Definiciones importantes en instrumentacin

Definiciones importantes en instrumentacin

A menudo cuando se lee un artculo tcnico o proyecto que incluyen mediciones y/o anlisis de los resultados obtenidos, se encuentran trminos relacionados con los instrumentos utilizados, como podran ser multmetros, osciloscopios y otros.A continuacin se presentan algunas definiciones importantes que pueden ayudar a entenderlos mejor:+ Precisin: El grado en que una medicin es legible o es especificada. Usualmente se expresa de la manera siguiente:- en unidades de medicin: dentro de +/- 5 mV. o ...- en forma de porcentaje: legible dentro del 3 % de la escala+ Resolucin: Es el incremento ms pequeo que permite diferenciar una lectura de otra+ Sensibilidad: Es la razn entre la respuesta en la salida a un estmulo en la entrada. A menudo se expresa la entrada requerida para tener:- una salida a escala completa o ...- una salida apenas perceptible+ Error: Es la diferencia entre la medicin correcta y la obtenida. Muchas veces el error se expresa en porcentaje de la medicin correcta o tambin como un porcentaje de todo el rango de medicin del instrumento utilizado.e = [[dato obtenido dato correcto] / dato correcto] x 100 %+ Exactitud: Es el grado en que el valor medido se aproxima al valor correcto. Usualmente se expresa en porcentaje de error+ Linealidad: Es el grado en que el diagrama de una estimulacin de entrada, comparado con el diagrama de la respuesta a esta estimulacin vista en la salida, se aproxima a una lnea recta. Definicin de unidades comunes en electrnica

Ampere: [Amperio] (A):Unidad de medida de la corriente elctrica, es la cantidad de carga que circula por un conductor por unidad de tiempo I = Q / tEs la corriente ( I ) que produce una fuerza de 2 x 10-7 newton por metro entre dos conductores paralelos separados por 1 metro1 A = 1 Coulombio / segundo1 A = 1000 mA (miliamperio)Ver: Corriente continua, Corriente alterna (C.A.)Coulomb [coulombio] (C):Unidad de medicin de la carga elctrica. Carga Q que pasa por un punto en un segundo cuando la corriente es de 1 amperio. 1Coulomb = 6.28x1018 electrones Joule [julio] (J): Es el trabajo (W) hecho por la fuerza de un Newton actuando sobre la distancia de 1 metroWatt [Vatio] (W): Unidad de la potencia.Potencia (P) requerida para realizar un trabajo a razn de 1 julio (joule) por segundo.Ver: Potencia en una resistencia(Ley de Joule)Farad [Faradio] (F): Unidad de medida de los capacitores / condensadores.Es la capacitancia(C) en donde la carga de 1 coulombio produce una diferencia de potencial de 1 voltio

Tiempo (t): Unidad de medida del tiempo (seg.)Ohm [ohmio] (): Unidad de medicin de la resistencia elctrica, representada por la letra griega (, omega).Es la resistencia que produce una tensin de 1 voltio cuando es atravesada por una corriente de 1 amperio.Ver: La Resistencia (resistor)Siemens (S): Unidad de medida de la conductancia (G)Es la conductancia que produce una corriente de 1 amperio cuando se aplica una tensin de 1 voltio. Es el recproco del Ohmio, antes llamado mhoVolt [voltio] (V): Unidad de medicin de la diferencia de potencial elctrico o tensin elctrica, comnmente llamado voltaje. Es la diferencia de potencial entre dos puntos en un conductor que transporta una corriente de 1 amperio, cuando la potencia disipada entre los puntos es de 1 watt.Ver: Tensin, voltajeHertz [hercio] (Hz): Cantidad de ciclos completos de una onda en una unidad de tiempo1 Hertz = 1 ciclo/segVer: Corriente alterna (C.A.)Henry [henrio] (H):Unidad de medida de los inductores/ bobinas.Es la inductancia (L) en que 1 voltio es inducido por un cambio de corriente de 1 amperio por segundo

