Lab

lNFORME DE LABORATORIO 1

Adolfo Zavala Suazos20115516D

8 de septiembre de 2013

Universidad Nacional de Ingenierıa

Facultad de Ingenierıa Electrica y Electronica

,

LABORATORIO DE INSTRUMENTOS DE TELECOMUNICACIONES

IT313 M

Laboratorio 1:

Usos y Cuidados en el manejo del Multımetro

Zavala Suazo Adolfo Cod. 20115516D

Revisado por:Ing. Flores Atoche

Lima - 8 de septiembre de 2013

Laboratorio No 1

Usos y Cuidados en el Manejo delMultımetro

1.1. Objetivo

Conocer los diferentes cuidados que se deben tener en cuenta al utilizar multımetros en me-diciones electronicas; ası como tambien los diferentes usos y especificaciones.

1.2. Informe Previo

1.2.1. Especificaciones del Multímetro TECH TM-107

Figura 1.1: Multımetro TECH

TM-107

El multımetro digital TECH modelo TM-107 es un instrumentocon pantalla larga tipo LCD. Contiene las siguientes caracterısti-cas:

Pantalla de 3 3/4 dıgitos, con un maximo de 3260 cuentas

Pantalla LCD de 30× 60

10 funciones con 32 autorangos de medicion

Proteccion contra sobrecarga de medicion

Indicador de baterıa Baja

Los rangos de medicion estan definidos por:

Voltaje DC: 326 mV; 3,26; 326 y 1000 V con una precisionde ±0, 5 % + 1 dig.

Voltaje AC (50-500 Hz): 3,26; 32,6 V con una precision de±1 % + 1 dig., ademas para 326 y 700 V con una precisionde ±1, 5 % + 4 dig.

Corriente DC: 326µA; 3, 26; 32,6 mA con una precision de±1 % + 1 dig., ademas para 326 mA y 10 A tiene una preci-sion de ±2 % + 4 dig.

Corriente AC (50-500 Hz): 326µA; 3, 26; 32,6 mA con unaprecision de ±1, 5 % + 2 dig., ademas para 326 mA y 10 A tiene una precision de ±2, 5 % +4 dig.

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FIEE - UNI 1 Usos y Cuidados en el Manejo del Multímetro

Resistencia: 326 Ω con una precision de ±1 % + 3 dig., parael rango de 3, 26; 32, 6; 326 y 3260 KΩ tiene una precisionde ±1,5 % + 2 dig.; por ultimo para 32,6 MΩ una precisionde ±3 % + 1 dig.

Capacitancia: Rango automatico de 32, 6 ηF y 32, 6µF .

Frecuencia: 32, 6 KHz y 150 KHz.

1.2.2. Especificaciones del Multímetro METERMAN 15XL

Figura 1.2: Multımetro ME-

TERMAN modelo

15XL

El multımetro digital METERMAN modelo 15XL es un ins-trumento con pantalla larga tipo LCD. Contiene las siguientescaracterısticas:

Pantalla de 3 1/2 dıgitos, con un maximo de 2000 cuentas

Pantalla LCD de 30× 60

10 funciones con 32 autorangos de medicion

Indicador de polaridad inmediata.

Proteccion contra sobrecarga de medicion, indicacion de so-bremedida con “1” o “-1”

Indicador de baterıa Baja

Los rangos de medicion estan definidos por:

Voltaje DC: 200 mV; 2; 20; 200 y 1000 V con una precisionde ±0, 5 % + 1 dig.

Voltaje AC (50-500 Hz): 200 mV; 2; 20 con una precision de±1 %+4 dig. 200 a ±1, 2 %+4 dig. y 750 V con una precisionde ±1, 5 % + 4 dig.

Corriente DC: 200µA; 2; 20 y 200 mA con una precisionde ±1 % + 4 dig., ademas para 10 A tiene una precision de±2 % + 3 dig.

Corriente AC (50-500 Hz): 200µA; 2; 20 y 200 mA con unaprecision de ±1, 5 % + 4 dig., ademas para 10 A tiene unaprecision de ±2, 5 % + 4 dig.

Resistencia: 200 Ω con una precision de ±1 % + 3 dig., parael rango de 2; 20; 200 y 2000KΩ tiene una precision de±1,2 % + 2 dig.; por ultimo para 20 y 200 MΩ una precisionde (±5 %− 10) + 10 dig.

