Instrumental Tp 1

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS FISICAS Y NATURALESUNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA

INSTRUMENTAL Y MEDICIONES ELECTRÓNICAS

Trabajo Práctico Nº1Errores en las Medidas, Incertidumbre.

Batallan, Facundo Mat: 34440855

Pastrana, Franco Mat: 35049634

Quinteros, Guillermo Ignacio Mat: 33202077

OBJETIVO

Se evaluará el error que se presenta cuando se emplea un instrumento de usos

generales, como un multímetro, para efectuar mediciones de distintos tipos de

formas de onda.

Se medirá la resistencia por unidad de longitud de un cable/alambre conductor

mediante un método indirecto y se determinará el grado de incertidumbre

presente en dicha medición.

MATERIALES E INSTRUMENTAL NECESARIO

Multímetro digital con su correspondiente manual de especificaciones.

Generador de funciones.

Osciloscopio.

Frecuencímetro.

Circuito generador de corriente constante (fuente).

Probeta a ensayar (tramo de cable o alambre de longitud conocida).

EXPERIMENTO 1: MEDICIÓN DE FORMAS DE ONDA TRIANGULAR Y

CUADRADA.

En este experimento se busca obtener los valores de las constantes de

corrección, para eliminar los errores de los instrumentos al medir ondas

cuadradas y cota determinada para una forma de onda que no corresponde.

Como se sabe cuando se realizan mediciones con instrumentos como

multímetros, los mismos están calibrados suponiendo generalmente que se

utilizara en la medición de formas de ondas sinusoidales, dicha calibración

consiste en aplicar un factor de forma que relaciona los valores medio de

módulo y eficaz, pero el mismo no es el mismo para otro tipo de ondas como

cuadradas o triangulares, es por ello que se busca conocer este factor de una

forma practica para que se evite cometer erros provenientes de un factor de

forma inadecuado.

El procedimiento se llevara a cabo mediante mediciones directas con

osciloscopio y multímetro,

En una primera instancia lo que se realizo fue disponer los instrumentos;

generador, osciloscopio, frecuencímetro y multímetro todos en paralelo entre si

como lo muestra el esquema. Luego se calibro el generador de onda para que

entregue una onda senoidal de 50Hz con una amplitud de 3V pap, medido con

el osciloscopio. Además se controlo el valor de la frecuencia con el osciloscopio

y el frecuencímetro, corroborando la concordancia de los valores.

El siguiente paso fue medir con el multímetro puesto como voltímetro de CA

que la tensión a la salida sea de aproximadamente 1,06V, este valor surge de

la siguiente expresión:

Para una onda senoidal el valor que se obtuvo de dicha medición fue de 0.99V.

Luego comenzamos a variar la frecuencia del generador, asegurándonos con el

osciloscopio de mantener los 3v p.a.p. en la salida.

Se observó que para la forma de onda senoidal la tensión que medimos a la

salida recién comenzó a variar a partir de los 1,3KHz donde se obtuvo una

tensión de 0,98v contra los 0,99v medidos a 50Hz.

El error relativo observado fue

Para la onda cuadrada la ecuación es:

El error relativo que presento para la forma de onda cuadrada fue

Se observó que variando la frecuencia a partir de los 300hz comenzaba a

variar la medición obteniendo para este caso 1,34v.

Para cuando el generador se cambio para que entregase una onda triangular el

valor medido fue 0,81v

El error relativo en este caso fue

Variando la frecuencia a partir de los 1,3khz la vario a 0,81v

EXPERIMENTO 2: MEDICIÓN, POR UN MÉTODO INDIRECTO, DE LA RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR.

En este experimento se determinara la resistencia por unidad de longitud de un cable conductor, en este caso un par bifilar UTP mediante el empleo del método de 4 terminales. Él mismo consiste en utilizar una fuente de corriente constante que se aplica al elemento cuya resistencia se desea medir mediante dos terminales (corriente de prueba), y se mide luego la caída de tensión provocada mediante un voltímetro, conectado con otros dos terminales separados de los primeros. Las resistencias de contacto no se eliminan pero al separarse los contactos de corriente de los contactos de potencial, el error puede ser eliminado.

