multiplicadores de escala de instrumentos de tension

Universidad Nacional San Agustín de Arequipa

Escuela Profesio Profesional nal de Ingenierí Ingeniería a Eléctrica

LABORATORIO N°

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MULTIPLICADORES DE ESCALA EN INSTRUMENTOS INSTRUMENTOS DE TENSION 1.- OBJETIVO.- Analizar OBJETIVO.- Analizar y demostrar la utilidad utilidad práctica de los circuitos multiplicadores multiplicadores de escala en instrumentos de medición de tensión y de corriente. 2.- FUNDAMENTO TEORICO.- Desarrollar la teoría que explique la l a forma de operación de los circuitos que aplican el divisor de tensión y el divisor de corriente. Divisor de tensión Suele ser frecuente fr ecuente en muchos circuitos, que algunos dispositivos funcionen con un valor de tensión inferior al de alimentación o entrada, en ese caso, y si no queremos que el dispositivo se estropee o vea limitadas sus s us horas de funcionamiento, hay que aplicar una tensión inferior al mismo. Como tenemos el impedimento de no poder reducir la tensión tens ión de alimentación del circuito, tenemos que recurrir a los divisores de tensión. Básicamente, un divisor de tensión resistivo resisti vo no es más que un par de resistencias puestas en serie, de forma f orma que la primera provoca una caída de tensión y por lo tanto, la tensión de salida se verá reducida.

Divisor de tensión resistivo. Para el caso que muestra la imagen i magen 3, la resistencia R1 provocará una caída de tensión V1, de forma que el dispositivo conectado conectado a la salida, tendrá una tensión Vs=Ve-V1 Aplicando la ley de Ohm al circuito tendremos:

Este divisor de tensión suele suel e utilizarse en circuitos de corriente continua, aunque podría utilizarse también con corriente alterna, siempre que se conectaran elementos resistivos puros. La utilidad de este montaje es reducida, pues sólo funciona correctamente cuando la carga a conectar tiene un consumo de corriente constante; si la carga aumentara su consumo, también lo haría la tensión a ella aplicada, por lo que su funcionamiento se vería alterado.

Laboratorio de Medidas Eléctricas

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3.- ELEMENTOS A UTILIZAR: - Puente de resistencias. - Voltímetro. - Amperímetro. - Resistencia de diferentes valores.

4.- PROCEDIMIENTO DE EJECUCION: 4.1.- Verificar los valores óhmicos de las resistencias a utilizarse en el circuito divisor de tensión utilizando un instrumento de precisión. 4.2.- Armar un circuito serie resistivo y alimentarlo con una fuente de tensión de 220 V utilizando un variador tomando un rango uniforme (10 V), desde 0 a 220 V, tabular la información estableciendo la relación de proporcionalidad lineal de la información. VR(V) 10 20.7 30.3 40 50 60 70.2 80 90.2 100 110 120 130 140 150 160 170


VP(V) 0.8 1.68 2.37 3.08 3.9 5.46 6.4 7.23 8.14 8.99 9.91 10.8 11.68 12.55 13.45 14.36 15.33

VT(V) 0.91 1.88 2.75 3.64 4.55 5.45 6.38 7.27 8.20 9.09 10.00 10.91 11.82 12.73 13.64 14.55 15.45

I(mA) 8 16 24 31 39 47 61 72 81 90 100 108 118 126 134 149 153

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180 16.25 16.36 162 190 17.1 17.27 171 200 18.15 18.18 182 210 19.06 19.09 191 220 19.9 20.00 200 Haremos una regresión lineal de los datos obtenidos utilizando el programa MATLAB. El código script es el siguiente: clc clear close all %% Ingreso de muestras y ploteo. x = [10 20.7 30.3 40 50 60 70.2 80 90.2 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220]; y = [0.8 1.68 2.37 3.08 3.9 5.46 6.4 7.23 8.14 8.99 9.91 10.8 11.68 12.55 13.45 14.36 15.33 16.25 17.1 18.15 19.06 19.9]; plot(x, y, '*r','Linewidth', 2); %% Promedio de las muestras. yp = mean(y); xp = mean(x); %% Contador para la constante b. N = 0; D = 0; for i=1: length(x) N = N + (x(i)-xp)*(y(i)-yp); D = D + (x(i)-xp)^2; end %% Creacion final de las contantes a y b. b = N/D; a = yp-b*xp; %% Grafica des señales. hold on x1 = linspace(min(x), max(x), 1000); plot(x1, a+b*x1, 'Linewidth', 2); grid on xlabel('\bfEje de las X'); ylabel('\bfEje de las Y'); legend('\bfMuestras no linealizadas', '\bfMuestras linealizadas'); title('\bfLINEALIZACION DE CURVAS') %% Ecuacion: [px, py] = ginput(); f1 = text('Interpreter', 'Latex', 'Position', [px(1) py(1)],... 'String', '$$y = a+bx$$', 'Fontsize', 25); H = strcat('$$ y = ', num2str(a), '+', num2str(b), 'x', '$$');

f2 = text('Interpreter', 'Latex', 'Position', [px(2) py(2)],... 'String', H, 'Fontsize', 25);


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Dando como resultado: LINEALIZACION D E CU RVAS 20

