EL PROTOBOARD E INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Laboratorio – Física II
INTEGRANTES: DAMIAN TOLENTINO BRAYAN ALEXANDER TORRES VILLANUEVA MITSHELL
PROFESOR ROBERTO GIL AGUILAR
NUEVO CHIMBOTE - OCTUBRE
LABORATORIO - FISICA II
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EL PROTOBOARD E INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN INTRODUCCION
La importancia de los instrumentos eléctricos de medición es incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. Además que permiten localizar las causas de una operación defectuosa en aparatos eléctricos en los cuales, como es bien sabidos, no es posible apreciar su funcionamiento en una forma visual, como en el caso de un aparato mecánico. La información que suministran los instrumentos de medición eléctrica se da normalmente en una unidad eléctrica estándar: ohmios, voltios, amperios, culombios, henrios, faradios, vatios o julios. Los instrumentos eléctricos más comunes son: amperímetros y voltímetros que permiten medir corriente eléctrica y diferencia de potencial o tensión eléctrica, respectivamente. El componente principal de estos instrumentos es un galvanómetro, aparato éste que detecta una pequeña corriente que pasa a su través. El tipo más utilizado de galvanómetro es el magneto-eléctrico (imán permanente y bobina móvil; tipo D’Arsonval).
Una bobina de alambre conductor por la que circula corriente eléctrica, al estar ubicada en un campo magnético, experimenta la acción de un par de fuerzas o momento de torsión proporcional al valor de la corriente. Este momento hace girar la bobina hasta que es equilibrado por un par antagónico proporcionado por la suspensión mecánica de la bobina (resortes en espiral). OBJETIVOS
Usar correctamente el protoboard Manejar adecuadamente las fuentes de alimentación a utilizar en los experimentos Manejar correctamente el amperímetro Leer y expresar correctamente el módulo de cualquier resistencia eléctrica por el código de colores
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EQUIPOS Y MATERIALES
01 protoboard 01 fuente de alimentación de voltaje regulable de: 0-15v 02 resistencias eléctricas 02 multímetros (amperímetro y voltímetro) Cables de conexión
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FUNDAMENTO TEORICO
Protoboard El protoboard o breadbord: Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo. Estructura del protoboard: Básicamente un protoboard se divide en tres regiones:
A) Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza
para colocar los circuitos integrados. B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se
representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La fuente de poder generalmente se conecta aquí. C) Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan
y conducen según las líneas rosas. Recomendaciones al utilizar el protoboard: A continuación veremos una serie de consejos útiles pero no esenciales. 1.-Hacer las siguientes conexiones:
A) Esta conexión nos sirve para que ambos pares de buses conduzcan corriente al agregarles una fuente de poder, así es más fácil manipular los circuitos integrados.
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B) Algunos protoboards tienen separada la parte media de los buses, es por eso que se realiza esta conexión para darle continuidad a la corriente. 2.- Coloca los circuitos integrados en una sola dirección, de derecha a izquierda o viceversa. 3.- Evita el cableado aéreo (A), resulta confuso en circuitos complejos. Un cableado ordenado (B) mejora la comprensión y portabilidad.
fuente de alimentación Circuito que convierte la tensión alterna (red industrial) en una tensión prácticamente continua. Convierten tensión ac en tensión dc. Características y utilidad: Casi todos los circuitos electrónicos necesitan una fuente de alimentación continua. En sistemas portátiles (poca potencia) batería Componentes de una fuente de alimentación: La función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión continua y lo más estable posible, para ello se usan los siguientes componentes: 1.- Transformador de entrada; 2.- Rectificador a diodos; 3.- Filtro para el rizado; 4.- Regulador (o estabilizador) lineal. Este último no es imprescindible.
Resistencias Propiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito eléctrico determina según la llamada ley de Ohm cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el ohmio, que es la resistencia de un conductor si es recorrido por una corriente de un amperio cuando se le aplica una tensión de 1 voltio. La abreviatura habitual para la resistencia eléctrica es R, y el símbolo del ohmio es la letra griega omega, Ω. En algunos cαlculos eléctricos se
emplea el inverso de la resistencia, 1/R, que se denomina conductancia y se
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representa por G. La unidad de conductancia es siemens, cuyo símbolo es S. Aún puede encontrarse en ciertas obras la denominación antigua de esta unidad, mho.
Los resistores son fabricados en una gran variedad de formas y tamaños. En las más grandes, el valor del resistor se imprime directamente en el cuerpo del mismo, pero en los más pequeños no es posible. Para poder obtener con facilidad el valor de la resistencia / resistor se utiliza el código de colores Sobre estos resistores se pintan unas bandas de colores. Cada color representa un número que se utiliza para obtener el valor final del resistor. Significado de las bandas de colores de una resistencia / resistor -Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor. -La tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor final del resistor. -La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad Ejemplo: Si un resistor tiene las siguiente bandas de colores:
- El resistor tiene un valor de 2400,000 Ohmios +/- 5 % - El valor máximo de este resistor es: 25200,000 Ω - El valor mínimo de este resistor es: 22800,000 Ω - El resistor puede tener cualquier valor entre el máximo y mínimo calculados.
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Los colores de las bandas de los resistores no indican la potencia que puede disipar, pero el tamaño que tiene la resistor da una idea de la disipación máxima que puede tener. Los resistores comerciales disipan 1/4 watt, 1/2 watt, 1 watt, 2 watts, etc.. A mayor tamaño del resistor, más disipación de potencia (calor).
Multitester El multímetro digital es un instrumento electrónico de medición que generalmente calcula voltaje, resistencia y corriente, aunque dependiendo del modelo de multímetro puede medir otras magnitudes como capacitancia y temperatura. Gracias al multímetro podemos comprobar el correcto funcionamiento de los componentes y circuitos electrónicos. Leyendo el instructivo: Es importante leer el instructivo del fabricante para asegurar el buen funcionamiento del instrumento y evitar accidentes en el operario. Ventajas sobre el multímetro analógico: Una palabra lo dice todo, exactitud. PARTES Y FUNCIONES DE UN MULTÍMETRO DIGITAL. A continuación describiremos las partes y funciones de un multímetro (Steren MUL-270), recuerda que generalmente los multímetros son semejantes, aunque dependiendo de modelos, pueden cambiar la posición de sus partes y la cantidad de funciones, es por eso que cada parte tiene un símbolo estándar que identifica su función.
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1.- Power: Botón de apagado-encendido. 2.- Display: Pantalla de cristal líquido en donde se muestran los resultados de las mediciones. 3.- Llave selectora del tipo y rango de medición: Esta llave nos sirve para seleccionar el tipo de magnitud a medir y el rango de la medición. 4.- Rangos y tipos de medición: Los números y símbolos que rodean la llave selectora indican el tipo y rango que se puede escoger. En la imagen anterior podemos apreciar los diferentes tipos de posibles mediciones de magnitudes como el voltaje directo y alterno, la corriente directa y alterna, la resistencia, la capacitancia, la frecuencia, prueba de diodos y continuidad. 5.- Cables rojo y negro con punta: El cable negro siempre se conecta al borne o jack negro, mientras que el cable rojo se conecta al jack adecuado según la magnitud que se quiera medir. A continuación vemos la forma en que se conectan estos cables al multímetro.
6.- Borne de conexión o jack negativo: Aquí siempre se conecta el cable negro con punta. 7.- Borne de conexión o jack para el cable rojo con punta para mediciones de voltaje (V), resistencia (Ω) y frecuencia (Hz). Su símbolo es el siguiente.
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8.- Borne de conexión o jack para el cable rojo con punta para medición de miliamperes (mA)
9.- Borne de conexión o jack para el cable rojo con punta para medición de amperes (A). 10.- Zócalo de conexión para medir capacitares o condensadores.
11.- Zócalo de conexión para medir temperatura.
PROCEDIMIENTO Instale el equipo: Fuente Amperímetro Resistencia Protoboard Conectar la fuente de alimentación a 220v Gire la perilla de la fuente de alimentación y obtenga valores diferentes aproximados de voltajes verificando con el voltímetro. Para cada valor de voltaje anote el valor de la intensidad de corriente eléctrica que se aprecia en el amperímetro Anote estos valores en una tabla Cambie la resistencia y repita los pasos 3 a 5 y anote los valores en otra tabla
RESULTADOS
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Tablas Tabla 01: RESISTENCIA 23 x 10 Ω ± 0.1% 3.230 4.120 5.190 6.180 6.430 V(V) 14.41 18.48 23.36 27.80 29.00 I (mAmp)
7.380 33.25
8.650 39.07
9.450 42.72
Tabla 02: RESISTENCIA 56 x 102 Ω ± 0.1% 1.234 1.671 2.620 3.820 5.310 V(V) 2.18 2.95 4.63 6.75 9.37 I (mAmp)
5.960 7.200 8.280 10.57 12.77 14.67
9.370 16.64
8.120 36.66
La tabla 01 muestra los valores de voltaje e intensidad de corriente para una resistencia de 23 x 10 Ω ± 0.1%, por otro lado la tabla 02 01 muestra los valores de voltaje e intensidad de corriente para una resistencia de 56 x 102 Ω ± 0.1%.
Cuestionario Graficar voltaje vs intensidad de corriente eléctrica Tabla 01: RESISTENCIA 23 x 10 Ω ± 0.1% 3.230 4.120 5.190 6.180 6.430 V(V) 14.41 18.48 23.36 27.80 29.00 I (mAmp)
7.380 33.25
8.120 36.66
8.650 39.07
9.450 42.72
V. vs I. 45 40 35
) 30 p m25 A m20 ) ( I 15 10 5 0 0
1
2
3
4
5
V (V)
6
7
8
9
10
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Tabla 02: RESISTENCIA 56 x 102 Ω ± 0.1% 1.234 1.671 2.620 3.820 5.310 V(V) 2.18 2.95 4.63 6.75 9.37 I (mAmp)
5.960 7.200 8.280 10.57 12.77 14.67
9.370 16.64
V. vs I. 18 16 14
) 12 p m10 A m8 ) ( I 6 4 2 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
V (V)
Cuál es el valor de la pendiente de su gráfica Tabla 01: RESISTENCIA 23 x 10 Ω ± 0.1% 3.230 4.120 5.190 6.180 6.430 V(V) 14.41 18.48 23.36 27.80 29.00 I (mAmp ) 0.224 0.222 0.222 0.222 0.221 R (Ω)
1
9
2
3
7
Tabla 02: RESISTENCIA 56 x 102 Ω ± 0.1% 1.234 1.671 2.620 3.820 5.310 V(V) 2.18 2.95 4.63 6.75 9.37 I (mAmp ) 1.766 1.765 1.767 1.767 1.764 R (Ω)
6
4
2
0
6
7.380 33.25
8.120 36.66
8.650 39.07
9.450 42.72
0.222 0
0.221 5
0.221 4
0.221 2
5.960 10.57
7.200 12.77
8.280 14.67
9.370 16.64
1.773 5
1.773 6
1.771 7
1.775 9
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Qué representa el valor de la pendiente de la gráfica anterior
El significado físico de la pendiente es la resistencia, ya que V = IR, el voltaje es directamente proporcional a la corriente y R es la pendiente que es la resistencia, osea que a medida que aumente el voltaje lo mismo pasará con la resistencia en proporción y la resistencia es fija.
Qué es un material óhmico
Un elemento óhmico es aquel en el cual existe una relación lineal entre la tensión que se le aplica y la corriente que lo atraviesa.
Qué es un material no óhmico
Los elementos no óhmicos son aquellos en los cuales existe una relación no lineal entre la tensión aplicada sobre ellos y la corriente que los atraviesa.
DISCUSIONES En la práctica realizada, las mediciones que hicimos con el multímetro digital, en la medición de los voltajes, de los amperes y de los ohmios no todos los resultados coincidieron con los resultados proporcionados por el programa Multisim, algunos resultados se asemejaban pero no eran los mismos resultados. MULTIMETRO: Un multímetro, a veces también denominado polímetro o tester, es un instrumento de medida que ofrece la posibilidad de medir distintos parámetros eléctricos y magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y óhmetro. Es utilizado frecuentemente por personal en toda la gama de electrónica y electricidad. El multímetro digital es un instrumento electrónico de medición que generalmente calcula voltaje, resistencia y corriente, aunque dependiendo del modelo de multímetro puede medir otras magnitudes como capacitancia y temperatura. Gracias al multímetro podemos comprobar el correcto funcionamiento de los componentes y circuitos electrónicos. Instrumentos de medida digital En contra posición con los instrumentos de medición analógica, los instrumentos digitales indican los valores de medida en cifras numéricas. Esto es más ventajoso para la observación
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visual, así de este modo se puede prescindir de la lectura de rayas y de la interpolación de valores intermedios. Esto evita agregar un error de visualización a los errores propios del instrumento.