Prueba de Diodos: Corriente de prueba a 1 mA aprox. Ten-sion de prueba: 3.2 V DC

Niveles logicos: Tipo de logica TTL, Impedancia de entrada:120 KΩ± 10 KΩ; Umbrales logicos: 1 logico: 2,8 ± 0,8 V 0logico: 0,8± 0,5 V.

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1.2.3. Especificaciones del Osciloscopio TEKTRONIX modelo TDS 1002

Figura 1.3: Osciloscopio TEKTRONIX

modelo TDS 1002

Los osciloscopios de almacenamiento digital de la se-rie TDS 1000 es un paquete de trabajo ligero y de super-ficie que se puede utilizar para tomar medidas tensioncon referencia a tierra.

Caracterısticas y funcionalidades generales:

1. Sistema de ayuda sensible al contexto

2. Pantalla LCD monocromatica

3. Seleccion de ancho de banda de 20 MHz L

4. ongitud de registro de 2500 puntos por canal

5. Menu de Autoconfiguracion

6. Asistente de comprobacion de sonda

7. Cursor con lecturas

8. Lectura de frecuencia de disparo

9. Once medidas automaticas

10. Forma de onda promediada y deteccion de picos

11. Doble base de tiempo

12. Transformacion rapida de la Serie de Fourier(FFT)

13. Capacidad de disparo por ancho de pulso

14. Capacidad de disparo de video con disparo de se-leccion de lınea

15. Disparo externo

16. Configuracion y almacenamiento de formas de on-da

17. Presentacion de persistencia variable

18. Puertos RS–232, GPIB, y Centronics con el modu-lo de expansion para comunicaciones TDS2CMAopcional

19. Interfaz de usuario en diez idiomas seleccionables

Especificaciones:

Modelo Canales Ancho de Banda Velocidad de muestreo Pantalla

TDS 1002 2 60 MHz 1,0 GS/s Monocromatica



Adquisicion

Modos de adquisicion Muestreo, Deteccion de picos y Promediado

Entradas

Acoplamiento de

entrada CC, CA o

TIERRA

Impedancia de entrada 1 MW ±2 % en paralelo con 20 pF ±3 pF

CC acoplado P2200

Sonda Atenuacion de sonda compatibles 1X, 10X

Precision de ganancia

Ganancia en CC

nivel =0

±3 % para el modo de adquisicion de

muestras o promediado, 5 V/div a 10 mV/div

Ganancia en CC

nivel 6=0

±4 % para el modo de adquisicion de

muestras o promediado, 5 mV/div y 2

mV/div

Precision de medida

en CC

Precision de medidad en

CC modo muestreo nivel

=0

±(3 % de lectura Ö + 0,1 div + 1 mV)

cuando se ha seleccionado 10 mV/div o mas

Precision de medidad en

CC modo muestreo nivel

6=0

±(3 % de lectura Ö + 0,1 div + 1 mV)

cuando se ha seleccionado 10 mV/div o mas

Precision de medida en

CC, modo promedio

±(3 % de lectura Ö + 0,05 div)

Caracterısticas

Tipo de pantalla Cristal lıquido de 5,7 pulgadas (145 mm) de

diagonal

Resolucion de 320 pıxeles en horizontal por

240 pıxeles en vertical

Condiciones

ambientales

TemperaturaDe +41 °C a +50 °C en funcionamiento

De =40 °C a +71 °C en almacenamiento

Humedad ≤ 60 % de humedad relativa

Metodo de refrigeracion Conveccion

Altitud 3.000 m en funcionamiento y 15000 m en

almacenamiento

1.3. Circuitos básicos de medición de tensiones

Para medir tensiones por un circuito deberemos poner las puntas de prueba en paralelo con el elementoa comprobar, de esta forma obtendremos la caıda de tension que se produce en el, nunca deberemosintercalar el multımetro, en posicion de voltımetro, dentro del circuito, puesto que en ese caso lo quehacemos es insertar una resistencia de valor elevado ( Mega Ohmios ), y esto reducira drasticamente la



corriente por el circuito, por lo cual los datos que marcara el medidor seran erroneos.