Mltiplos y submltiplos de unidades comunes

En muchas aplicaciones es necesario medir cantidades, para las cuales las unidades comunes pueden parecer o muy pequeas o muy grandes.Ejemplo: medir 10 o 100 amperios, podra parecer normal debido a que la cifra involucrada no es muy grande. Comparemos la medicin anterior con la medicin de 1 o 100 Ohmios.En el primer caso: 1 o 100 amperios es una cantidad apreciable de corriente elctrica, que podra medirse en circuitos de potencia, pero que no es comn en un circuito electrnico que se encuentra implementado en una placa de circuito impreso.En el segundo caso: 1 o 100 ohmios es un valor muy pequeo comparado con la mayora de las resistencias que se encuentran en los circuitos mencionados. Una resistencia o resistor pequeo causa un consumo grande de corriente, para una tensin dada (ver Ley de Ohm). Consumo que no es necesario y se puede limitar con una resistencia de mayor valor.Para poder representar correctamente la cantidad medida se recurre a los mltiplos y submltiplos de la unidad correspondiente.Los mltiplos y submltiplos se expresan anteponiendo al nombre de la unidad correspondiente un prefijo que indica el factor por el cual se multiplicar.Prefijodelante del nombrede la unidadSmbolodelantede launidadFactorpor el cual se multiplica la unidad

MltiplosMegaM106 1 000 000

Kilok103 1 000

Sub-mltiploscentic10-2 0.01

milim10-3 0.001

microu10-6 0.000 001

nanon10-9 0.000 000 001

picop10-12 0.000 000 000 001

Como usar el protoboard en electrnicaPor: Jorge L. Jimnez, Director de LADELECwww.ladelec.com Barranquilla, Colombia. Abril 2007.El protoboard est dividido en dos reas principales que son los buses y las pistas.Los buses tienen conexin y por ende conducen a todo lo largo (aunque algunos fabricantes dividen ese largo en dos partes). Las lneas rojas y azules te indican como conducen los buses. No existe conexin fsica entre ellos es decir, no hay conduccin entre las lneas rojas y azules.En los buses se acostumbra a conectar la fuente de poder que usan los circuitos o las seales que quieres inyectarle a ellos desde un equipo externo. Por su parte, las pistas (en morado) te proveen puntos de contacto para los pines o terminales de los componentes que colocas en el protoboard siguiendo el esquemtico de tu circuito, y conducen como estn dibujadas. Son iguales en todo el protoboard. Las lneas moradas no tienen conexin fsica entre ellas.

Estos funcionan como minibuses y se usan para interconectar los puntos comunes de los circuitos que montas. Cuando no te alcanzan los huecos disponibles, puedes llevar un cable desde la pista de inters a otra que est libre y continuar all con tus conexiones.Supongamos que queremos montar un circuito sencillo en el protoboard. Hay muchas formas de hacerlo y stas son prcticamente infinitas. La forma en que interconectas depende de que tan ordenado y visionario seas, otros se dedican a cortar los cable y a doblarlos de manera que el trabajo terminado parece una obra de arte. Te habrs dado cuenta que en el medio de las pistas, existe un canal ms ancho. Esto se hace para que los chips o integrados puedan calzar adecuadamente en las pistas.Como las dimensiones de los encapsulados estn normalizados, cualquier chip que coloques podrs ajustarlo.Las lneas moradas estn all para que veas como las pistas ponen a tu disposicin las conexiones a los pines del integrado. Los integrados siempre se colocan de esta forma de derecha a izquierda o de izquierda a derecha, como mejor te parezca pero nunca de arriba hacia abajo.

Multmetro - VOM - Testeranalgicos y digitalesMuy conocido como VOM (Voltios, Ohmios, Miliampermetro), aunque en la actualidad hay multmetros con capacidad de medir muchas otras magnitudes. (capacitancia, frecuencia, temperatura, etc.).Este instrumento por su precio y su exactitud sigue siendo el preferido del aficionado o profesional en electrnica.Existen otros instrumentos como el osciloscopio que tiene un precio ms alto.Hay dos tipos de multmetros: analgicos y digitales.Los multmetros analgicos son fciles de identificar por una aguja que al moverse sobre una escala indica del valor de la magnitud medidaMultmetro analgicoMultmetro digital

Los multmetros digitales se identifican principalmente por un panel numrico para leer los valores medidos, la ausencia de la escala que es comn el los analgicos. Lo que si tienen es un selector de funcin y un selector de escala (algunos no tienen selector de escala pues el VOM la determina automticamente). Algunos tienen en un solo selector central.El selector de funciones sirve para escoger el tipo de medida que se realizar. Ejemplo:Voltaje A.C. (ACV)Voltaje DC (DCV) Corriente AC (AC-mA)Corriente DC (DC-mA)Resistencia ()Voltaje en corriente alterna (en voltios)Voltaje en corriente directa (en voltios)Corriente alterna (en miliamperios)Corriente directa (en miliamperios)Resistencia (en ohmios / ohms)

