Tp Lab Med Elect

7/25/2019 Tp Lab Med Elect

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Contenido

Conceptos básicos de las mediciones electrónicas, seguridad y dispositivos

de

protección……………………………………………………………………………………

……………………….2

Medidores analógicos y digitales de tensión y corriente (C.C./C.A.)

…................................................................................................................

…..

!sciloscopios y dispositivos de visuali"ación de se#ales de variacióntemporal………..$$

%uentes de se#al de corriente directa y corrientes

alternas………………………………………$&

'esistores y resistencias

variables...........................................................................….$

Capacitores, inductores y puentes de

impedancia…………………………………………….………2

ensores y transductores de se#ales, acondicionadores e inter*ases.

………………………2+

Medidores de *recuencia y

tiempo........................................................................…….

Anali"adores de

se#al……………………………………………………………………………………………

….

-ocente

ng. 0uan Ac1eriteguy

raba3os 4rácticos

Ale5 6illarroelCarlos Mart7ne"

%ederico 8ramoy%ederico 9árcena

Año 2016



4 :ab;Med;<lectrónicas$

Conceptos básicos de las mediciones electrónicas,seguridad y dispositivos de protección.

1.1) Calcular el valor medio y el valor eectivo de las siguientesormas de onda!

"A) "#)



4 :ab;Med;<lectrónicas2

"C )"$)

"% )"&)



4 :ab;Med;<lectrónicas

1.2) 'ara la onda (ue se muestra

a) Calclese el periodo *.

%l tiempo (ue la onda demora en completar un ciclo de denomina'%+-$- y suele indicarse con la letra *, este se mide usualmenteen segundos aun(ue de ser necesario se pueden utiliar unidadesmás pe(ueñas como milisegundos "ms) o microsegundos "/s) o,

en variaciones muy lentas, unidades mayores como la ora o elda "la luna completa un giro alrededor de la tierra en unos 2das, si bien no es estrictamente ablando una onda, es unmovimiento periódico y se aplican a 3l los mismos conceptos).

'or otra parte, la &+%C4%5CA, (ue suele especicarse con , esun parámetro estrecamente relacionado con el periodo en tanto(ue establece la cantidad de ciclos (ue se completan en unaunidad de tiempo "nuevamente, la unidad de tiempo es elsegundo aun(ue pueden usarse otras), supongamos, por e7emplo,(ue una onda tiene un perodo *80,1 segundos, entoncescompletará 10 ciclos en 1 segundo, por lo tanto la recuencia será810 cps "ciclos por segundo), alternativamente, en algunoste9tos se usa como unidad de recuencia el :ert ":), por lo (ueen nuestro e7emplo podramos decir (ue 810:.

$e esta manera se puede determinar el periodo observando laimagen!

T =3 seg

b) ;Cuántos ciclos de la onda se muestran< ciclos

c) ;Cuál es la recuencia de la onda<

f =1

T =

1

3=0,333 Hz

d) ;Cuál es su amplitud<:a amplitud má5ima de la se#al es de $6.

1.=) Calclese la velocidad angular, en radianes por segundo, delas ondas (ue tienen las siguientes recuencias!



4 :ab;Med;<lectrónicas&a) 60 :

ω=2π f →ω=2π 60 Hz=376.99 [rad /seg]

b) >00 :ω=2π f → ω=2π 500 Hz=3141.59 [rad /seg]

c) 0.0> ?:ω=2π f →ω=2π 50kHz=314159.26 [rad /seg ]

1.@) Calclense las amplitudes y recuencias de las siguientesondas!a) @0 cos"=t)

• Amplitud &=• %recuencia =>"

b) B6= sen"1@0t)• Amplitud ?

• %recuencia 2,22>"

c) 0.01> sen"00t)• Amplitud =,=$@

• %recuencia $2,2>"

1.>) Calclese el valor promedio de la onda de corriente (ue semuestra.

6alor medio por deBnición, para una *unción periódica de periodo , es

la media algebraica de los valores instantáneos durante un periodo

I med=1

T ∫0

T

I t . dt

I prom=15 x 2+0+5 x2

8=5 A

1.6)a) Calclele el valor promedio de la onda (ue se muestra.



4 :ab;Med;<lectrónicas@

I prom=8 A

b) Calclese el valor promedio de esta onda en la primeramitad del ciclo.

sen (4πt ) . dt

∫0

0.25

¿

¿8+2 sen (4 πt ) . dt =4 [8 x 0.25 ]+8¿

I med= 1

0.25∫0

0.25

¿

I med=8+8 x 1

2π =9.27 A

d) Calclese el valor eectivo de la onda completa.

<n electricidad y electrónica, en corriente alterna, el valor cuadrático

medio (en ingls root mean square, abreviado 'M o rms), de una

corriente variable es denominado valor eBca". e deBne como el valor de

una corriente rigurosamente constante (corriente continua) Due al circular

por una determinada resistencia ó1mica pura produce los mismos e*ectos

calor7Bcos (igual potencia disipada) Due dic1a corriente variable (corriente

alterna).

-e esa *orma una corriente eBca" es capa" de producir el mismo traba3o

Due su valor en corriente directa o continua. <l valor eBca" es

independiente de la *recuencia o periodo de la se#al.

4ara calcular el valor rms de una se#al se aplica la siguiente ecuación

I RMS=2

√ 1T ∫0

T

(it )2

dt

I RMS=2

√ 1

0.5∫0

T

[8+2 sen (2.π . f . t ) ]2

dt =2

√2∫0

0.5

64+2.8. sen (8πt )+4 sen2 (4 πt )

❑dt E

https://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad

https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica

https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna

https://es.wikipedia.org/wiki/Media_cuadr%C3%A1tica


https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continua

https://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad

https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica

https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna



https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continua




2

√2∫0

0.5

64+2.8 .sen (8 πt )+4 sen2 (4 πt )❑dt =

2

√64+0+2∫0

0.5

4 sen2 (4 πt ) dt =¿

cos (8 πt )

2

√64

+8

∫0

0.51

2 [1

−cos

(8

πt ) ] dt =

2

√64

+4

∫0

0.5

dt −4

∫0

0.5

¿dt ¿=

2√ 66

=¿

I RMS=8.12 A

e puede escribir Due para se#ales sinusoidales en general

I RMS= I máx

2

√ 2

Cuando e5iste una se#al de alterna senoide montada sobre una se#al de

continua de un valor constante denominado a, se puede calcular de la

siguiente manera

I RMS=2

√ I máx

2± a

2

e) Calclese el valor eectivo de la onda durante la primeramitad de un ciclo.

I RMS=2

√ 1

T ∫0

T

(it )2

dt

I RMS=2

√ 1

0.5∫0

T

[8+2 sen (2.π . f . t ) ]2 dt =2

√2∫0

.25

64+2.8 . sen (8πt )+4 sen2 (4 πt )❑dt E

2

√2∫0

.25

64+16 sen (8πt )+4 sen2 (4 πt )❑ dt =

2

√32+0+2∫0

.25

4 sen2 (4 πt )dt =¿

cos (8 πt )

2

√32+8∫0

.25

1

2 [1−cos (8 πt ) ]dt =

2

√32+4∫0

0.25

dt −4∫0

0.25

¿dt ¿=2√ 33=¿

I RMS=5.75 A

1.) 4n voltmetro cuya e9actitud está garantiada en menos de2 por ciento de su lectura a escala completa se emplea en su



4 :ab;Med;<lectrónicasescala de - a >0 . %l volta7e medido por el medidor es 1> y @2. Calclese el porcenta7e posible de error en ambas lecturas.

<l error en cada lectura será de0,02 .50V =1V

<ntonces

i la medición es de $@6 el error será del .Fi la medición es de &26, el error será del 2.+F

1.) $etermnese el nmero de dgitos signicativos en cadauno de los siguientes nmeros!a) 0.=>

2 d7gitosb)0.0@1

= d7gitosb) @00,000

d7gitosc) =

2 d7gitosd) 1@.>

2 d7gitos) 0.00002D

d7gitos

1.D) $ie mediciones de corriente en la rama de un circuito danlos valores de >0.2, >0.6, @D., >1.1, >0.=, @D.D, >0.@, @D.6,>0.= y >1.0 mA. Eupóngase (ue sólo se tienen erroresaleatorios en el sistema de medida, calclesea) %l valor promedio

Promedio=503.1mA10

=50,31mA

b) Fa desviación estándar de las lecturas

=√0,0022

9 =0,499mA

c) %l error probable de las lecturas. ! p=0,6745. =0,336mA

1.10) Calclese la ganancia de potencia en decibeles para laspotencias siguientes de entrada y de salida.a) po 8 > mG, pi 8 > mG

d" P=10 x#og 75m$

5m$ =11,76d"

b) po8 @> HG , pi 8 10HG

d" P=10 x#og 45 %$

10 %$ =6,532d"

c) po 8 >0 mG, pi 8 2> mG



4 :ab;Med;<lectrónicas+

d" P=10 x#og 50m$

25m$ =3,01d"

d) o 8 0.0 , i 8 1

d" P=10 x#og 0,707$

1$ =−1,505d"

1.11) Calclese la magnitud de la ganancia de potenciacorrespondiente a una ganancia de potencia en decibeles de I@0 d#.

& P=e40

10=54,598

1.12) 4n amplicador con capacidad de =0 G de salida se conectaa una bocina cuya impedancia es 10J.a) Ei la ganancia de potencia es I =2 d#, ;cuál es la potencia

de entrada necesaria para obtener la salida total delamplicador<

Pi= P

0

e

32

10

=30$

e

32

10

=1,222$

b) Ei la ganancia de volta7e del amplicador es @0 d#, ;cuál esel volta7e de entrada necesario si el amplicador a deproducir su capacidad de salida declarada<

Pi= P

0

e

32

10

=30$

e

40

10

=0,549$

1.1=) Ei la resistencia de la piel seca es >00KJ, y se ace uncontacto por accidente con un conLductor (ue está a un volta7ede 120 , ;cuánta corriente puede pasar a trav3s del cuerpoumano< Ei se mantiene contacto con este mismo conductordurante 10s, y la resistencia de la piel en el punto de contactodisminuye a 1KJ, ;(u3 corriente puede luir entonces a trav3sdel cuerpo acia la tierra<

• I = 120V

500k'=0,24mA

• -espus de $= segundos I =120V

1k' =0,12 A

1.1@) $escrbase cómo el tercer conductor de un cable dealimentación con tres conductores acta como mecanismo deprotección contra riesgos de co(ue el3ctrico.



4 :ab;Med;<lectrónicas<l tercer cable se encuentra conectado al c1asis del aparato, 1aciendo

Due la corriente circule por ese cable en lugar de circular por el cuerpo

de la persona.

<n la siguiente imagen se puede observar cómo es la trayectoria en

una instalación domstica de la corriente en ambos casos

i bien el uso de este tipo de puesta a tierra otorga un mayor grado de

seguridad a las instalaciones, esto no evita el riesgo de electrocución,

ya Due la puesta a tierra está destinada a la protección de máDuinas y

no de personas, para esta aplicación espec7Bca e5isten los llamados

disyuntores di*erenciales.

1.1>) Ei la resistencia de la trayectoria entre la terminal delneutro de un contacto de pared y tierra es de 1>J, calclese elvolta7e de ese punto "con respecto a la tierra) si se conecta unoco de > G a trav3s del contacto.

V =√ PxR=√ 75$x15'=33,54V



4 :ab;Med;<lectrónicas$=

?edidores analógicos y digitales de tensión ycorriente "C.C.MC.A.).

2.1)

I s()nt = I mo* Rmo*

R s()nt

=5mA .60'=0,3 A

2.2)

a) 100mA

I s()nt = I tota#− I mo*imiento=100mA−10mA=90mA

I s()nt Rs()nt = I mo* Rmo*

Rs()nt = I mo* R mo*

I s()nt

=10mA .4'

90mA =0,444'

b) 200mA


Rs()nt = I

mo*

Rmo*

I s()nt =10mA .4'190mA =0,210'

2.=)


R1= I mo* R mo*

I s()nt

=1mA .50'

9mA =5,55'


R2=

I mo* Rmo*

I s()nt

=1mA .50'

90mA =0,555'




4 :ab;Med;<lectrónicas$$

R2= I mo* R mo*

I s()nt

=1mA .50'

1499mA =0,0333'

R M =50'

2.@)

4ara @6

I M = 5V

1500'=3,33mA el reciproco es

1

I M

=300' /V

4ara @=6

I M = 50V

1500'=33,3mA

el reciproco es1

I M

=30' /V

4ara @==6

I M = 500V

1500'=333,3mA

el reciproco es1

I M

=3' /V

2.>)

•

V T

= V s

R1+ R2

R2

=100V .12 k'

6 k'+12k' =66,66V



4 :ab;Med;<lectrónicas$2

• resisten+ia e,)i*atente=100Vx1000' /V =100k'

• :a resistencia total estando conectado el volt7metro es

R12= 1

1

12k'+

1

100k'

=10714,28 '

RT = R12+ R1=10714,28+6k =16714,28'

• V

12=V s

R12

RT

=64,10V

•error=

66,66−64,10

66,66 x 100=3,8

-sciloscopios y dispositivos de visualiación deseñales de variación temporal.

=.1)

-eGe5ión (-iv)E

Se-a# *erti+a#de entrada(mV )

Sensii#idad *erti+a#(mV ¿ )

-eGe5iónE0,0002

0,002 =+0,1+m

(1acia arriba)

-eGe5iónE0,15

0,005=−30+m (1acia aba3o)

=.2)




-eGe5iónE 0,0040,002=+2+m (1acia arriba)

-eGe5iónE0,005

0,002=+2,5+m (1acia arriba)

=.=)

<l selector de acoplamiento de entrada contiene un interruptor de tres

posiciones, Due son CA, tierra, y C-. Cuando se selecciona la opción C- el

terminal de entrada acopla (conecta) la se#al de entrada completa a los

elementos siguientes del sistema de deGe5ión vertical. 4or otro lado si se

escoge la posición CA se conecta un capacitor en serie con la rama de

entrada al ampliBcador. <ste capacitor aparece como un circuito abierto a

las componentes de C- y por lo tanto los bloDuea y no entran a los

circuitos siguientes. <n la posición de CA tambin se bloDuean las se#ales

de CA de muy ba3a *recuencia (menor Due 2 a $= >", dependiendo deldise#o del osciloscopio).





4 :ab;Med;<lectrónicas$@di*erencial, no aterri"adas. <l ampliBcador resta electrónicamente los dos

niveles de volta3e aplicados a los dos terminales y muestra la di*erencia en

la pantalla.

=.) Calcular el periodo y la recuencia de una onda senoidal si!

Fa posición de la llave selectora *imeM$iv del osciloscopio está en

la posición >HsM$iv y la onda tiene la siguiente orma!

<l periodo posee divisiones y si cada división posee @ Lseg, entonces.

4eriodo de la ondaE = Lseg

%recuencia de la ondaE1

Periodo= 1

30%seg=33333,33 Hz

&uentes de señal de corriente directa y corrientesalternas

@.1) ;Cuál es la capacidad en amperesLora de una batera (ue

puede suministrar >00 mA durante >0 <

500mA .50(=25 A(

@.2) ;Nu3 corriente puede suministrar durante 1> ,teóricamente, una batera con capacidad de 100 amperesLora<

I =100 A(

15( =6,66 A

@.=) ;Nu3 (uiere decir polariación de una pila< ;Cómo se reducela polariación en la pila de incLcarbón<



4 :ab;Med;<lectrónicas$:as reacciones Due tienen lugar en un electrodo producen a veces un gas.

i el gas *orma burbu3as Due se ad1ieren a la superBcie del electrodo,

pueden tener un e*ecto nocivo sobre la operación de la bater7a. :os gases

son malos conductores, y si un gas rodea al electrodo, evitará Due más

iones se acerDuen a l. :as reacciones Du7micas, y por lo tanto, el Gu3o de

corriente en la bater7a se retardarán. A la *ormación de gas se le llama

polariación y se contrarresta mediante sustancias llamadasdespolari"antes. <stas sustancias reaccionan con el gas para *ormar un

l7Duido, manteniendo al electrolito en una buena condición conductora.

