Programa

Universidad Tecnolgica Nacional

Facultad Regional Baha Blanca

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Departamento Electrnica

PROGRAMA DE : CDIGO: 9-95-0435

MEDIDAS ELECTRONICAS I REA: Electrnica PLAN: 1995

RGIMEN ANUAL

H O R A S D E C L A S E 5 Hs/ Sem. P R O F E S O R RE S P O N S A B L E

160 hs / ao T E R I C A S P R C T I C A S LABORATORIO Mag. Ing. Miguel Angel Banchieri

Total % s /Total Materia Total % s/ Total Materia DOCENTE AUXILIAR 72 45 88 55 Ing. Oscar Rodrguez

CORRELATIVAS PARA CURSADO CORRELATIVAS PARA RENDIR FINAL C U R S A D A S A P R O B A D A S C U R S A D A S A P R O B A D A S

Teora de Circuitos I Anlisis Matemtico II Electrnica Aplicada I Electrnica Aplicada I Qumica General Tcnicas Digitales I

Tcnicas Digitales I Fsica II Teora de los Circuitos I Anlisis de Seales y

Sistemas

OBJETIVOS: En la diversidad de tareas que puede desarrollar un ingeniero en electrnica egresado de la Universidad Tecnolgica Nacional, est la de efectuar mediciones. Por lo tanto, dentro de las materias que conforman el plan de estudios, puede considerarse de suma importancia la asignatura Medidas Electrnicas I. Esta cumple una funcin integradora de los conocimientos adquiridos por el alumno ya sea con respecto a la asignaturas cursadas como las que efectan en paralelo con sta. Dentro de la asignatura se inculca al alumno los principios ticos respecto a la responsabilidad que le compete a un profesional cuando certifica especificaciones de un sistema o equipo. El cursado de la asignatura permitir que el alumno logre: Comprender las nociones bsicas sobre las mediciones elctricas. Conocer los distintos mtodos de medicin. Comprender el principio de funcionamiento y utilizacin de los instrumentos elctricos y electrnicos que se utilizan

en las mediciones de sistemas electrnicos. Conocer las disposiciones circuitales usadas para la medicin de algunas magnitudes fsicas. Adquirir habilidad en el manejo de instrumentos. Aplicar los principios de funcionamiento de los instrumentos vistos para resolver problemas tecnolgicos concretos

zonales y nacionales. Tomar conciencia de la responsabilidad de ser un profesional ntegro.

CONTENIDOS MNIMOS: (Ordenanza CSU N1077) Errores en las mediciones. Incertidumbre en las mediciones. Especificaciones de exactitud de los instrumentos. Mediciones de tensin, corriente y potencia en frecuencias industriales. Instrumentos utilizados. Mediciones de tensin, corriente y potencia en baja frecuencia. Instrumentos analgicos y digitales utilizados. Fuentes analgicas de seales. Mediciones de formas de onda no senoidales. Mediciones de constantes concentradas. Puente de CC y de CA de baja frecuencia. Q-metros. Osciloscopios de usos generales analgicos, con base de tiempos simple y con base de tiempo doble. Introduccin al acondicionamiento de seales. Medicin de parmetros no elctricos. Anlisis y tratamiento de las interferencias de modo normal y de modo comn que afectan las mediciones. Ensayos en base a normas

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Departamento Electrnica Materia: MEDIDAS ELECTRONICAS I CDIGO: 9-95-0435

AO: Cuarto Rgimen: Anual PLAN : 1995

Unidad

Temtica PROGRAMA ANALTICO:

Sistemas de unidades y patrones. Concepto de medicin. Sistema internacional de unidades. Patrones de referencia utilizados. Sistema mtrico legal en la Repblica Argentina. Derivabilidad. Errores en las mediciones. Incertidumbre en las mediciones. Especificaciones de exactitud de los instrumentos. Errores absolutos y relativos. Clasificacin de errores: corregibles y no corregibles; groseros, sistemticos y aleatorios. Ejemplos de aplicacin sobre errores sistemticos de mtodo, instrumental y condiciones ambientales. Concepto de exactitud y precisin. Interpretacin y uso de especificaciones de exactitud de instrumentos analgicos y digitales. Mediciones indirectas, propagacin de errores. Clasificacin de los mtodos de medicin Mediciones absolutas y relativas. Mtodos de medicin directos e indirectos, de deflexin y de cero. Mtodos generales de comparacin, sustitucin, diferenciales, resonantes, etc. Caractersticas que distinguen a cada mtodo. Ventajas e inconvenientes desde el punto de vista de la exactitud, costo y tiempo requerido para la medicin. Ejemplos tpicos. Mediciones de tensin, corriente y potencia en frecuencias industriales. Instrumentos utilizados.