La probeta a ensayar, consiste en un tramo de longitud conocida de cable UTP de los que se emplean en la instalación de redes y que contiene cuatro pares trenzados. La resistencia de un par UTP se define como: “El valor de resistencia que se mide desde un extremo del par, cuando el otro extremo esta terminado en un cortocircuito”; es un parámetro típico de este tipo de cable y se especifica por unidad de longitud.

Los cuatro pares se conectarán en serie para obtener una línea bifilar cuya longitud total es cuatro veces la del cable. Además, por razones prácticas, el cable debe disponerse en forma de un rollo, y para que el mismo no se comporte como una bobina, los cuatro pares se conectarán formando un arrollamiento no inductivo.

Inicialmente deberá disponerse el multímetro como miliamperímetro para ajustar el generador de corriente

El circuito generador de corriente constante que se utilizo fue una fuente de tensión/corriente, la cual calibramos para una salida de 100mA. Acto seguido la conectamos a la probeta, se medio a los bornes la caída de tensión que fue de 0,536V.

El multímetro utilizado, es un Gw instek modelo GDM394 que tiene las siguientes características:

Con los valores obtenidos se confecciono la siguiente tabla:

--- --- ∆X ∆X/X (∆X/X) . 100

V 0,536V ± 0,01V 0,019 1,9

I 100mA ±1,5mA 0,015 1,5

R 5,36Ω 0,034 3,4

Determinación del valor de resistencia por unidad de longitud (R1) .

El valor de resistencia por unidad de longitud del cable conductor ensayado, se

obtendrá dividiendo la resistencia total medida por la longitud de la probeta.

En cuanto a la medición de longitud de la probeta, debido a que en el

laboratorio de electrónica no se disponen de los elemento necesarios para

realizar la misma, se tomará como dato válido de la longitud de la probeta (Lp),

el valor que se encuentre en un rótulo o cartel adosado a la misma, suponiendo

que todas han sido medidas con una incertidumbre de 15cm.

R () 5,36

Lp (m) 7±0,15

Rl (/m)

Incertidumbre total.

0,055

= 0,055

CONCLUSIONES

Se pudo determinar luego de finalizar el practico que la medición de resistencias por el método de 4 terminales nos permite una medición bastante exacta de resistencias de pequeño valor, en el mismo se utilizan dos terminales para la corriente y dos para la tensión, la principal ventaja que apreciamos es que si bien las resistencias de contacto no se eliminan totalmente, podemos al separar los contactos de corriente y los contactos de tensión eliminar el error. El LM317 es un regulador de tensión ajustable de tres terminales, capaz de suministrar en condiciones normales 1.5A, en un rango de entre 1,2 hasta 37 Voltios.

La tensión entre la patilla ajuste y salida es siempre de 1,25 voltios (tensión establecida internamente por el regulador), y en consecuencia la corriente que circula por el resistor R1 es: IR1 = V / R1 = 1,25/R1

Esta misma corriente es la que circula por R2. Entonces la tensión en R2: VR2 = IR1 x R2. Si se sustituye IR1 en la última fórmula se obtiene la siguiente ecuación: VR2 = 1,25 x R2 / R1.

Como la tensión de salida es: Vout = VR1 + VR2, entonces: Vout = 1,25 V + (1,25 x R2 / R1)V

Simplificando finalmente nos queda

)

Donde se ve claramente que si modifica R2 (resistencia variable), se modifica la tensión Vout

Como pudimos ver algunos autores sugieren que una mejor estimación de la incertidumbre se obtiene efectuando la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los errores parciales en lugar de hacer la suma de los errores parciales directamente pero luego de debatir entre todos los integrantes del grupo concluimos que nos parece mas adecuada utilizar la suma de los errores parciales ya que para utilizar el otro método las medidas deben ser completamente independientes entre si, y la mayor parte de las veces resulta dificultoso determinar cuando son realmente independientes las medidas .