@.@) ;Nu3 tipo de pilas sera el me7or para cada una de lassiguientes aplicaciones<

a) olta7e constante, cargas ligeras

!5ido de 4lata, pila de Mercurio

b) *emperaturas ba7as "menores (ue B1OC)

:a mayor7a de pilas basadas en ánodos de :itio, 4ila alcalina de

Manganeso.

c) %lectrodom3sticos portátiles

4ilas de inc?aire y la mayor7a de pilas basadas en ánodos de :itio.

d) ida larga, costo inicial moderado

9ater7a de 4lomo

e) Altas corrientes

4ila de inc?Aire

@.>) 4na pila tiene un volta7e de circuito abierto de 1.>0 y unavolta7e terminal de 1.@2 con una carga de 200 mA. ;Cuál es laresistencia interna de la pila<

∫¿=1,5V −1,42V

200mA =0,4 /

R¿

@.6) 4n acumulador automotri tiene un volta7e de circuitoabierto de 12.6= y una resistencia interna total de 0.012J. ;Cuáles el volta7e terminal del acumulador cuando entrega 1> A almotor de arran(ue<

∫¿V +=V

0− I x . R¿

V +=12,63V −175 A .0,012/=10,53V



4 :ab;Med;<lectrónicas$@.) ;Nu3 es el actor de rio< ;Cómo se determina<

<l *actor de ri"o es un indicador de la e*ectividad del Bltro y se deBne

como

r=V r(*o#ta0e de rizo efi+az RMS )

V med (*o#ta0emedio)

@.) ;Nu3 (uiere decir regulación de una uente de poder<

al como sale del Bltro, el valor del volta3e de salida está determinado por

el nivel de volta3e de entrada y por la construcción del trans*ormador. No

1ay manera de a3ustar la magnitud del nivel de salida, cualDuier variación

en el volta3e de l7nea o en la corriente de la carga podr7a variar el nivel de

salida de cd. 4ara instrumentos Due necesitan un nivel constante de

volta3e, esa variación podr7a ser demasiado grande para permitir el

*uncionamiento correcto. 4or esas ra"ones, se debe instalar un dispositivode regulación para permitir a3ustes del nivel de salida y mantenerlo

constante, una ve" Due se 1a seleccionado. :a capacidad de una *uente de

poder para mantener constante un volta3e una ve" Due se 1a escogido un

nivel de salida se llama la capacidad de regulación. <sta cantidad se

e5presa en porcenta3e de cambio de la salida por cada uno por ciento de

cambio en el volta3e de entrada. !tra manera de e5presar la regulación es

especiBcar el cambio porcentual má5imo en volta3e de salida para un

cambio particular en el volta3e de entrada. :os valores t7picos de

capacidad de regulación en las di*erentes *uentes de poder permiten un

cambio de apro5imadamente =.=@ por ciento en la salida para unavariación de 2= 6 en la entrada.

R=V teori+o−V sa#ida

V teori+o

x100

@.D) Ei una uente de poder tiene una salida de volta7e de 100 sin carga y una salida de D6 a plena carga, ;cuál es laregulación porcentual de la uente<



4 :ab;Med;<lectrónicas$+

R=100V −96V

100V x100=4

@.10) Ee encuentra (ue el volta7e de circuito abierto de una pila

estándar es de 1.01D2, cuando se conecta una resistencia de1?J entre los terminales, el volta7e terminal ba7a a [email protected] la resistencia interna de la pila.

∫¿=1

R¿,

V +a=1.01892V ,

V R=1.01874V (6olta3e sobre la resistencia de

$ MO)

∫¿= R(V +a−V R

V R ) R¿

E

1 M/

(

1.01892V −1.01874V

1.01874V

) E$,

/

@.11) $escrbase brevemente los distintos tipos de señales desalida (ue generan cada una de las siguientes uentes de señales.

a) -sciladores

4ueden generar se#ales senoidales cuyas *recuencias y amplitudes son

a3ustables dentro de rangos espec7Bcos.

b) Peneradores de barrido de recuencias.<stos generadores son instrumentos Due producen una salida de onda

senoidal cuya *recuencia se 1ace variar automáticamente (barre) entre

dos *recuencias seleccionadas.

c) Peneradores de unción.

:a mayor parte de los generadores de *unción pueden generar ondas

senoidales, cuadradas y triangulares, pulsos, rampas, ondas trape"oidales

y de diente de sierra.

@.12) $escrbase cualitativamente el uncionamiento del oscilador.;$e dónde toma su energa el oscilador para compensar lasp3rdidas presentes en sus circuitos<

Kn oscilador produce un volta3e de salida cuya magnitud va y viene entre

valores positivos y negativos de modo muy seme3ante a las posiciones

e5tremas de un columpio. e reali"a una variación natural senoidal de

volta3e dentro de una parte del circuito del oscilador (cuando a esa parte

se le e5cita inicialmente). :a *recuencia de la oscilación está determinada

por los valores de los componentes elctricos Due *orman la parte

oscilatoria del circuito. :a oscilación natural del volta3e se ampliBcamediante un ampliBcador electrónico, y la se#al ampliBcada resultante se



4 :ab;Med;<lectrónicas$usa como la salida del oscilador. in embargo, una peDue#a parte de la

salida ampliBcada es desviada y regresa a la parte oscilatoria del circuito

(a este procedimiento de regresar una parte de la se#al a su *uente se

llama realimentación). i se realimenta una *racción de la se#al de salida

de modo Due est en *ase con las oscilaciones naturales de volta3e, se

pueden contrarrestar las prdidas Due de otro modo 1ar7an Due la

amplitud del volta3e disminuyera. i la energ7a contenida en la se#al derealimentación es e5actamente igual a la energ7a perdida durante cada

ciclo oscilatorio, la amplitud de las oscilaciones de volta3e en el circuito

oscilatorio se mantiene constante. e puede variar la *recuencia de la

salida del oscilador cambiando los valores de los componentes elctricos

Due constituyen la parte oscilatoria del circuito.

in embargo, no se debe pensar Due el oscilador es una máDuina de

movimiento perpetuoP tampoco viola la ley de la conservación de la

energ7a. :a parte ampliBcadora del oscilador en realidad es un dispositivo

Due convierte la potencia de corriente directa en potencia de corriente

alterna contenida en sus se#ales de salida. <sta potencia de corrientedirecta se debe suministrar mediante alguna *uente de energ7a e5terna

como p. e3., una bater7a o una *uente de poder.