a) Instrumento de imn permanente y bobina mvil: smbolo. Descripcin. Ley de respuesta. Alcances y exactitud tpicas. Ampliacin del alcance de medida. Derivador simple. Derivador universal tipo Ayrton. Resistores multiplicadores. Alcances tpicos de multmetros pasivos. Seccin hmetro: hmetros serie, paralelo y potenciomtrico. Distribucin de la escala. Influencia del envejecimiento de la batera. Ohmetros de alcances mltiples. Seccin alterna de los multmetros pasivos: conversin alterna-continua mediante rectificadores. Variacin del alcance de medida como ampermetro y voltmetro. Distribucin de la escala. Alcances tpicos. Exactitud. Influencia de la frecuencia. Recalibracin de la escala en dB.

b) Instrumento de hierro mvil: smbolo. Descripcin. Ecuacin de equilibrio. c) Instrumento electrodinmico: smbolo. Ecuacin general de deflexin permanente. Ampermetro.

Voltmetro. d) Wattmetro: conexiones. Errores inherentes a la conexin del wattmetro. Correcciones. Error de

fase, wattmetro compensados por error de fase, wattmetros de bajo factor de potencia. Variacin del alcance de medida. Clculo factor de escala. Respuesta en frecuencia. Exactitud.

e) Medicin de potencia en sistemas monofsicos: mtodo del voltmetro, ampermetro y wattmetro. Conexiones. Anlisis de los errores. Determinacin de las magnitudes en la carga a partir de las magnitudes medidas.

f) Medicin de potencia en sistemas trifsicos: potencia en sistemas trifsicos. Expresiones particulares para sistemas perfectos. Teorema de Blondel. Comentarios sobre distintos mtodos para medir potencia en un sistema trifsico utilizando wattmetros monofsicos. Mtodo de dos wattmetros. Esquema de conexin. Caso particular de tensiones y corrientes regulares, estudio detallado cuando vara la fase con la carga. Mtodo de un wattmetro, casos particulares en que puede usarse.

Mediciones de tensin, corriente y potencia en baja frecuencia. Instrumentos analgicos y digitales.

a) Comparacin con los instrumentos pasivos. Comparacin entre presentacin analgica y digital. Diagramas funcionales generales. Dispositivo final. Factores importantes al considerar la aplicacin de conversores analgico a digital a voltmetros: exactitud, tiempo de respuesta y rechazo de modo normal. Voltmetros y ampermetros para seales continuas. Diagrama funcional. Multmetros digitales. Atenuadores y selectores de alcances en voltmetros. Voltmetros y ampermetros para seales alternas. Diagramas funcionales usuales. Conversor de alterna a

Carga

Horaria

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continua. Factores que



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limitan la frecuencia inferior y superior. Especificaciones. Funcin hmetro, esquema utilizado. Accesorios: puntas de prueba para alta tensin, resistores derivadores, puntas medidoras de temperatura, etc. Electrmetro. Nanovoltmetro. Picoampermetro. Microhmetro.

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Unidad Temtica

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Unidad Temtica

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Unidad Temtica

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Unidad Temtica

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b) Medicin de potencia en audio frecuencia: medidores de potencia de salida con impedancia ajustable para baja frecuencia. Diagrama funcional y anlisis. Especificaciones

Mediciones de constantes concentradas. Puentes de corriente continua y de alterna de baja frecuencia. Q-metros.

a) Puente de Wheatstone: ecuacin de equilibrio. Puentes de hilo calibrado y de cajas de resistencias. Anlisis de los errores. Sensibilidad. Variacin del error total en funcin de la resistencia incgnita. Especificaciones. Alcances y exactitudes tpicas. Aplicacin del puente de Wheatstone a la localizacin de fallas en una lnea. Puente para medicin de resistores de elevado valor.

b) Puente de Kelvin: esquema. Ecuaciones. Formas de obtener el doble balance. Sensibilidad. Especificaciones. Alcances y exactitud tpicas.

c) Puente de impedancias universal: ecuacin de equilibrio. Anlisis de los elementos patrones a conectar en cada rama Puentes de Maxwell, Hay, Sauty serie y paralelo: esquema, ecuaciones de equilibrio, valores tpicos y limitaciones en cada caso. Comentario sobre la convergencia y sistemas de convergencia acelerada. Generadores. Detectores. Especificaciones. Alcances y exactitudes tpicas. Superposicin de corriente continua al elemento medido.

d) Medidor de factor de mrito: esquema bsico y planteo simplificado. Diagrama funcional. Sistemas de inyeccin. Anlisis del circuito equivalente. Anlisis de los errores sistemticos de mtodo. Correcciones. Especificaciones y valores tpicos. Mediciones por sustitucin serie y paralelo. Medicin de capacidad distribuida de inductores.