El selector de rangos sirve para establecer mxima que se podr visualizar (Si no se tiene una idea de la magnitud a medir empezar por el rango mas grande). Ejemplo:Para medir28 Voltios2 Voltios250 Voltios10 Voltios12 Voltios2 Voltios180 Voltios21 VoltiosSeleccionar el rango30V3V300V30V30V3V300V30V

Vase que se escoge siempre un rango superior al de la magnitud que se mideRangos de medida para los resistores / resistencias en un multmetroEl selector de rango de las resistencias es diferente a la del voltaje y la corriente. Siempre que la funcin est en ohmios, el resultado medido ser multiplicado por el factor que se muestra en el rangoLos rangos normales son:R X 1, R X 10, R X 100, R X 1K , R X 10K, R X 1M. Donde K significa Kiloohmios y M megaohmiosUn ejemplo prcticoSi en la pantalla de un multmetro, al medir una resistencia, se lee 4.7 y el rango muestra: x 1000, se tendra medida una resistencia de valor 4.7 x 1000 = 4700 4.7 K (Kilohmios)

Es muy importante escoger la funcin y el rango adecuados antes de realizar una medicin. Si se equivoca puede daar el instrumento en forma definitiva.Adicionalmente un multmetro analgico tiene dos perillas que permiten ajustar la aguja a cero (posicin de descanso) y la otra para ajustar la lectura de ohmios a cero (0). Para lograr esto se procede de la siguiente forma:1- Se pone la funcin en Ohmios2- Se pone en el rango: x 13- Se unen las puntas de prueba.Al final del proceso anterior la aguja debe estar en 0 ohmios (ohms). Si no es as se realiza el ajuste con la perilla (con las puntas unidas)Medir resistencias de muy bajo valorHay un caso especial de medicin de una resistencia en donde el valor del componente a medir es muy pequeo y la medicin directa con un multmetro / polmetro no es prctica.Los casos que se mencionan pueden ser:- La medicin de la resistencia de una pista en un circuito impreso- La medicin de la resistencia de un bobinado (la resistencia que tienen todas las espiras de una bobina o inductor) - etc.En este caso, se realiza una medicin indirecta, con la ayuda de una fuente de tensin, un ampermetro y un voltmetro.Se conecta la fuente de poder y una resistencia limitadora de corriente como se muestra en el siguiente grfico. De esta manera pasar una corriente (relativamente grande) por el componente a medir (la pista del circuito impreso, bobinado, etc.)Para lograr lo anterior se puede utilizar una fuente de tensin de 10 voltios y una resistencia limitadora de 20 ohmios (ohms) de 10 watts (vatios). En serie con el circuito se tiene un ampermetro, de donde se obtendr la corriente que circula por todo el circuito.

Se mide la cada de tensin en los extremos del componente con ayuda del voltmetro y con la ayuda de la ley de Ohm se obtiene la resistencia del componente (Rx).Rx = Vx / IEjemplo:Con ayuda del grfico anterior. El valor de la corriente medida con el ampermetro es: 450 mA y la tensin medida en el componente es de 10 mV, entonces la resistencia del componente ser: Rx = 10 mV / 450 mA = 0. 0222 ohmiosNota: Al obtenerse con esta medicin un valor de resistencia muy bajo, es conveniente asegurarse que las puntas o terminales que se van a utilizar en el voltmetro sean de una resistencia muy baja (casi nula) (realizar una revisin previa).Como medir resistores sensibles, delicadosHay un caso especial de medicin de una resistencia / resistor en donde el componente a medir es muy sensible. Esta resistencia podra ser la resistencia del bobinado que se utiliza en los multmetros analgicos y que mueve la aguja en la parte frontal del instrumento.Medir la resistencia de este tipo de bobinado con un multmetro puede causar que la bobina quede inservible.En este caso, se realiza una medicin indirecta, con la ayuda de una fuente de tensin, un ampermetro y un voltmetro.Se conecta la fuente de poder y una resistencia limitadora de corriente de gran valor, como se muestra en el siguiente grfico. De esta manera pasar una pequea corriente por el componente a medir (el bobinado)Para lograr lo anterior se puede utilizar una fuente de tensin de 5 voltios y una resistencia limitadora de 100 kilohmios.