@.1=) %9pl(uese por (u3 los osciladores de audiorecuencia yradiorecuencia tienen impedancias de salida de 600J y >0Jrespectivamente.

<l valor de ==O se emplea en los osciladores de A% debido a Due se 1a

normali"ado la impedancia caracter7stica de los sistemas de comunicaciónen audio *recuencia (p.e3., circuitos tele*ónicos) a ==O. -e igual manera,

los osciladores de '% y los generadores de pulsos tienen impedancias de

salida de @=O debido a Due las se#ales de '% y los pulsos se transmiten a

lo largo de cables coa5iales cuando no se propagan a travs del espacio.

<sos cables tienen t7picamente una impedancia caracter7stica de @=O.

@.1@) $enase los siguientes t3rminos (ue se emplean paraespecicar el desempeño de un oscilador.

a) +esolución de escala

:a e5actitud de un oscilador especiBca Du tan estrec1amente

corresponde la *recuencia de salida a la *recuencia indicada en el dial del

instrumento. :a resolución del dial, indica a Du porcenta3e del valor de la

*recuencia de salida se puede leer el a3uste del dial.

b) %stabilidad de recuencia

:a estabilidad de *recuencia determina Du tan estrec1amente mantiene

un oscilador una *recuencia constante en un periodo determinado de

tiempo. A veces, se incluye la estabilidad de *recuencia en las

especiBcaciones de e5actitud del oscilador.



4 :ab;Med;<lectrónicas2=c) +ango

<l oscilador debe poder suministrar una se#al de salida cuyos l7mite

superior e in*erior de *recuencia rebasen a los necesarios para la

medición.

d) %stabilidad de amplitud.

:a estabilidad de amplitud es una medida de la capacidad de un oscilador

para mantener una amplitud de volta3e constante con cambios en la

*recuencia de la se#al de salida.

@.1>) Ei un pulso tiene los siguientes periodos y anco calclesesu ciclo de traba7o.

a) Anco del pulso 8 @ Hs, periodo 8 Hs.

2=$

T 100=

4 3s

7 3s 100=57,14

b) Anco del pulso 8 12 ms, periodo 8 2 s.

2=12ms

2 s 100=0,6

@.16) %9pl(uese por (u3 deben tener el mismo valor laimpedancia de salida de un generador de pulsos y la impedanciadel cable a trav3s del (ue se transmiten los pulsos de salida delgenerador.

4ara trans*erir la má5ima potencia del generador a la carga.



4 :ab;Med;<lectrónicas2$

+esistores y resistencias variables

>.1) Calcular la resistencia de un alambre de cobre de =mm dediámetro y longitud >m. +epetir para un conductor de aluminio deiguales dimensiones.

:a resistividad del cobre es de

QE$.$R$=S?+ T m

:a del aluminio es

QE2.+2R$=S?+ T m

<ntonces la resistencia para el alambre de cobre es

R= 4 5

S

=1.71∗10−8

/ m∗5m

7.06∗10−6

m2=0.012/

H la resistencia del de aluminio es

R= 4 5

S=2.82∗10

−8/

m∗5m

7.06∗10−6

m2=0.019/

>.2) Calcular el diámetro en pulg de un alambre de aluminio de

>0m con una resistencia de 2Q




S= 4 5

R=2.82∗10

−8/

m∗50m

2/ =7.05 ¿10−7

m2

<l radio es r=√ S

π =2.24∗10

−7m

<l diámetro en pulg es

2=2∗2.24∗10−7

m∗39.37 p)#g

m =1.76∗10

−5 p)#g

>.=) Fa armadura de un motor de arran(ue automotri tiene una

resistencia de 0.028/ y emplea un acumulador de 12, calcular

la corriente del motor y la conductancia del mismo

I =V

R=

12V

0.028/=428.57 A

&=1

R=

1

0.028/=35.71S

>.@) 4na resistencia de nicromo es de > / a @2OC calcular su

resist a 0OC "su coe de temp es de I0.000@)

R= Ro (1+6 7 t )=75/ (1+0.0004 (70−42 )8 9 )=75.84/

>.>) ?encionar el código de color a usar para identicar lassiguientes resistencias de composición de carbón!

a)L @00 / R20S

Amarillo?violeta?ro3o?sin color

b)L ==0 / R>S

Naran3a?naran3a?marrón?dorado

c)L >.1 / R10S

6erde?marrón?dorado?plateado




d)L 1000 / R20S

Marrón?negro?ro3o?sin color

e)L 16.2T 1S

Marrón?a"ul?ro3o?ro3o?marrón

)L @>T 1S

8ris?amarillo?verde?naran3a?marrón

>.6) 4na lámpara de tungsteno de 0G y 120 tiene una

resistencia de 10.> / cuando no pasa corriente sobre ella. ;Cual

es su resistencia cuando se la conecta a 120<

P=(V )2

R ❑⇒

R=(V )2

P =

(120V )2

70$ =205.71/

>.) Ei una resistencia de @00Q tiene una corriente de 20mA,;Cuánta potencia disipa<, ;Nu3 potencia debera tener para (ueun diseño seguro<

P= I 2 R=(20mA )24700/=1.88$

-eber7a tener una potencia de 2U para un dise#o seguro

>.D) $iseñar un divisor de tensión cuyas salidas sean 1, =, .>y 1> suponer una uente de 1> y (ue no se toma corriente enlos terminales de salida, ;Cuál es la potencia disipada<

