U.N.M.S.M

Fac. de Ingeniera Electrnica y ElctricaAPELLIDOS Y NOMBRESroror

MATRICULA

CURSO

TEMA Instrumentacin de Corriente Continua

Laboratorio de Dispositivos Electrnicos

INFORME

FECHAS

NOTA

FINAL

Realizacin

Entrega

NUMERO

1

ABRIL

ABRIL

GRUPO

PROFESOR

3 (JUEVES - p.m)

Ing. LUIS PARETTO

I. INSTRUMENTACIN DE CORRIENTE CONTINUAEXPERIMENTO 1 II. OBJETIVOS: 1. Conocer el error que por efecto de carga produce un voltmetro. 2. Conocer el error que introduce un ampermetro en un circuito. 3. Determinar los errores que se producen por la conexin de instrumentos en un circuito. III. INTRODUCCION TEORCA: El Voltmetro: Es un equipo usado para medir la diferencia de potencial en un sector o generador cualquiera (pilas, acumuladores, dnamos, etc.), tanto en el lugar donde se pr duce el o fluido elctrico como en los sitios en donde se transforma o aplica. Su mecanismo se halla basado en el principio del galvanmetro. Una bobina de induccin muy sensible, que puede ser nica para las corrientes continuas, o dobles para las alternas, genera el paso de la corriente un campo magntico inductivo, cuyas atracciones o repulsiones son captados por una aguja que oscila sobre un cuadrante gra duado en el que pueden leerse fcilmente las diferencias de potencial respectivas.

Voltimetro El Ampermetro:

Es un equi basado en bobina al ededor de un trozo de hierro mvil suspendido entre los polos sur y norte de un imn comn, en forma de herradura. Cuando se hace pasar una corriente el ctrica a travs del alambre, el hierro se convierte en un imn electromagntico, con sus polos norte y sur entre los polos del imn fijo. Como los polos opuestos siempre se atraen, el imn mvil gira de tal modo que su polo sur apunta al polo norte del imn fijo, y su polo norte al polo sur del mismo. La fuerza de esta atraccin depende de la intensidad de la corriente. Una aguja que gira junto con el hierro mvil seala sobre una escala el nmero de amperios circulante.

Micro ampermetro

Mili ampermetro

Sensibilidad de l s instrumentos: La sensibilidad de un dispositivo electrnico, por ejemplo un receptor de comunicaciones, es la mnima magnitud en la seal de entrada requerida para producir una determinada magnitud en la seal de salida, dada una determinada relacin seal/ruido, u otro criterio especificado. La sensibilidad de un instrumento se determina por la intensidad de corriente necesaria para producir una desviacin completa de la aguja indicadora a travs de la escala. El grado de sensibilidad se expresa de dos maneras, segn se trate de un ampermetro o de un voltmetro. Sensibilidad del Ampermetro: La sensibilidad se indica por el nmero de amperios, miliamperios o microamperios que debe de fluir por la bobina para producir la desviacin completa. Si un instrumento tiene una sensibilidad de 1 mA es necesario 1 mA para producir la desviacin completa. Sensibilidad del Voltmetro: Aqu la sensibilidad est expresada en ohmios por voltio es decir, la resistencia del instrumento. Para que el voltmetro sea lo ms preciso posible este debe de tomar una corriente muy baja del circuito, lo cual se obtiene mediante una alta resistencia. El nmero de ohmios por voltio de un voltmetro se obtiene dividiendo la resistencia total del instrumento entre el voltaje mximo que puede medir. Para un

trabajo general en electrnica, un voltmetro debe tener como mnimo una sensibilidad de 1,000 /V. El nmero de ohmios por voltio de un voltmetro se obtiene dividiendo la resistencia total del instrumento entre el voltaje mximo que puede medirse. Por ejemplo, un instrumento con una resistencia interna de 300000 ohmios y una escala para un mximo de 300 voltios, tendr una sensibilidad de 1000 ohmios por voltio. IV. MATE IAL Y EQ IPO: 1. Una fuente de corriente contina. 2. Un voltmetro. 3. Un miliampermetro y micro ampermetro. 4. Cables y conectores (Cocodrilo/Banano, Cordn AC . 5. Un Multmetro digital. 6. Resistores (22, 150, 390, 820 , 6.8K , 10K , 56K , 10K )

Voltmetro: Marca: Yokogawa Modelo: 2011 N de serie: 84AA2174 Sensibilidad: 1000 /V

Multmetro Digital: Marca: Fluke N de serie: 64680428

Miliampermetro: Marca: Yokogawa Modelo: 510B Sensibilidad: 0.1 /V

Micro ampermetro: Marca: Yokogawa Modelo: 500B Sensibilidad: (1/15) /V

Resistencias

Fuente de alimentacin

V. PROCEDIMIENTO:

Llenar la tabla 1 con los valores de los resistores a usar. TABLA 01: Valores de resistores utilizados. Resistor Terico Practico 22; 33; 33; 150 ; 150 ; 149 ; 390 ; 390 ; 387 ; 1k; 820 ; 827 ; 5.1k; 6.8k; 6.77k; 10 k; 10k; 9.96k; 51 k; 56k; 59.3k; 100 k; 100k; 99.4k;

Voltmetro: - Modelo: Fluke 79 digital 1) Determinacin del error que por efecto de carga produce un voltmetro a) Armar el siguiente circuito:R1

V=12v

R2

V2

Figura 1

VALORES PRACTICOS USADOS: Voltaje de la fuente: 12.01 v R1: 6.8 k; R2: 9.96 k; b) Determinar tericamente el voltaje que debera medir el voltmetro sin efecto de carga.y Voltaje de la fuente (V): 12v y Valor que mide el voltmetro (V2) y Resistencias: R1 = 6.8 k; y R2 = 9.96 k; y Intensidad (I): ?

Por la Ley de Ohm: ! I v eq

Req ! R1 R2 ! 10 k; 5.1k; ! 15.1k;

12 ! I v 15.1k;

I ! 8 v 10 4 A V2 ! 8 v 10 4 v 10k; V 2 ! 8voltios

c) Conectar el voltmetro segn se muestra en la figura 1. Seleccionar la escala ms apropiada para poder leer el voltaje medido con la mayor claridad posible. d) Cambiar de escala en el voltmetro a un rango superior. Anotar el valor medido por el voltmetro. Llenar la tabla 2. e) Cambiar los valores de las resistencias R1 a 56 k; y 100 k; respectivamente. Repetir el procedimiento anterior y comparar los resultados obtenidos. Tabla 2 Paso ESCALA 10 30 100 3 a. V2 (99.6 k) 5.2 V 6.3 V 6.5 V XXX e. V2 (99.4 k) 1.6 V 3.3 V 5 V 0.58 V Calculando los errores del voltmetro RV ! S v V seV ! 100 % 1 1 1 Rv v R 1 R2

R1=6.8 k R2=9.96 k R1=99.4 k R2=59.3 k ESCALA Rv

Error 28.780% 78.787% 10 10000

11.871% 55.318% 30 30000

3.884% 27.082% 100 100000

X 92.526% 3 3000

Calculo de los errores del ampermetro V RA ! R I Sensibilidad 1 /Ve A (%) ! R A v 100% R RA

Voltmetro: - Sensibilidad : 1 mA ( 1000 /v ) - Modelo : 201139 - No : 84AA2176

2.-Determinar el error introducido por un ampermetro en el circuito. a) Armar el siguiente circuito:

A

V=1v I Voltaje de la fuente = 1 V y 0.2 V.

R=1K

Figura 2

b) Determinar tericamente la corriente que deber medir el ampermetro en su ausencia. Usando la ley de Ohm.

1V ! i.1K;

i= 10 3 A

c) Conectar el ampermetro segn se muestra en la Figura 2, seleccionar la escala ms apropiada para poder leer la intensidad de corriente media con la mayor claridad posible. Anotar este valor. Escala de 30 miliA. d) Cambiar de escala el ampermetro a un rango superior. Anota el valor medido por el ampermetro. e) Cambiar el valor del voltaje de la fuente a 0,2 voltios. Seleccionar la escala de intensidad de corriente ms apropiado para poder leer la corriente medida con mayor claridad posible. Anotar este valor. Usar R=22. En la tabla. V fuente 1.0 V 0.2 V Tabla 4 Paso IA (mA) a. I(149) e. I(22) 10 6.8 mA 5.7 mA 30 7.1 mA 5.4 mA 100 8.1 mA 6 mA

I(tericos)

g) Hallar el error debido al ampermetro conociendo su sensibilidad y voltaje de operacin. Comparar estos valores medidos. Del circuito interno del ampermetro tenemos

V ! I ' ( R a R ) Ra !

Donde

Vt ! Is.Rs ! Im .R

V I .R .( U ) I

V : Voltaje de la fuente. Vt : Voltaje de trabajo del ampermetro. Is: Corriente en la resistencia shunt. Rs: Resistencia shunt. Rm: Resistencia del medidor.Rs.R ) Rs R Im: Corriente en el movimiento medidor de la bovina mvil.

Ra : Resistencia equivalente del ampermetro ( Ra !

I I V Donde I ! (intensidad del circuito de la figura 2 sin considerar el error I R introducido por el ampermetro) V I= (considerando el error introducido por el ampermetro (medida ral9) R Ra Ra ea ! R Ra Tabla de errores debido al ampermetro con los valores experimentales hallados ( A AE ' ). eA ! T AT Con el miliampermetro. ea !