En serie con el circuito se tiene un ampermetro, de donde se obtendr la corriente que circula por todo el circuito. Se mide la cada de tensin en los extremos del componente con ayuda del voltmetro y con la ayuda de la ley de Ohm se obtiene la resistencia del componente (Rm).Rm = V / IEjemplo:Con ayuda del grfico anterior. El valor de la corriente medida con el ampermetro es: 60 uA y la tensin medida en el componente es de 70 mV, entonces la resistencia del componente ser: Rm = 70 mV / 60 uA = 1166.67 ohms o 1.167 Kilohms

Funcionamiento del Galvanmetro balsticoUn cable conductor en presencia de un campo magntico, experimenta una fuerza que est dada por la frmula:

Ver: Fuerza inducida en un cable conductor.

Esta frmula relaciona la corriente en un conductor con una fuerza magntica. Esta proporcin se utiliza en un instrumento que se llama galvanmetro.

En el grfico inferior se presenta la estructura de un galvanmetro.

Cuando fluye corriente por las espiras cuadradas de la bobina, los lados X e Y experimentan fuerzas magnticas que actan de manera que hacen girar la bobina. Este movimiento estira un resorte, que es necesario para regresar la bobina a su posicin original cuando no hay corriente.

La cantidad de estiramiento del resorte es proporcional a la fuerza y por consiguiente a la corriente que circula por la bobina. Como consecuencia de lo anterior, la desviacin de la aguja del galvanmetro (que est unido a un eje en el centro de la bobina cuadrada) es proporcional a la cantidad de corriente que pasa por ella.

Si se aplicara un pulso de corriente a la bobina del galvanmetro, se puede demostrar que la desviacin de la aguja es proporcional a toda la carga que fue conducida en el pulso de corriente.

Para realizar mediciones ms exactas se utilizan galvanmetros especiales, llamados galvanmetros balsticos que tienen propiedades mecnicas especiales que aminoran el movimiento de la aguja.

Medir tensin, corriente y resistencia / impedancia en corriente alternaComo medir Tensin en c.a.Medir en corriente alterna es igual de fcil que hacer las mediciones en corriente directa (DC).Se selecciona, en el multmetro que estemos utilizando, la unidad (voltios) en AC (c.a.).Como se est midiendo en corriente alterna, es indiferente la posicin del cable negro y el rojo.Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala, (si no se sabe que magnitud de voltaje se va a medir, escoger la escala ms grande).Si no tiene selector de escala seguramente el multmetro escoge la escala para medir automticamente.Se conecta el multmetro a los extremos del componente (se pone en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla.

La lectura obtenida es el valor RMS o efectivo del la tensin.

Medir corriente alternaSe selecciona, en el multmetro que estemos utilizando, la unidad (amperios) en AC (c.a.). Como se est midiendo en corriente alterna, es indiferente la posicin del cable negro y el rojo. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no se sabe que magnitud de corriente se va a medir, escoger la escala mas grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multmetro escoge la escala automticamente.

Para medir una corriente con el multmetro, ste tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la corriente a medir y conectamos el multmetro (lo ponemos en "serie").

En algunas ocasiones no es posible abrir el circuito para colocar el ampermetro. En estos casos, si se desea averiguar la corriente que pasa por un elemento, se utiliza la Ley de Ohm.Se mide la tensin que hay entre los terminales del elemento por el cual pasa la corriente que se desea averiguar y despus, con la ayuda de la Ley de Ohm (V = I x R), se obtiene la corriente (I = V / R). Para obtener una buena medicin, se debe tener los valores exactos tanto de la tensin (en AC) como de la resistencia.Otra opcin es utilizar un ampermetro de gancho, que permite obtener la corriente que pasa por un circuito sin abrirlo. Este dispositivo, como su nombre lo indica, tiene un gancho que se coloca alrededor del conductor por donde pasa la corriente y mide el campo magntico alrededor de l. Esta medicin es directamente proporcional a la corriente que circula por el conductor y que se muestra con ayuda de una aguja o pantalla.El valor obtenido por este tipo de medicin es RMS o efectivo de la corrienteComo medir una Resistencia / Impedancia en c.a.Esta medicin es igual a la que se realiza en DC (c.d)Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no se sabe que magnitud de resistencia se va a a medir, escoger la escala ms grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multmetro escoge la escala automticamente.Para medir una resistencia con el multmetro, ste se ubicar con las puntas en los extremos del elemento a medir (en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla.Lo ideal es que el elemento a medir (una resistencia en este caso) no est alimentado por ninguna fuente de poder (Vs). El ohmmetro hace circular una corriente I por la resistencia para poder obtener el valor de la sta.