%i3amos '$ en $V y calculamos '5 para las tensiones dadas como

?4ara 6dE$6

Rx= Vd R1

V++−Vd=1V 1 : /

14V =71.42/



4 :ab;Med;<lectrónicas2&?4ara 6dE6

Rx= Vd R1

V++−Vd=3V 1 : /

12V =250 /

?4ara 6dE.@6

Rx= Vd R1

V++−Vd=7.5VV 1 : /

7.5V =1 : /

?4ara 6dE$@6

Rx= Vd R1

V++−Vd=15V 1 : /

0V =; /

4otencia disipada por el circuito

?4ara 6dE$6

P=(V 1 )2

R1 +

(Vd)2

Rx =

(14V )2

1000/+ (1V )2

71.42/=0.21$

?4ara 6dE6

P=(V 1 )2

R1+(Vd)2

Rx =

(12V )2

1000/+(3V )2

250/=0.18$

?4ara 6dE.@6

P=(V 1 )2

R1 +

(Vd)2

Rx =

(7.5V )2

1000 / +(7.5V )2

1000/ =0.11$

?4ara 6dE$@6

P=(V 1 )2

R1+(Vd)2

Rx =

(0V )2

1000/+(15V )2

; / =0$

>.10) %l puente de Geatstone de la gura tiene +182>0 / ,

+28>0 / y += es una ca7a de d3cadas con pasos de 100 / a

0.1 / . Ee conocen +1 y +2 con e9actitud de R0.02S y las

resistencias de la ca7a de d3cadas con e9actitud de R0.0>S. += se

a7usta a 1>=. / cuando se obtiene el e(uilibrio. Calcular +9 y

su error porcentual.



4 :ab;Med;<lectrónicas2@

Rx= R3 ( R2

R1 )= (153.7 )∗(1±0.05 )∗(750 )∗(1±0.02)

(250)∗(1±0.02) =461.1±0.1/

Capacitores, inductores y puentes deimpedancia

6.1) Calcular la capacitancia de un capacitor con una carga de100/C y una tensión de 1>.




9 =<

V =

100 39

15V =6.66 3=

6.2) 4n capacitor de placas paralelas tiene una capacidad de

10/&. Cuál será el eecto sobre su capacidad si!a)L se triplica la supercie de las placas<

Como9 =>

A

d i triplicamos el área de las placas se triplica la

capacidad

b)L se aumenta la distancia entre las placas de 1 a >mm.

ADu7 la capacidad disminuye @ veces

c)L se cambia el diel3ctrico de papel empapado en aceite pormica.

ADu7 su capacidad aumenta

6.=) Fa capacitancia de un capacitor de aire es de 600p& y secoloca un diel3ctrico desconocido, su capacidad aumenta a=2@0p&. denticar el diel3ctrico.

Ksando un valor de VE@.& se obtuvo CE2&= p= por lo Due se trata de

Mica

6.@) Calcular el valor de capacitancia total del circuito de la gura.

9p=3)= +10)= =13)=

9s=9tota#=13)= ∗16)=

29)= =7.17)=

6.>) %9pli(ue por(ue la corriente no cambia instantáneamente en

un inductor



4 :ab;Med;<lectrónicas2Kn cambio en la corriente produce un cambio en el campo magntico. :a

energ7a absorbida o liberada del campo magntico cambiante reacciona

contra el cambio en la corriente, y esto se presenta como un volta3e

inducido (*em), el cual es contrario al cambio del volta3e aplicado.

6.6) Ee desarrolla un volta7e inducido de = en una bobina cuandosu corriente cambia a una velocidad de 0.AMs. ;Cuál es suinductancia<

ComoV 5= 5

di

dt

abiendo Duedi

dt =0.7 A /s y Due

V 5=3V

<ntonces

5=V 5∗1

di

dt

=3 V ∗1

0.7 A /s=4.28 H?

6.) Ei una bobina con > vueltas tiene una inductancia de 2>0u:.;Cuantas vueltas se deben (uitar para (ue tenga una inductancia

de 200u:<

i considero la longitud, el área y la permeabilidad constantes entonces

@?????2@=u>

5??????2==u> 5E=

e deben Duitar $@ vueltas

6.) Calcular la inductancia de la bobina de la gura.

5= 3o∗ 3r∗ @ 2 A

5=4 π ∗10

−7 H?

m ∗0.01

¿(100)2∗3.84∗10−5

m2

0.15m =3.22∗10

−8 H?

6.D) Calcular la inductancia del toroide de la gura.



4 :ab;Med;<lectrónicas2+

5= 3o∗ 3r∗ @ 2 A

5=4 π ∗10

−7 H?

m ∗1000

¿(500)2∗0.025m2

0.2m =39.26 H?

6.10)

eniendo en cuenta Due

5=B5

además WE2X*

y

5=1500'

:E2@ L>

<ntonces

*E1500

2 π (325 10−6)

=734561,27 Hz

6.11)

<s usual Due los inductores y los trans*ormadores estn encerrados en

ca3as metálicas, por las *recuencias e5ternas.

6.12)

N8$5

R =

2 πf5

R =

2 π (4 106 )(350 10

−6)80'

=109,95




6.1=)

eniendo en cuenta DueV P

V S=

@ P

@ S

<ntonces

V S=V P @ S

@ P=

25V 46

10=115V

6.1@)

5 = R2 R3 9 1

1+B2

9 1 R1

2=

1000050000 (72 10−12)1+ (2π 1000 )

2 (72 10−12 )( 100002 )

=1,26 10−7

H

6.1>)



4 :ab;Med;<lectrónicas=

R =B

2

9 12

R1 R2 R3

1+B2

9 12 R1

2 = (2 π 1000 )2 (72 10−12)

2

(10000 ) (10000 )(50000)1+(2π 1000 )2 (72 10

−12 )2(10000)2=1,02'

YE$ 5

R

=2 πf 5

R

=2 π (1000 ) (1,26 10

−7 )1,02

=7,76 10−4




Eensores y transductores de señales,acondicionadores e interases.