e) Puente auto balanceado: principio de funcionamiento. Rango de funciones. Nivel del oscilador. Tiempo de medicin. Compensacin.

f) Mtodo de medicin I-V: teora del mtodo. Diferencia entre los mtodos. Fuentes analgicas de seales

a) Fuentes de seales senoidales: clasificacin de las fuentes que entregan una salida senoidal. Osciladores utilizados. Lmites de frecuencia tpicos. Aplicaciones.

b) Fuentes de seales triangular, rectangular y senoidal: diagrama funcional bsico para obtener seales rectangular y triangular coherentes. Conformador para obtener seal senoidal. Control de frecuencia por tensin. Control de simetra. Obtencin a partir de seales bsicas triangulares. Especificaciones.

Medicin de formas de onda no senoidales. Calibracin de la escala de instrumentos que responden a distintos valores caractersticos: eficaz, medio de mdulo, medio de un signo, mximo y pico a pico. Constante de recalibracin en cada caso. Factor de correccin para seales de forma conocida. Ejemplos con seales tpicas en electrnica. Influencia de la presencia de corriente continua en la seal. Cotas de error para seales senoidales con 2da y 3ra armnica. Exigencias de la pureza de la seal exigidas para la calibracin. Criterio para la seleccin de instrumentos. Influencia de la respuesta en frecuencia de los instrumento reales Osciloscopios de tubos de rayos catdicos.

a) Introduccin: utilizacin de los osciloscopios de rayos catdicos (ORC) como graficadores XY y como graficadores temporales. Clasificacin de los osciloscopios.

b) Tubos de rayos catdicos: TRC monoaceleradores. Caractersticas de los fsforos utilizados.

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Unidad

Temtica 11

Unidad

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Formacin de la imagen. Factores de escala. Distorsiones. TRC con post-aceleracin. TRC para frecuencias elevadas de onda progresiva.

c) Osciloscopios con base de tiempo disparada: diagrama funcional bsico de un ORC con base de tiempo disparada. Canal vertical. Circuito de disparo. Base de tiempo. Sistema de disparo automtico. Disparo nico. Amplificador horizontal magnificador. Calibrador. Controles asociados y especificaciones.

d) Canales verticales de trazo mltiple: diagrama funcional de un canal vertical de doble trazo. Modos de operacin alter-nado y conmutado. Campos de aplicacin de cada uno. Fuentes de disparo a utilizar en cada caso. Modo de operacin sumado.

e) ORC con base de tiempo demorada: diagrama funcional de la seccin horizontal de un ORC con base de tiempo demorada. Modos de operacin. Disparo y armado con el pulso demorado. Barrido mezclado. Ventajas del magnificador. Especificaciones. Alternacin de las bases de tiempo. Combinacin con la alternacin de los canales verticales. Base de tiempo demorada dual.

f) Puntas de prueba: clasificacin. Puntas de prueba de tensin: pasivas x1, x10, activas, diferenciales y para alta tensin.

Comparacin entre las distintas puntas de prueba de tensin. Puntas de prueba de corriente cuasipasabajos pasivas y activas. Ventajas y limitaciones.

Puntas de prueba de corriente activas con respuesta desde continua. Especificaciones.

Introduccin al acondicionamiento de seales. Medicin de parmetros no elctricos.

a) Sensores y transductores: caractersticas estticas y dinmicas. b) Acondicionamiento de la seal: muestreo, amplificacin y filtrado. c) Mediciones de: temperatura, presin, humedad, desplazamiento, otras. Anlisis y tratamiento de las interferencias de modo normal y de modo comn que afectan las mediciones. Tipos, fuentes y mtodos de acoplamiento de interferencias. Definiciones. Blindaje y puesta a tierra. Guarda empleada en instrumentos de medicin. Otras formas de reduccin de interferencias. Ensayos en base a normas. Ensayo de fuente de alimentacin estabilizadas. Mediciones tpicas.

10 hs 5 hs 8 hs



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BIBLIOGRAFIA: 1. Teora de Errores, su descripcin Prez C. Ed. C.E.I. La lnea recta. 2. Instrumentos Elctricos Prez C. Ed. C.E.I. La lnea recta. 3. Anlisis de Medidas Elctricas Frank E. Ed. McGraw Hill. 4. Mediciones Electrnicas Terman F. Ed. Arb. 5. Medidas Elctricas y sus Aplicaciones - Kinnard I. Ed. Tcnicas Marcombo. 6. Circuitos Elctricos. Edminister. 7. Process Instruments and Control Handbook. Considine D. Ed. McGraw Hill. 8. Low Level Measurements Handbook. Ed. Keithley. 9. Impedance Measurement Handbook. Ed. Agilent Technologies. 10. Noise Reduction Techniques in Electronic Systems. Ott H. - Ed McGraw Hill. 11. Journals de Hewlett Packard. 12. Manuales de instrumentos Hewlett Packard. 13. Manuales de instrumentos Tektronix. 14. Manual de instrumento General Radio. 15. Manual de instrumento Boonton RF. 16. Manuales de instrumentos Fluke. 17. Manual de instrumento Keithley. 18. Standards I.E.E.E. 19. Normas I.R.A.M. 20. Notas de aplicacin de Agilent Technologies. 21. Notas de aplicacin de Fluke. 22. Notas de aplicacin de Tektronix. 23. Notas de curso de la asignatura Medidas Electrnicas I de la U.T.N. Facultad Regional Buenos Aires. 24. Notas de curso de la asignatura. 25. Measurement Errors and Uncertainties- Theory and Practice- Rabinovich- 2005- Springer New York. 26. Measurement Uncertainties in Science and Technology- Michael Grabe-2005- Springer Berlin Heidelberg. 27. Precision Temperature Sensors in CMOS Technology- Pertijs y Huijsing-2006- Springer Netherlands. 28. Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning - Kester-1999-Analog Devices, Inc. 29. Guide for the Use of the International System of Units (SI) - Thompson and Taylor 2008 - National Institute of

Standards and Technology. 30. RMS to DC Conversion Application Guide Kitchin y Counts 1986 Analog Devices, Inc. 31. Measurements, Instrumentation, and Sensors Handbook Webster 1999 - CRC Press LLC.



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AO: Cuarto Rgimen: Anual Rgimen: Anual

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LABORATORIOS Laboratorio N 1: Determinacin del error sistemtico de mtodo debido a la impedancia de entrada finita de los voltmetros de corriente continua y alterna. Laboratorio N 2: Diseo, ensayo y verificacin de un volt ampermetro pasivo de corriente continua y alterna. Laboratorio N 3: Diseo, ensayo y verificacin de un volt ampermetro digital de corriente continua. Laboratorio N 4: Parte 1: Medicin de resistencia con Puente de Wheatstone. Parte 2: Localizacin de fallas en una lnea con puente de Varley - Murray. Parte 3: Medicin de resistencia de bajo valor mediante el Puente de Kelvin. Laboratorio N 5: Medicin de impedancias mediante el Q-metro Laboratorio N 6: Diseo, construccin y ensayo de una fuente senoidal.

Laboratorio N 7: Parte 1: Utilizacin del ORC como graficador XY, medicin de frecuencias por figuras de Lissajous, barrido circular y

modificacin del potencial del eje Z. Parte 2: Medicin del defasaje entre seales de la misma frecuencia. Parte 3: Medicin del ndice de modulacin de amplitud de una seal por mtodo del trapecio y del barrido circular. Laboratorio N 8: Parte 1: Verificacin y operacin del circuito de disparo. Parte 2: Determinacin de las caractersticas de un ORC con canal vertical de doble trazo. Verificar limitaciones de los

mismos. Modos Conmutados y Alternados. Parte 3: Efectuar compensaciones en las Puntas de Pruebas de un ORC. Laboratorio N 9: Diseo y construccin de un medidor de un parmetro no elctrico. Laboratorio N 10: Ensayo de fuentes de alimentacin estabilizadas. Mediciones tpicas.



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MTODO DE EVALUACIN: Cursado de la materia

Evaluacin del desempeo durante el desarrollo de los trabajos prcticos y en los seminarios. Aprobacin de los informes de los trabajos prcticos, simulaciones y dos evaluaciones parciales completas con clculos de diseo y/o verificacin en papel con una duracin mxima de 2 horas y 30 minutos cada una; previndose dos recuperaciones de 2 horas y 30 minutos cada una. El nivel a alcanzar es de un 60% de la calificacin.

Promocin de la materia

Por medio de un examen final o mediante un proyecto que implique resolver un problema tecnolgico concreto afn a la especialidad.

VIGENCIA DE ESTE PROGRAMA

AO PROFESOR RESPONSABLE (firma aclarada)

AO PROFESOR RESPONSABLE (firma aclarada)

V I S A D O

PROFESOR JEFE DE AREA SECRETARIO ACADMICO DIRECTOR DE DEPARTAMENTO

Fecha: Fecha: Fecha:

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Facultad Regional Baha BlancaDepartamento ElectrnicaCONTENIDOS MNIMOS: (Ordenanza CSU N1077)

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