Un caso ms general es cuando se desea medir una impedancia (Z), que es la combinacin de una resistencia y una reactancia (Z = R +jX), ya sea esta inductiva (presencia de un inductor o bobina) o capacitiva (presencia de un capacitor o condensador).Hay algunos multmetros que permiten medir estos valores, pero en caso de no tenerlo, la corriente en una impedancia se puede obtener con ayuda de la ley de Ohm. Z = V / I, donde V e I son valores RMS. Una vez obtenida la impedancia (Z) , el valor de la bobina o inductor (inductancia) o el valor del condensador o capacitor (capacitancia) se obtiene con las frmulas:

- C = 1 / 2f XC- L = 2f XL

Donde:- f = frecuencia en Hertz o ciclos por segundo- (pi) = 3.1416- XC = reactancia capacitiva- XL = reactancia inductiva

Nota: recordar que: Z = R + jX, donde X = XL - XC. Cuando:- R = 0 y la impedancia es totalmente reactiva (no hay resistencia)- Si XL = 0, la impedancia es totalmente reactiva capacitiva y ... (no hay bobina o inductor)- Si XC = 0, la impedancia es totalmente reactiva inductiva (no hay condensador o capacitor)Medir Tensin, corriente y resistencia en C.D. con un multmetro

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Medir Tensin en c.d.Para medir tensin / voltaje se selecciona, en el multmetro que estemos utilizando, la unidad (voltios) en DC (c.d.). Se revisa que los cables rojo y negro estn conectados correctamente. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala, (si no tenemos idea de que magnitud de voltaje vamos a medir, escoger la escala mas grande).Si no tiene selector de escala seguramente el multmetro escoge la escala para medir automticamente.Se conecta el multmetro a los extremos del componente (se pone en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla.

Si la lectura es negativa significa que el voltaje en el componente medido tiene la polaridad al revs a la supuesta

Normalmente en los multmetros el cable rojo debe tener la tensin mas alta que el cable negro. Medir corriente directaPara medir corriente directa se selecciona, en el multmetro que estemos utilizando, la unidad (amperios) en DC (c.d.). Se revisa que los cables rojo y negro estn conectados correctamente.Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud de la corriente que vamos a medir, escoger la escala mas grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multmetro escoge la escala automticamente.Para medir una corriente con el multmetro, ste tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la corriente a medir y conectamos el multmetro (lo ponemos en "serie"). Si la lectura es negativa significa que la corriente en el componente, circula en sentido opuesto al que se haba supuesto, (Normalmente se supone que por el cable rojo entra la corriente al multmetro y por el cable negro sale)

En algunas ocasiones no es posible abrir el circuito para colocar el ampermetro. En estos casos, si se desea averiguar la corriente que pasa por un elemento, se utiliza la Ley de Ohm.Se mide la tensin que hay entre los terminales del elemento por el cual pasa la corriente que se desea averiguar y despus, con la ayuda de la Ley de Ohm (V = I x R), se obtiene la corriente (I = V / R). Para obtener una buena medicin, se debe tener los valores exactos tanto de la tensin como de la resistencia.Otra opcin es utilizar un ampermetro de gancho, que permite obtener la corriente que pasa por un circuito sin abrirlo.Este dispositivo, como su nombre lo indica, tiene un gancho que se coloca alrededor del conductor por donde pasa la corriente y mide el campo magntico alrededor de l.Esta medicin es directamente proporcional a la corriente que circula por el conductor y que se muestra con ayuda de una aguja o pantalla.Medir una resistencia en c.d.Para medir un resistor / resistencia se selecciona, en el multmetro que estemos utilizando, la unidad (ohmios). Revisar que los cables rojo y negro estn conectados correctamente. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud de la resistencia que vamos a medir, escoger la escala ms grande).Si no tiene selector de escala seguramente el multmetro escoge la escala automticamente.Para medir una resistencia con el multmetro, ste tiene que ubicarse con las puntas en los extremos del elemento a medir (en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla.Lo ideal es que el elemento a medir (una resistencia en este caso) no est alimentado por ninguna fuente de poder (V). El ohmmetro hace circular una corriente I por la resistencia para poder obtener el valor de la sta.