Tabla 5 V fuente Paso IA (A) 3000 100 300 I(tericos) 0.3 V h. I(1k) 250 A 170 A 85 A 0.2 V e. I(390) 300 A 160 A 65 A Con el micro ampermetro. Tabla 6 V fuente Paso IA (A) 300 100 30 I(tericos) 0.3 V h. I(5.1k) 32 A 23 A 27.5 A 0.2 V e. I(390) 20 A 15 A 17.8 A h) Repetir paso 2 haciendo uso del micro ampermetro segn lo pedido en la tabla siguiente y llenar. V = 0,3V. Tabla 3. Con Multmetro Digital: Tabla 3 Paso ESCALA 10 100 Tericos a. V2 (10 k) 7.9 V 7.2 V 7.14 V e. V2 (100 k) 7.54 V 7.5 V 7.69 V

CUESTIONARIO FINAL: 1. Cmo vara el error introducido por el voltmetro en el circuito de la figura1 cuando se vara la escala de voltaje? En ambos casos el error disminuye cuando la escala aumenta TABLA 1.

Son de forma inversa. 2. Cundo se presenta mayor error por la conexin del voltmetro al circuito de la figura 1? Como en la pregunta anterior el error aumenta a medida que la escala disminuye, en nuestro caso en la escala de 30 V y 3 V. 3. Cmo varia el error introducido por el ampermetro en el circuito de la figura 2 cuando se varia la escala de corriente? (casos a y e por separado). Entonces por frmula para hallar el error introducido por el ampermetro tenemos: eA ! V .R A R R R A 10 6.8 mA 5.7 mA 30 7.1 mA 5.4 mA 100 8.1 mA 6 mA

Tabla 4 V fuente Paso IA (mA) 1.0 V a. I(149) 0.2 V e. I(22) Caso a:

I(tericos)

La sensibilidad del ampermetro es 0.1 ;/V. R = 1 K ; V= 1v.RA ! V R I

Escala de 10 mA: La resistencia interna total del ampermetro es:RA ! 1 149 ! 1.94; 6.8 v 10 3

Entonces por frmula para hallar el error introducido por el ampermetro tenemos:e A ( ) ! 1.285

Calculando el resto de valores R 10 30 100 Error (%) Error (%) Error (%) 149 -1.94 -8.15 25.35 1.285% 22 13.08 15.03 11.33 37.28% 1.23% 40.58% 14.53% 33.99%

4. Cundo se presenta mayor error por la conexin del ampermetro al circuito de la figura 2? Explicar las causas de ello (casos a y e).

Con los datos obtenidos de la pregunta anterior se puede afirmar lo siguiente: Para el caso a se present menor error para la resistencia de 149 ; a la escala de 10 mA en el miliampermetro con un valor de la fuente de 1 voltio; porque cuanto ms pequea sea la corriente de deflexin de plena escala ser mayor la sensibilidad del miliampermetro. Para el caso e se present mayor error para la resistencia de 22 ; a la escala de 5mA en el miliampermetro con un valor de la fuente de 0.2 voltios; debido a la resistencia utilizada, el estado de los conectores y cables del que fueron uso.

5. Con cul instrumento se presento mayor error, con el voltmetro o con el multmetro? Explicar las causas de ello. Se presenta mayor error en el voltmetro. El multmetro indica la cantidad que se est midiendo en una pantalla numrica en lugar de la aguja y la escala que se emplea en los medidores analgicos. La lectura numrica le da a los medidores electrnicos digitales las siguientes ventajas sobre los instrumentos analgicos en muchas aplicaciones:y

Las exactitudes de los voltmetros electrnicos digitales son mucho mayores que las de los medidores analgicos. Por ejemplo, la mejor exactitud de los medidores analgicos de aproximadamente 0.5% mientras que las exactitudes de los voltmetros digitales pueden ser de 0.005% o mejor. Aun los multmetros ms sencillos tiene exactitudes de al menos 0.1%. Para cada lectura hecha con el multmetro se proporciona un nmero definido. Esto significa que dos observadores cualquiera siempre vern el mismo valor. Como resultado de ello, se eliminan errores humanos como el paralaje o equivocaciones en la lectura. La lectura numrica aumenta la velocidad de captacin del resultado y hace menos tediosa la tarea de tomar las mediciones. Esto puede ser una consideracin importante en situaciones donde se deben hacer un gran nmero de lecturas. El multmetro tambin puede contener un control de rango automtico y polaridad automticos que los protejan contra sobrecargas o de polaridad invertida.

y

y

y

CONCLUSIONES -En un instrumento la precisin depende de cuantas subdivisiones tenga una determinada escala. -El multimetro digital tiene mayor precisin por ser de ms fcil lectura. -Para poder medir la diferencia de potencial en dos puntos dados el voltmetro se debe colocar en paralelo.

-Para poder medir cuanta corriente circula en un determinado circuito el ampermetro se debe colocar en serie.

BIBLIOGRAFA-CIRCUITOS ELECTRICOS Dorf-Svoboda, 5 ta edicin, Alfaomega grupo editor, Mxico, 2003. -TEORIA DE CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS ELECTRONICOS Boylestad-Nashelsky, 8 va edicion, Pearson educacin, Mexico, 2003.