.1)

$) 'ango el rango del transductor debe ser suBcientemente grandepara abarcar todas las magnitudes esperadas.

2) ensibilidad para obtener datos signiBcativos.) <*ectos de carga los sensores siempre consumiran algo de energia.&) 'espuesta a la *recuencia el sensor debe ser capa" de responder a

la velocidad ma5ima de cambio en el e*ecto Due se observe.@) %ormato de salidad electrica.) mpedancia de salida.) 'eDuerimiento de potencia.

+) Medido Bsico.) <rrores.

.2)

a) 4asivo, debido a Due se de*orman longitudinalmente cambiando su

resistencia.

b) Activo, debido a Due posee un trans*ormador con un bobinado

primeraio y dos secundarios, donde el primeraio se lo e5cita con una se#al

de CA.

c) Activo, debido a Due genera una di*erencia de tension debido al e*ecto

eebecZ.

d) Activo, debido a Due emiten electrones o generan una corriente cuando

reciben radiacion de lu".

e) Activo, debido a Due al iluminarlo actua como una *uente de volta3e.

*) Activo, debido a Due al aplicarle una onda sonora, varia la resistencia y

provoca una variacion de corriente Due lo atraviesa reGe3o de la presion de

la onda sonora incidente.

g) 4asivo, al aplicarle una presion genera c1ispas.



4 :ab;Med;<lectrónicas2.=)

=a+tor de ga#ga 5=

C R

RiC 5

5

= 530/∗3+m0,8mm∗2,3 :/

=8,6413

.@)

a) ermopares.

b) ransductores de temperatura de semiconductor

c) 4irometros de radiacion

d) -etectores de temperatura resistivos '-

e) ermistores

*) ermopares.

.>)

9 =>∗ A

d =¿>=

9 ∗d

A =5 x10

−9

i los 2==psi de presion 1ace disminuir =,=&cm la distancia, la nueva

distancia es

d=0,5 +m−0,04 +m=0,46 +m




9 =510

−9∗π ¿2+m2

0,46 +m =1,3659 n=

.6)

:a intercone5ion o inter*ase se deBne como la union de los componentes

de tal modo Due puedan *uncionar en *orma coordinada y compatible.

.)

-esviacion y conversion de nivel la salida del transductor del sistema

puede estar en una *orma, mientras Due el dispositivo de lectura puede

necesitar la se#al de otra *orma. 4ara ello es necesario acoplar la se#al,

para 1acerla compatible para la interaccion con los otros elementos del

sistema.

:ineali"acion en muc1os casos, la proporcionalidad Due e5iste entre la

variable de entrada al transductor y su se#al de salida no es lineal, por esola se#al de salida del sensor se puede lineali"ar, para evitar errores, como

parte del proceso de acondicionamiento de la se#al analogica.

%iltrado en el ambiente en el Due se llevan a cabo las mediciones puede

ocasiuonar Due se#ales indeseables se acoplen en el sistema de medicion,

produciondo errores demasiados grandes en los datos de medicion. <l

Bltrado puede utili"ar para reducir con severidad esta inter*erencia.

Amortiguamiento (igualacion de impedancia) la impedancia de salida de

los transductores puede ser *ucente de problemas en ciertas aplicacionesde sistemas, por ello se utili"an circuitos pasivos o activos como

elementos acondicionadores de se#al de trans*ormacion de impedancia.

.)

<l multiple5or analogico es sencillamente un interruptor selector

controlado, la posicion del interruptor se controla mediante un circuito de



4 :ab;Med;<lectrónicas&control de canal Due se puede a3ustar a cualDuier canal o se puede

prograsmar para cambiar al siguiente canal mediante se#ales e5ternas.

.D)

:a transmicion de datos digitales puede 1acerse a distancias virtualmente

ilimitadas, puede 1acerse de *orma altamente eBciente y cirtualmente sin

error, pueden transmitirse en el *ormato reDuerido por la computadora.

.10)

:a inter*ase decimal codiBcado binario (9C-), es una inter*ase en paralelo

asincona Due se utili"a para conectar los instrumentos digitales de

medicion con otros dispositivos digitales.

.11)

a) [E=$== ====

b) \E ==$$ $$$=



4 :ab;Med;<lectrónicas@

.12)

<l estandar <<<?&++ deBne una inter*ase de instrumentos del tipo

asincrona de + bits en paralelo y un byte en serie. e adopto como un

estandar internacional para la intercone5ion de instrumentos y estadise#ada para permitir Due los instrumentos *abricados por cualDuier

compa#7a en el mundo se puedan enla"ar si estan conBgurados en

sistemas en las Due todos los componentes y elementos sigan el estandar.

:a distincion entre el estandar <<<?&++ y el bus <<<?&++, es Due el

estandar es un documentos Due enuncia las reglas, especiBcaciones,

relaciones de sincroni"acion, caractetristicas Bsicas, etc., de una tecnica

de inter*ase Due permite interconectar a instrumentos y dispositivos

digitales, mientras Due Due el bus son partes Bsicas Due se emplea para

implementar el estandar.

.1=)

<l estandar '?22C deBne los enlaces Bsicos y electronicos de los

sistemas para permitir una transmision de datos asincronos en serie a

traves de lineas tele*onicas eDuipadas con modems, y en sistemas

digitales en los Due la distancia del cableado sea menor a $@m.

:as especiBcaciones y caracteristicas mas importantes son

$) e#ales de volta3e Due emplean una convencion logica negativadeBnen los niveles de se#al de datos.

