TEMAS 2. DISEO DE UN INSTRUMENTO DE MEDIDA ANALGICO

INSTRUMENTACION Y MEDICIONESPRESENTADO POR:

JEFFERSON BREINER AMADO VARGASCODIGO: 7731861HAROL ANDRES MURCIA CALDERON

COD

1.1110.473.039GRUPO: 201455_36

PRESENTADO AL TUTOR DEL CURSO:

SAULO ANDRESINGENIERO ELECTRONICO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIAS E INGENIERIAS

INGENIERIA ELECTRONICA2015OBJETIVOS

Adquirir capacidad de analizar cualitativa y cuantitativamente los procesos de medicin. Conocer las diferentes fuentes de error en las mediciones. Conocer funcionamiento Del Galvanmetro de DArsonval.

Implementar un Ampermetro, el Voltmetro y el Ohmetro empleando galvanmetro de DArsonval. Manejar las herramientas para el diseo y simulacin de circuitos electrnicos.MARCO TEORICO

GALVANOMETRO

Es una herramienta que se usa para detectar y medir lacorriente elctrica. Se trata de untransductoranalgico electromecnicoque produce una deformacin de rotacin en una aguja o puntero en respuesta a la corriente elctrica que fluye a travs de subobina. Este trmino se ha ampliado para incluir los usos del mismo dispositivo en equipos de grabacin, posicionamiento y servomecanismos.Es capaz de detectar la presencia de pequeas corrientes en un circuito cerrado, y puede ser adaptado, mediante su calibracin, para medir su magnitud. Su principio de operacin (bobina mvil e imn fijo) se conoce como mecanismo de D'Arsonval, en honor al cientfico que lo desarroll. Este consiste en una bobina normalmente rectangular, por la cul circula la corriente que se quiere medir, esta bobina est suspendida dentro del campo magntico asociado a un imn permanente, segn su eje vertical, de forma tal que el ngulo de giro de dicha bobina es proporcional a la corriente que la atraviesa. La inmensa mayora de los instrumentos indicadores de aguja empleados en instrumentos analgicos, se basan en el principio de operacin explicado, utilizndose una bobina suspendida dentro del campo asociado a un imn permanente. Los mtodos de suspensin empleados varan, lo cul determina la sensibilidad del instrumento, as cuando la suspensin se logra mediante una cinta metlica tensa, puede obtenerse deflexin a plena escala con solo 2 A, pero el instrumento resulta extremadamente frgil, mientras que el sistema de "joyas y pivotes", semejante al empleado en relojera, permite obtener un instrumento ms robusto pero menos sensible que el anterior, en los cuales, tpicamente se obtiene deflexin a plena escala, con 50 A.

Funcionamiento:La operacin de este dispositivo se basa en la interaccin de una corriente elctrica DC y un campo magntico fijo. Los elementos bsicos son: Una bobina mvil, a travs de la cual circula la corriente DC.

Un imn, que produce el campo magntico fijo.

Un resorte, cuya funcin es servir de mecanismo equilibrador de la rotacin de la bobina. Una aguja indicadora sujeta a la bobina mvil y una escala graduada mediante las cuales podemos realizar la lectura. En la Figura1. podemos observar la ubicacin de estos elementos. La bobina mvil se encuentra en el campo magntico fijo producido por el imn permanente.

Fig. 1.- Galvanmetro de DArsonval

AMPERIMETROUnampermetroes un instrumento que se utiliza para medir laintensidad de corrienteque est circulando por uncircuitoelctrico. Un microampermetro est calibrado en millonsimas de amperio y un miliampermetro en milsimas de amperio.En trminos generales, el ampermetro es un simplegalvanmetro(instrumento para detectar pequeas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistenciasshunt, se puede 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 uncircuito elctrico.El aparato descrito corresponde al diseo original, ya que en la actualidad los ampermetros utilizan unconversor analgico/digitalpara la medida de lacada de tensinen unresistorpor 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.

Clases de Ampermetros

Los sistemas de medida ms importantes son los siguientes: magnetoelctrico, electromagntico, electrodinmico y digital, cada una de ellas con su respectivo tipo de ampermetro.

Ampermetros magnetoelctricos

Para medir la corriente que circula por un circuito se tiene que conectar el ampermetro en serie con lafuente de alimentaciny con el receptor de corriente. As, toda la corriente que circula entre esos dos puntos va a pasar antes por el ampermetro. Estos aparatos tienen unabobinamvil que est fabricada con unhilomuy fino (aproximadamente 0,05mm de dimetro) y cuyas espiras, por donde va a pasar la corriente que se quiere medir, tienen un tamao muy reducido. Por todo esto, se puede decir que la intensidad de corriente, que va a poder medir un ampermetro cuyo sistema de medida sea magnetoelctrico, va a estar limitada por las caractersticas fsicas de los elementos que componen dicho aparato. El valor lmite de lo que se puede medir sin temor a introducir errores va a ser alrededor de los 100 miliamperios, luego la escala de medida que se va a usar no puede ser de amperios sino que debe tratarse de miliamperios. Para aumentar la escala de valores que se puede medir, se puede colocar resistenciasen derivacin, pudiendo llegar a medir amperios (aproximadamente hasta 300 amperios). Las resistencias en derivacin pueden venir conectadas directamente en el interior del aparato o se pueden conectar externamente.