Figura 1.4: Esquema para medir tensiones con el multımetro

1.4. Circuito básico de medición de corriente

Para medir corrientes por un circuito deberemos intercalar el multımetro dentro del circuito (en seriecon los demas elementos), y nunca ponerlo en paralelo con el elemento a comprobar puesto que en ese casolo que estaremos haciendo es puentearlo, reduciendo la resistencia del circuito y por lo tanto aumentandola corriente que tiene que suministrar la baterıa, llegando incluso a quemar el medidor si la corrienteaumenta demasiado. Si no estamos seguros de la intensidad que circula, o sospechamos que circula unacorriente elevada deberemos poner la sonda roja en la clavija A (corrientes grandes)

Figura 1.5: Esquema para medir corrientes con el multımetro

1.5. Circuito básico de medición de resistencias

Para medir la resistencia de un elemento de un circuito, primero deberemos desconectarlo, ya quepara medir resistencias el elemento no debe de estar alimentado a ninguna fuente de alimentacion. Unmultımetro en medicion de resistencias utiliza su propia pila interna para realizar la medicion, por ello esimportante que la pila no este agotada si queremos que los resultados obtenidos sean correctos.

Figura 1.6: Esquema para medir resistencia con el multımetro



1.6. Simulación de la experiencia

Circuito 1

De la figura 1.7 tenemos que el valor de corriente y voltaje sobre la resistencia R2 es deI = 12µA y V = 8,027 V.

Figura 1.7: Circuito de la Experiencia 1

Circuito 2

De la figura 1.8 tenemos que el valor de corriente y voltaje sobre la resistencia R2 es deI = 1,19 mA y V = 8,074 V. Con respecto a la simulacion anterior hay un aumento de al menos100 veces.


Circuito 3

El circuito de la figura 1.9, es un circuito rectificador de media onda, como se muestra, el valorde la tension DC de la fuente debe ser cero y la simulacion muestra un valor en el rango de losmicrovoltios, con un multimetro real no se podria detectar este valor. Por otro lado el valor dela tension AC corresponde con el valor RMS de la fuente.

Por el lado de la resitencia, tenemos tension AC y DC tal como se espera teoricamente, laforma de la onda de la fuente y sobre la resistencia se muestra en la figura 1.10.

Cuadro 1.1

VAC (V) VDC (V)

V1 11,996 ∼ 0

V2 6, 259 5, 082




(a) Tension de entrada V1 (b) Tension de salida V2 sobre el resistor

Figura 1.10: Tension de media onda rectificada

Circuito 4

El circuito de la figura 1.11 es un circuito rectificador de onda completa, con respecto al anteriorcircuito el valor de la tension DC aumenta sobre el resistor, dado que hay 2 semiperiodos concomponente DC, esto se puede observar en la figura 1.12.




Figura 1.12: Tension de entrada V1 (rojo) y la tension sobre el resistor V2 (azul)

1.7. Cálculos y Resultados Experimentales

1.7.1. Experiencia 1

Las medidas experimentales tension, corriente y resistencia se observa en la tabla 1.2, en dondese anadido la incertidumbre propia del instrumento de acuerdo con su manual de uso.

Debido a que el instrumento no puede medir corrientes por debajo de los 20µA no se tienemedida de corriente. Por otro lado al medir la tension en la escala adecuada, se puede comprobardiferencias cuando se aumenta la escala tanto en valor numerico como en el error del instrumento.

Por ultimo al medir resistencias y escoger la escala adecuada permite reducir la incertidumbrede medicion en al menos 3 veces, de este modo el valor experimental se aproxima mucho al valornominal (codigo de colores).

Cuadro 1.2: Medida experimental de tension, corriente y resistencia para el circuito 1.

escala 20 V escala 200 V escala 2 V

V0 8, 18± 0, 05 8, 2± 0, 1 1E

escala 200µA escala 2 mA

I0 0 0

escala 2000 KΩ escala 20 MΩ escala 200 KΩ

R1 298± 5 0, 30± 0, 02 1ER2 683± 10 0, 69± 0, 04 1E


Al igual que la experiencia anterior, se observa las mismas diferencias, pero podemos analizarla corriente que atraviesa por la resistencia, como teoricamente el rango de corriente es menor que20 mA podemos usar esta escala para fijar valores y precisar con la escala de 2 mA, reduciendotambien la incertidumbre hasta en 8 veces.



Cuadro 1.3: Valores experimentales de tension y corriente para al experiencia 2

escala 20 V escala 200 V escala 2 V

V0 8, 06± 0, 05 8, 1± 0, 1 1E

escala 200µA escala 2 mA escala 20 mA

I0 1E 1, 18± 0, 05 1, 2± 0, 4

escala 20 KΩ escala 200 KΩ escala 2 KΩ

R1 3, 27± 0, 05 3, 2± 0, 2 1ER2 6, 95± 0, 10 6, 8± 0, 2 1E


Tenemos un circuito rectificador de media onda con voltaje pico Vps = 18, 73 V, los valoresmedidos por el multımetro se muestra en la tabla 1.4.

Usando las relaciones:

Vm = VDC =1

T

T

0

Vp sinωt.dt (1.1)

Vrms = VAC =1

T

T

0

V 2p sin2 ωt.dt

1/2

(1.2)

El valor de la tension media V.= es muy cercana al valor teorico, si contamos la incertidumbre

del instrumento, el valor teorico esta dentro del rango del valor experimental; lo mismo podemosdecir de la corriente media. Por otro lado la tension AC tiene correspondencia con el valor dela tension cuadratica media Vrms, tal como se observa en la tabla 1.4, lo mismo pasa con lacorriente Irms.

Lo interesante de estos resultados se observa al comparar los valores de tension y corrienteentre los diferentes modos, note que VDC < VAC dado que la componente DC solo esta presenteen un medio periodo, de manera que solo se entrega la mitad de potencia en un periodo.

Cuadro 1.4: Valores experimentales de tension y corriente para la experiencia 3

Medida Valor experimental Valor teorico

Modo DCV.= 5, 64 V 5, 70 V

I.= 5, 64 mA 5, 51 mA

Modo ACV ∼ 6, 94 V 6, 80 VI∼ 6, 92 mA 6, 79 mA

Voltaje pico ondarectificada

Vp 18, 04 V 18, 04 V

Voltaje pico senal Vps 18, 73 V

Frecuencia f 59, 6 Hz 60 Hz


Tenemos un circuito rectificador de onda completa con voltaje pico Vps = 18, 72 V y voltajepico de la onda rectificada de Vp = 17, 36 V, los valores medidos por el multımetro se muestraen la tabla 1.5.



El valor de la tension media V.= es aproximadamente igual al valor teorico, si contamos la

incertidumbre del instrumento, el valor teorico esta dentro del rango del valor experimental; lomismo podemos decir de la corriente media. Por otro lado la tension AC tiene correspondenciacon el valor de la tension cuadratica media Vrms, tal como se observa en la tabla 1.5, lo mismopasa con la corriente Irms.

Lo interesante de estos resultados se observa al comparar los valores de tension y corrienteentre los diferentes modos, note que VDC > VAC dado que la componente DC solo esta presentedos veces en el mismo periodo, practicamente se esta entregado el doble de potencia respecto alrectificador de media onda.

Cuadro 1.5: Valores experimentales de tension y corriente para la experiencia 4

Medida Valor experimental

Modo DCV.= 10, 65 V

I.= 10, 59 mA

Modo ACV ∼ 5, 63 VI∼ 5, 59 mA

Voltaje pico ondarectificada

Vp 17, 36 V

Voltaje pico senal Vps 18, 72 V

Frecuencia f 58, 9 Hz

1.8. Discusiones

1. Los valores nominales de las resistencias y los valores medidos por el Multımetro son apro-ximadamente iguales, si se compara los rangos de incertidumbre del instrumento facilmentese puede estar seguros de esta concordancia. Por otro lado se puede medir los valores de laresistencias mediante la Ley de Ohm o caso contrario usar un puente de Wheatstone quedependera de la precision con la que se desea obtener.

2. Definimos como efecto de carga a la modificacion que introduce, en el circuito a medir,el aparato que realiza la medida, esta modificacion siempre existe ya que el aparato demedida siempre extrae cierta cantidad de energıa para realizar la medida. La modificacionintroducida puede ser grande o pequena en funcion de las caracterısticas del aparato enrelacion con el circuito donde se realiza la medida. Sin embargo, como habitualmentese conocen estas caracterısticas, una vez realizada la medida con el circuito cargado sepuede deducir cual hubiera sido la medida sin el aparato conectado. Si el efecto de cargaes pequeno, es decir la modificacion introducida es pequena, no suele ser necesaria lacorreccion siendo suficiente la aproximacion de despreciar el efecto de carga.

3. No podemos evitar el error instrumental de indicacion del multımetro y el error de in-sensibilidad del detector, por lo cual dependiendo del valor de los dispositivos pasivos sedebe usar algun metodo adecuado de medicion para salvar los errores instrumentales y loscometidos por la adquisicion de los datos.(error del metodo, manipulacion u otros).

1.9. Conclusiones

sssss


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