2) :os niveles de la se#al de control usan una logica verdaderapositiva.

) :a capacitancia en paralelo de la terminacion no debe rebasar los2@==p%, incluyendo la capacitancia del cable.

&) :a impedancia de cd de la carga debe ser entre == y VO@) >ay tres conductores Due se usan para transmitir datos dos son

conductores portadores de datos, y el tercero es un conductor detierra de se#al Due sirve como camino de retorno de la corriente dese#al.




?edidores de recuencia y tiempo.

D.1)

a) P=1

f =

1

60 Hz=10mseg

b) P= 1

1 Hz=1 seg

c) P= 1

550 Hz=1,81mseg

D.2)

a) B=2π ∗f =2π ∗60 Hz=376,99rad

seg

b) B=2π ∗f =2π ∗10 MHz=62831853rad

seg




D.=)

T = R∗9 =10 :/∗30 p= =300nseg

<cuación de carga de un capacitor V+ (t )=V 0∗(1−e−t

T )

-espe3ando el tiempo me Dueda

t =−T ∗ln (10−V+ ( t ) )=300nseg∗ln (10−8,6 )=100nseg

D.@)

e emplean varios tipos de instrumentos para medir la *recuencia,

dependiendo del rango y de la e5actitud deseada, algunos de ellos son

$) Medidores de *recuencia con puente Uien utili"ados para audio?

*recuencia, este medidor para una determinada combinación de valoresde los componentes, 1ay una *recuencia espec7Bca a la Due se balancea el

puente, es decir, Due la di*erencia de tensión A9 es cero.

2) Medidores de *recuencia de pulsación cero usados en el rango de

radio?*recuencia, estos se basan en el principio 1eterodino Due dice Due si

se combinan dos se#ales de di*erentes *recuencias en un circuito no lineal

(circuito me"clador), la salida del circuito contendrá una se#al con la

di*erencia de *recuencia de las dos se#ales.



4 :ab;Med;<lectrónicas+) Contadores digitales de *recuencia estos poseen un alto rango de

*recuencias (1asta giga1ert") y son muy e5actos.

D.>)

iento la entrada ! ( t )= !∗sen (ω∗t )[0, π

ω]

:a serie de *urier comple3a es de la *orma f ( x )=−2 !

π ∗∑

n=−;

;1

4n2−1

∗e2nB0∗t

D.6)

D.)

:os anali"adores armónicos se utili"an para ver la composición de

*recuencias de una se#al, e5presada por la serie de %ourier se llama

espectro de *recuencias de la se#al. <sta emplea un Bltro Due rec1a"a

todas las *recuencias e5cepto una banda muy estrec1a entre ellas, se

muestra la amplitud de cada armónica de la se#al contra la *recuencia en

el rango de la *recuencia barrida. :os anali"adores de espectro se *abrican

para mostrar se#ales desde @>" 1asta los &=8>".

<l anali"ador de distorsión mide la distorsión armónica causada por un

circuito o dispositivo electrónico Due se deBne como la relación de la

porción total de la se#al de salida producida por la armónica con respecto

a la porción de la se#al de salida a la *recuencia *undamental. <l

dispositivo consiste en un ampliBcador Due suprime la se#al a la*recuencia *undamental y ampliBca todas las demás. <stos se emplean



4 :ab;Med;<lectrónicaspara determinaciones rápidas y cuantitativas de la distorsión total de una

onda. <stos dan in*ormación detallada acerca de cada componente

armónico.

A5AFUA$-+%E $% E%VAF

10.1)

]Cuál es el rango dinámico de un anali"ador de espectro si el nivel de

ruido en la pantalla es igual a ?+=d9m y dos se#ales de ?$=d9m producenproductos de intermodulación de tercer orden Due aparecen 3ustamente

arriba del ruido^

olución

. entrada Rango Dinamico P SDM = −

entrada P

4otencia de las se#ales de entrada

-M e#al m7nima detectable



4 :ab;Med;<lectrónicas&='ango dinámico E ?$=d9m _ (?+=d9m) E =d9m

10.@)

Kna sola banda lateral esta en amplitud modulada con solo una banda

lateral y sin portadora. ]Cómo deber7a aparecer esta modulación en la

pantalla del anali"ador de espectro^

olucion

Con una sola banda lateral y con la portadora suprimida, esta reduce el

rango de *recuencia y el ruido.

10.6)

]Cuál es el rango dinamico de un anali"ador de espectro con un anc1o de

banda de =Z>" a d9, una Bgura de ruido de $@d9, y un punto de

intercepción de tercer orden de `2@d9m^

olucion

:a se#al m7nima detectable

114 10 log( / 1 )

114 10 log(30 / 1 ) 15

114 15, 22 15 114

SDM dBm AB MHz FR

SDM dBm kHz MHz dB

SDM dBm dB dB dBm

= − + +

= − + +

= − − + = −

25 p I dBm=

<ntonces el rango dinámico es

2. ( ) 92

3 p Rango Dinamico I SDM dBm= − =

10.)

]Yu rango de *recuencia se cubre con un anali"ador de espectro si se

tiene una primera % de 2=@=M>" y una entrada de = a $===M>" con un

me"clado armónico cercano a la tercera armónica^

olución

Ksando un me"clado con la tercera armónica. -e = a ===M>" y una

primera % de 2=@=M1".

enemos un rango de *recuencia de = a @=@=M>" para la suma.

10.D)



4 :ab;Med;<lectrónicas&$]Cuáles son la *recuencia y resolución má5ima para un anali"ador

utili"ando una ventana de $,@s y una velocidad de muestreo de $==Z>"^

olución

'esolución

1 0,666r f T

= =

>"

%recuencia má5ima

max

10050

2

kHz f kHz = =

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