Ampermetros electromagnticos

Estn constituidos por una bobina que tiene pocas espiras pero de gran seccin. La potencia que requieren estos aparatos para producir una desviacin mxima es de unos 2 vatios. Para que pueda absorberse esta potencia es necesario que sobre los extremos de la bobina haya una cada de tensin suficiente, cuyo valor va a depender del alcance que tenga el ampermetro. El rango de valores que abarca este tipo de ampermetros va desde los 0,5 A a los 300 A. Aqu no se pueden usar resistencias en derivacin ya que produciran un calentamiento que conllevara errores en la medida. Se puede medir con ellos tanto lacorriente continuacomo laalterna. Siendo solo vlidas las medidas de corriente alterna parafrecuenciasinferiores a 500Hz. Tambin se pueden agregar ampermetros de otras medidas eficientes.

Ampermetros electrodinmicos

Los ampermetros con sistema de medida "electrodinmico" estn constituidos por dos bobinas, una fija y una mvil.

Ampermetros digitales

Estos ampermetros utilizan una resistencia de derivacin y un convertidor analgico-digital.

OHMMETROUnhmetrouohmmetroes un instrumento para medir laresistencia elctrica.

El diseo de un hmnimetro se compone de una pequeabaterapara aplicar unvoltajea la resistencia bajo medida, para luego, mediante ungalvanmetro, medir lacorriente que circula a travs de la resistencia.La escala del galvanmetro est calibrada directamente enohmios, ya que en aplicacin de laley de Ohm, al ser el voltaje de la batera fija, la intensidad circulante a travs del galvanmetro slo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.Existen tambin otros tipos de hmetros ms exactos y sofisticados, en los que la batera ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constanteI, la cual se hace circular a travs de la resistenciaRbajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltajeVen los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor deRvendr dado por:

Para medidas de alta precisin la disposicin indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba.Para evitar este inconveniente, un hmetro de precisin tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvn. Dos terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la cada de tensin en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.

TEMAS 2. DISEO DE UN INSTRUMENTO DE MEDIDA ANALGICO

1. Disear e implementar un ampermetro de dc con derivacin de Ayrton, para escalas de corriente de 10 mA. 100 mA, 1 A. Empleando un galvanmetro de DArsonval.

La resistencia interna que utilizamos en el laboratorio fue de 286 y una corriente de deflexin de 8mA.

Escala de 10V

Escala de 20V

Escala de 50V

2. Disee un voltmetro de cd multirrango empleando un galvanmetro de DArsonval son escalas de medicin de voltaje: 0-10Vdc; 0-20Vdc; 0-50Vdc.

VOLTIMETRO

CALCULOSRm : 3

Im: 0.027 A

Para un volteje de 010V

Para un voltaje de 020 V

Para un voltaje de 050 V

3. Disee un ohmmetro empleando galvanmetro de DArsonval, realice la medicin de resistencias de 1K, 3.3K, 6.8K, 10K; compare los resultados de la medicin con el valor obtenido al medirse con multmetro digital y con el cdigo de coloresEl procedimiento de diseo bsico para este instrumento es el siguiente: En primer lugar, supongamos que la batera tiene un valor dado (es una pila de las que podemos conseguir en el mercado), por lo que el valor que debemos determinar para fijar las condiciones del circuito es el de la resistencia R.

Tomamos a E como una fuente de voltaje DC de 3V, la corriente y la Resistencia son respectivamente la corriente de deflexin y la resistencia interna del galvanmetro

R es la resistencia del hmetro que vamos a utilizar para medir las resistencias.

Estos son los resultados obtenidos con las resistencias que tenamos en el laboratorio.

TABLA 1R1R2R3R4

1 ColorMarrnNaranjaAzulMarrn

2 ColorNegroNaranjaGrisNegro

3 ColorRojoRojoRojoNaranja

Valor cd.1K 3.3K 6.8K 10K

tolerancia5%5%5%5%

Valor medido9983.29K6.78K9.98K

% error0.2150.03030.2940.215

Valor TericoValor real

120121,3

330332

11,013

5,14,9

10098

270263

CONCLUSIONES1. La mayora de los ampermetros y voltmetros que se emplean en los laboratorios son galvanmetros modificados. Todos ellos funcionan basados en el mismo fundamento. En esencia, cuentan constan de un arrollamiento helicoidal o bobina, de hilo conductor suspendido en un campo magntico2. Se obtuvo la capacidad de analizar cualitativa y cuantitativamente los procesos de medicin, entendimiento y interpretacin de las diferentes fuentes de error en las mediciones.

3. Se comprendieron los diferentes bloques funcionales de los instrumentos de medicin usados en laboratorio de ingeniera electrnica y telecomunicaciones.4. Se pudo lograr manejar las herramientas para el diseo y simulacin de circuitos electrnicos.BIBLIOGRAFIAUNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGA E INGENIERA, INSTRUUMENTACION Y MEDICIONES Unidad 1 - Instrumentacin Analgica. . Recuperado de http://campus13.unad.edu.co/campus13_20151/mod/lesson/view.php?id=2407LA ENCICLOPEDIA LIBRE, WIKIPEDIA. Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93hmetro

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