Muestras no linealizadas Muestras linealizadas

18

y = a + bx

16

y = !0:27221 + 0:091877x

14

12 Y s la

10 e d ej E

8

6

4

2

0 0

50

100

150

200

250

Eje de las X

Donde la pendiente de la recta representa la relación de transformación entre el voltaje de entrada y de salida. 4.3.- Verificar los valores óhmicos de las resistencias a utilizarse en el circuito divisor de corriente utilizando un instrumento de precisión. 4.4.- Establecer la proporción de corriente que toma el instrumento y el factor de error que introduce en los resultados. VR(V) 10 20.7 30.3 40 50 60 70.2 80 90.2 100 110 120 130 140 150 160 170 180

VP(V) 0.8 1.68 2.37 3.08 3.9 5.46 6.4 7.23 8.14 8.99 9.91 10.8 11.68 12.55 13.45 14.36 15.33 16.25


VT(V) 0.91 1.88 2.75 3.64 4.55 5.45 6.38 7.27 8.20 9.09 10.00 10.91 11.82 12.73 13.64 14.55 15.45 16.36

I(mA) 8 16 24 31 39 47 61 72 81 90 100 108 118 126 134 149 153 162

Error(%) 12.00 10.72 13.96 15.30 14.20 0.10 0.28 0.59 0.73 1.11 0.90 1.00 1.17 1.39 1.37 1.28 0.81 0.69

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190 200 210 220

17.1 18.15 19.06 19.9


17.27 18.18 19.09 20.00

171 182 191 200

1.00 0.18 0.16 0.50

4.5.-Utilizar un instrumento digital de rango semejante y repetir el ensayo de lecturas de tensión, comparar los resultados con los obtenidos con el instrumento digital e indicar las ventajas y desventajas. 5.- CUESTIONARIO: 5.1.- Con los valores de tensión medidos en los diferentes componentes del divisor de tensión, verificar la operación del sistema aplicando un instrumento de medición en cada tramo e indicar las ventajas y desventajas de su aplicación. - La ventaja principal es que aumenta la capacidad de medición con un instrumento de poca medición. - La desventaja más considerable se puede cometer errores muy elevados al no manejar una escala prudente en el divisor de tensión.

5.2.- ¿Cómo podría aplicar el rango de medición de un amperímetro? Tomar como referencia un amperímetro de 1 amperio en su escala máxima y ampliar su capacidad de medición a 10 amperios. Para ampliar el margen de medición de la corriente se logra conectando una resistencia en paralelo con el amperímetro. Como se muestra en la figura.

Rs también llamada resistencia "SHUNT" se encuentra conectada en paralelo con Rm y las corrientes que recorrerán estas resistencias serán inversamente proporcionales a sus valores. Entonces: Is/Im = Rm/Rs y It = Is+Im A menor valor de Rs, mayor será la fracción Is de la corriente total It y menor la corriente Im que pasa por el amperímetro. Esto permite medir valores de corriente más grandes de It sin llevar la aguja del amperímetro al máximo.


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5.3.- Si aplicamos el circuito divisor de tensión con elementos capacitivos, analice las ventajas y desventajas de su aplicación. Podemos obtener la tensión de salida en función de la de entrada y de las capacidades de ambos condensadores; basta con aplicar los conceptos de ley de Ohm y asociación de condensadores.

C 1 y C 2 pueden

ser cualquier combinación de condensadores en serie o paralelo.

En un sensor capacitivo: Ventajas: -

Mayor estabilidad en el voltaje. Puede disminuir el ruido en el voltaje.

Desventajas: -

El aislamiento entre las placas debe ser elevado y constante, es decir; La humedad da lugar a la existencia de resistencias parásitas en paralelo con C y a variaciones parásitas de la impedancia del condensador. - Apantallamiento de los cables, es decir: Al apantallar los cables de conexión, para evitar interferencias capacitivas, se introduce una capacidad en paralelo con el condensador. Esto disminuye la sensibilidad porque la magnitud a medir solo hace cambiar la capacidad del sensor, que es una parte de la capacidad total. - La posición relativa entre los conductores del cable y el dieléctrico, es decir; Constituye una fuente de error adicional que puede ser muy grave si las variaciones de geometría son importantes. 6.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: - Se utilizó un voltímetro de poco valor para medir una tensión de mayor valor que su máximo fondo de escala. - Se observó que con un voltímetro de baja tensión se puede medir al ta tensión aplicando en parte el divisor de tensión. - Se demostró la utilidad práctica de los circuitos multiplicadores de escala en instrumentos de medición de tensión. - Es importante conocer todos los conceptos teóricos previamente al desarrollo práctico de los circuitos a fin de lograr un mejor análisis. - Cambiando la escala de un determinado instrumento se puede adquirir datos más exactos y con un margen de error mínimo. -No consideramos el valor de la temperatura de la resistencia que pueda afectar los resultados. Laboratorio de Medidas Eléctricas

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7.- BIBLIOGRAFIA: http://es.wikipedia.org/wiki/Divisor_de_tensi%C3%B3n http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//3000/30 79/html/41_divisores_de_tensin.html http://hispavila.com/3ds/tutores/divstension.html www.monogragias.com www.El rincón de vago.com www.directindustry.es › ... › Divisor de tensión capacitivo ww.fisica.uh.cu/biblioteca/revcubfi/2001/Vol.18.../18001034.pdf


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