El proceso para medir intensidades es algo más complicado, puesto que en lugar de medirse en paralelo, se mide en serie con el circuito en cuestión. Por esto, para medir intensidades tendremos que abrir el circuito, es decir, desconectar algún cable para intercalar el tester en medio, con el propósito de que la intensidad circule por dentro del tester. Precisamente por esto, hemos comentado antes que un tester con las bornas puestas para medir intensidades tiene resistencia interna casi nula, para no provocar cambios en el circuito que queramos medir.
Una vez tengamos el circuito abierto y el tester bien configurado, procederemos a cerrar el circuito usando para el tester, es decir, colocaremos cada borna del tester en cada uno de los dos extremos del circuito abierto que tenemos. Con ello se cerrará el circuito y la intensidad circulará por el interior del multímetro para ser leída.
No debe de provocarse un cortocircuito franco entre los terminales de voltaje, ya sea uniendo por descuido los terminales, o conectando, en un circuito, dos puntos a diferente voltaje sin que entre ellos halla una resistencia. Esto se debe a que, como en el caso del multímetro, esto provocaría el paso de una corriente elevada que podría resultar peligrosa para el aparato.
Para colocar el amperímetro debemos abrir el circuito en un punto, e insertar el amperímetro en ese punto. Esto no siempre es posible porque hay casos en el que no se puede abrir el circuito para insertar el amperímetro, por ello se debe recurrir a la medida de intensidad con el voltímetro.
CONCLUSIONES
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En la práctica realizada conocimos los tipos de conexiones que tienen los instrumentos de medidas eléctricas, por ejemplo, en el amperímetro para medir la intensidad de corriente eléctrica debemos hacer conexiones en serie, en el voltímetro las conexiones son en paralelo y en el ohmímetro su conexión también es en paralelo. Con esta práctica aprendimos que pasos debemos de seguir para elaborar una medición correcta y segura, además de reconocer la estructura de un circuito eléctrico básico. Se aprendió a encontrar voltajes, corrientes y resistencias, además, el manejo de los equipos de medición como el multímetro digital. La intensidad de corriente cuando las resistencias se encuentran en serie es la misma. Un multímetro digital es más preciso que un multímetro análogo ya que en el multímetro digital obtenemos un digito preciso, mientras que en el análogo puede existir error por parte del alumno al observar el indicador. Es importante conocer de qué forma vamos a usar los instrumentos como el Multímetro, pues si le damos un Uso indebido, podemos dañar dicho instrumento hasta el punto de malograrlo y al mismo tiempo pudimos haber obtenido cálculos inexactos o cálculos incorrectos Mientras se conecta el amperímetro se debe cortar la corriente y se debe descargar las resistencias previamente para que no derive corriente al cuerpo mientras se colocan en el tablero
RECOMENDACIONES Previamente a la conexión de un voltímetro se debe conocer aproximadamente el valor de la tensión ya que estos aparatos están diseñados para diferentes rangos de voltaje.
Nunca se debe intentar mediar de un voltímetro común porque se corre el riesgo de recibir una descarga eléctrica.
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REFERENCIAS
FLORES, P. (2007) Mediciones eléctricas e instrumentos. Madrid, España: Ediciones Mundi Prensa, 634pp.
ÁLVAREZ, J. (2009) Mediciones eléctricas. Mexico: Editorial Interamericana, 108pp.
SAUCEDO, L. (2009) Instrumentos de medición eléctrica. Madrid, España: Editorial Reverte, 189pp.
SILVA, J. (2012) Equipos en instrumentos de medida. Recuperado de http://es.slideshare.net/JesusAngelSilvaReyes/informe-laboratorio-nro-1equipose-instrumentos-de-medida
DUARTE, L. BECERRA, S. (2013) Instrumentos de medida. Recuperado de http://elecmanetic.blogspot.com/2009/11/multimetro-digital-y-ana-logo.html
Medidor de energía con memoria instrumento análisis energía. Recuperado de http://www.circuitoselectronicos.org/2007/11/el-multmetro-digital-testerdigital-o_10.html
GIMENEZ, A. (2010) Mediciones eléctricas. http://www1.frm.utn.edu.ar/medidase2/varios/tester1.pdf
Recuperado
de
