x
Ry es la resistencia del
alambre que se usa para
conectar a R3 con Rx,
que es la resistencia
desconocida.El galvanómetro puede
ser conectado en el punto n o en el punto m.
Conex
ión p
unto
m La resistencia del
alambre Ry se suma con
el valor de la resistencia
desconocida Rx, entonces la medición
estará por encima del
valor de Rx.
Conex
ión p
unto
n La resistencia del
alambre Ry se suma a
R3 haciendo que la lectura de R este por
debajo del valor real, ya
que el valor del brazo R3
es mayor que su valor
nominal.
Anális
is
mate
máti
co
Si la conexión del
galvanómetro se realiza
entre el punto p (entre el
punto m y n), de tal
manera que se cumpla la
siguiente igualdad:
Entonces la ecuación del
puente en equilibrio será:
Puente
Doble
de
Kelv
in
Es una modificación del
puente de Wheatstone
que añade otro par de
brazos resistivos al
circuito, lo que agrega
mayor exactitud en los
valores entregados en
cada medición
al
eliminar los efectos de la
resistencia Ry en ellos.
Cir
cuit
o b
ási
co
Circuito básico de un Puente doble de Kelvin
Anális
is
mate
máti
co
El puente
esta
balanceado cuando el
voltaje en k es igual al
voltaje en p:
Donde:,y,
Anális
is
mate
máti
coIgualando Vk y Vp se
despeja Rx:
Puente
AC
Son herramientas mas
versátiles que los
puentes DC y se utilizan
para medir inductancias,
capacitancias e
inductancias mutuas
basándose en elementos
y relaciones conocidas.
Puente
s A
CPuentes
AC
Puente de Wien
Puente de Maxwell
Puente de Hay
Puente de Shering
Puente
de
Maxw
ell Es un circuito con una
configuración similar a
la del puente de
Wheatstone básico,
utilizado para medir
capacitancias e
inductancias.
Medic
ión d
e
induct
anci
as Cuando se desea medir
inductancias se utiliza el
siguiente circuito:
Funci
onam
iento El puente de Maxwell
básicamente lo que hace
en este caso es
comparar
una
inductancia desconocida
con una capacitancia
conocida.
Anális
is
mate
máti
co
Cuando el puente esta
balanceado se puede
establecer la siguiente
relación:
Como
Entonces,
Teniendo en cuenta que Zx
tiene una parte real y una
imaginaria, entonces:
Anális
is
mate
máti
co Igualando términos semejantes:
Anális
is
mate
máti
co
Rx y Lx no dependen de
la frecuencia de la señal
aplicada sino de los valores de las resistencias, por lo que
se hace necesario un
ajuste sucesivo para
obtener un puente balanceado.
Medic
ión d
e
capaci
tanci
as
Para realizar mediciones
de capacitancias se
utiliza el siguiente
circuito:
Anális
is
mate
máti
co
Para un puente balanceado
tenemos:
Siendo , y
Anális
is
mate
máti
co
Al igualar los términos
semejantes se obtienen
las siguientes relaciones:
Puente
de H
ay Puede verse como una
variante del puente de
Maxwell, y se utiliza para medir tanto inductancias como impedancias.
Medic
ión d
e
induct
anci
as
Se compara
una
inductancia con una
capacitancia. La diferencia con el
circuito de un puente de
Maxwell es que en este
caso la resistencia
asociada al capacitor se
conecta en serie.
Medic
ión d
e
induct
anci
as
Circuito de un puente de Hay
Anális
is
mate
máti
co
Cuando el puente esta
balanceado:
Despejando e igualando
términos semejantes:
Medic
ión d
e
capaci
tanci
as
Si se desea medir
capacitancias se utiliza
el siguiente circuito:
Anális
is
mate
máti
co
Si el puente esta balanceado:
Igualando términos semejantes:
Puente
de
Sheri
ng Es utilizado para medir
capacitancias, permitiendo además la
medición de algunas de
as propiedades de
aislamiento.
Cir
cuit
o b
ási
co
Circuito básico de un puente de Schering
Puente
de
Sch
eri
ng
El capacitor C3 es el
capacitor de referencia para
la medición de Cx. Si se utiliza un capacitor de
mica de alta calidad, se
pueden realizar mediciones
de capacitancia, pero si se
desea realizar mediciones de
aislamiento se utiliza un
capacitor de aire.
Anális
is
mate
máti
co Cuando el puente esta
equilibrado:
Anális
is
mate
máti
co Igualando los términos
semejantes:
Anális
is
mate
máti
co
El puente de Schering
también se puede utilizar
para medir el factor de
potencia (PF) de los
capacitores, el cual se
determina de la siguiente
manera:
Puente
de W
ien
Es u circuito utilizado para
medir capacitancias en
términos de resistencia y
frecuencia.Una de sus ramas se
compone de una resistencia
con una capacitancia en
serie, la siguiente por una
resistencia y
una
capacitancia en paralela. Las
dos ramas restantes son
resistivas.
Cir
cuit
o b
ási
co
Circuito básico de un puente de Wien
Anális
is
mate
máti
co
Cuando el puente esta en
equilibrio se dan las
siguientes relaciones:
Anális
is
mate
máti
co Igualado los términos
semejantes:
Anális
is
mate
máti
co
haciendo , tenemos:
Normalmente se trabaja con
R1=R3, C1=C3 y R2/r4=2.
Si esto se cumple entonces:
