U.N.M.S.M
Fac. de Ingeniería Electrónica y Eléctrica APELLIDOS Y NOMBRES
MATRICULA
CACERES FLORES JOSUE JOHANN
#$#%&&'(
MATOS MATOS CHURA EISON FRE!
#)#%&$*%
CAHUANTICO MAMANI ALE"
&(#%&#+'
CURSO
TEMA
LA,. LA,. CIRC CIRCUI UIT TOS ELE ELECTRO CTRONI NIC COS #
INFORME
FINAL
USO USO E E LOS LOS INSTR NSTRUM UME ENTO NTOS E E ME MEIICION CION
FECHA
REALIZACION
NOTA
ENTREGA
NUMERO
&# E FE,REO
02 DE FEBRERO
# GRUPO
PROFESOR
-$ MARTES E ##a/#)0
IN-. LUIS 1ARETTO
I.
TEMA: USO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
II.
OBJETIVOS: a. Entrenar al alumno en el uso correcto del MULTIMETRO (VOM) y el OSCILOSCOPIO (ORC), como instrumentos de medida. . Entrenar al alumno en el uso correcto de la !UE"TE #C #E VOLT$%E $%UST$&LE y el 'E"ER$#OR #E SE$LES MULTI!U"CIO"ES ($!), ara circuitos electr*nicos acti+os. c. Conocimiento de las esecicaciones t-cnicas y caractersticas el-ctricas de los Instrumentos y E/uios anteriores.
III. INTRODUCCIÓN TEÓRICA: Multimetro:
Es un aarato muy +ers0til, /ue se asa en la utili1aci*n de un instrumento de medida, un 2al+an*metro muy sensile /ue se emlea ara todas las determinaciones. Para oder medir cada una de las ma2nitudes el-ctricas, el 2al+an*metro se dee comletar con un determinado circuito el-ctrico /ue deender0 tami-n de dos caractersticas del 2al+an*metro3 la resistencia interna (Ri) y la in+ersa de la sensiilidad. Esta 4ltima es la intensidad /ue, alicada directamente a los ornes del 2al+an*metro, 5ace /ue la a2u6a lle2ue al 7ondo de escala. $dem0s del 2al+an*metro, el olmetro consta de los si2uientes elementos3 La escala m4ltile or la /ue se desla1a una sola a2u6a ermite leer los +alores de las di7erentes ma2nitudes en los distintos m0r2enes de medida. Un conmutador ermite camiar la 7unci*n del olmetro ara /ue act4e como medidor en todas sus +ersiones y m0r2enes de medida. La misi*n del conmutador es seleccionar en cada caso el circuito interno /ue 5ay /ue asociar al instrumento de medida ara reali1ar cada medici*n. #os o m0s ornas el-ctricas ermiten conectar el olmetro a los circuitos o comonentes e8teriores cuyos +alores se retenden medir. Las ornas de acceso suelen tener colores ara 7acilitar la correcci*n de las cone8iones e8teriores. Cuando se mide en corriente continua, suele ser de color ro6o la de mayor otencial ( o otencial 9 ) y de color ne2ro la de menor otencial ( o otencial : ). La arte i1/uierda de la 2ura (Es/uema ;) es la utili1ada ara medir en continua y se uede oser+ar dic5a olaridad. La arte derec5a de la 2ura es la utili1ada ara medir en corriente alterna cuya di7erencia 0sica es /ue contiene un uente de diodos ara recticar la corriente y oder nalmente medir con el 2al+an*metro. El olmetro est0 dotado de una ila interna ara oder medir las ma2nitudes asi+as. Tami-n osee un a6uste de cero necesario ara la medida de resistencias.
Diseño de un multmetro
MEDICIONES VO!TAJE Comen1amos con la medici*n del +olta6e en una ila de ;,= Volt, al2o 2astada, ara +er en /u- estado se encuentra la misma. Para reali1ar la medici*n de +olta6es, colocamos la lla+e selectora del multmetro en el lo/ue >#CV? si2las corresondientes a3 #irect Current Volta2e, lo /ue traducimos como Volta6e de Corriente Continua, uesto /ue la ila constituye un 2enerador de corriente contnua. Colocamos la unta ro6a en el electrodo ositi+o de la ila, la unta ne2ra en el ne2ati+o, la lla+e selectora en la osici*n >@,=> y e7ectuamos la medici*n. CORRIENTE El circuito rouesto est0 7ormado or un 2enerador (atera de A Volt), dos resistores (R; y R@), conectados en serie. Saiendo /ue en un circuito serie, la corriente es la misma en todos sus untos, odramos colocar el miliamermetro en cual/uier lu2ar del circuito, or e6emlo. $ntes de R;, entre R; y R@, o desu-s de R@. En rimer lu2ar colocamos la unta ro6a en el terminal ositi+o del instrumento y la unta ne2ra en el Terminal ne2ati+o. Lue2o deemos intercalar el amermetro en el circuito de modo /ue la corriente ase or -lB es decir /ue el amermetro dee conectarse en serie con los dem0s comonentes del circuito en los /ue se /uiere medir la corriente, tal como se muestra en la 2ura . El circuito 7ue aierto a n de conectar las untas de ruea del amermetro, de manera /ue el instrumento /uede en serie con el circuito. RESISTENCIA Para esta 7unci*n, el instrumento tiene una 7uente de tensi*n continua de ;,=V (ila de 1inc:car*n) u otro +alor, ara 2enerar una corriente cuyo +alor deender0 de la resistencia del circuito, y /ue ser0 medida or la oina. Se usa la escala suerior, /ue crece num-ricamente de derec5a a i1/uierda ara leer los +alores de resistencia e8resados en O5m. Siemre deemos calirar el instrumento con la erilla >a6uste del *5metro?. Para reali1ar la caliraci*n, las untas de ruea deen onerse en contacto, lo cual si2nica oner un cortocircuito entre los terminales del instrumento, esto imlica /ue la resistencia conectada e8ternamente al *5metro es nula en estas condiciones, y or lo tanto la a2u6a dee marcar3 cero o5m. Para ello +ariamos el otenci*metro >o5m ad6ust? :en in2l-s: 5asta
/ue la a2u6a se ui/ue 6usto en el >D? B en ese momento, estar0 circulando or la oina del intrumento, la corriente de dee8i*n a lena escala. Cuando conectamos las untas de ruea a un resistor R, la corriente or el 2al+an*metro disminuir0 en una roorci*n /ue deende del +alor de RB de a5 /ue la escala de resistencia aumente en sentido contrario al de corriente. Para medir resistores de distinto +alor, e8isten @ * F ran2os en la mayora de los *5metros marcados de la si2uiente manera3 8;, 8;D, 8;DD y 8;G. Si la lla+e selectora est0 en >8 ;? el +alor ledo ser0 directamente en o5mB si est0 en >8 ;D?, deemos multilicar el +alor medido or ;D ara tener el +alor correcto en o5mB y si est0 en >8 ;G?, la lectura directa nos da el +alor correcto de resistencia en GO5m.
OSCI!OSCO"IO DE RA#OS CATODICOS Un osciloscoio es un instrumento de medici*n electr*nico ara la reresentaci*n 2r0ca de seHales el-ctricas /ue ueden +ariar en el tiemo. Es muy usado en electr*nica de seHal, 7recuentemente 6unto a un anali1ador de esectro. En la actualidad los osciloscoios anal*2icos est0n siendo desla1ados en 2ran medida or los osciloscoios di2itales, entre otras ra1ones or la 7acilidad de oder trans7erir las medidas a una comutadora ersonal o antalla LC#. En el osciloscoio di2ital la seHal es re+iamente di2itali1ada or un con+ersor anal*2ico di2ital. $l deender la ailidad de la +isuali1aci*n de la calidad de este comonente, esta dee ser cuidada al m08imo. Las caractersticas y rocedimientos seHalados ara los osciloscoios anal*2icos son alicales a los di2itales. Sin emar2o, en estos se tienen osiilidades adicionales, tales como el disaro anticiado (re:tri22erin2) ara la +isuali1aci*n de e+entos de corta duraci*n, o la memori1aci*n del oscilo2rama transriendo los datos a un PC. Esto ermite comarar medidas reali1adas en el mismo unto de un circuito o elemento. E8isten asimismo e/uios /ue cominan etaas anal*2icas y di2itales. La rincial caracterstica de un osciloscoio di2ital es la 7recuencia de muestreo, la misma determinara el anc5o de anda m08imo /ue uede medir el instrumento, +iene e8resada 2eneralmente en MSs (millones de muestra or se2undo).
La mayora de los osciloscoios di2itales en la actualidad est0n asados en control or !P'$ (del in2l-s !ield Pro2rammale 'ate $rray), el cual es el elemento controlador del con+ersor anal*2ico a di2ital de alta +elocidad del aarato y dem0s circuitera interna, como memoria, uJers, entre otros. Estos osciloscoios aHaden restaciones y 7acilidades al usuario imosiles de otener con circuitera anal*2ica, como los si2uientes3 •
• • •
Medida autom0tica de +alores de ico, m08imos y mnimos de seHal. Verdadero +alor eca1. Medida de ancos de la seHal y otros inter+alos. Catura de transitorios. C0lculos a+an1ados, como la !!T ara calcular el esectro de la seHal. tami-n sir+e ara medir seHales de tensi*n
$ATIMETRO K el Vatimetro es un aarato ara medir la otencia de una corriente el-ctrica, 2eneralmente en +atios. es un instrumento electrodin0mico ara medir la otencia el-ctrica o la tasa de suministro de ener2a el-ctrica de un circuito el-ctrico dado. El disositi+o consiste en un ar de oinas 6as, llamadas oinas de corriente, y una oina m*+il llamada oina de otencial. Las oinas 6as se conectan en serie con el circuito, mientras la m*+il se conecta en aralelo. $dem0s, en los +atmetros anal*2icos la oina m*+il tiene una a2u6a /ue se mue+e sore una escala ara indicar la otencia medida. Una corriente /ue circule or las oinas 6as 2enera un camo electroma2n-tico cuya otencia es roorcional a la corriente y est0 en 7ase con ella. La oina m*+il tiene, or re2la 2eneral, una resistencia 2rande conectada en serie ara reducir la corriente /ue circula or ella. El resultado de esta disosici*n es /ue en un circuito de corriente continua, la dee8i*n de la a2u6a es roorcional tanto a la corriente como al +olta6e, con7orme a la ecuaci*n NV$ o PEI. En un circuito de corriente alterna la dee8i*n es roorcional al roducto instant0neo medio del +olta6e y la corriente, midiendo ues la otencia real y osilemente (deendiendo de las caractersticas de car2o) mostrando una lectura di7erente a la otenida multilicando simlemente las lecturas arro6adas or un +oltmetro y un amermetro indeendientes en el mismo circuito.
%ENERADOR DE &UNCIONES ONDA SENOIDA!
Una onda senoidal se uede otener en el conector de la salida rincial cuando se resiona la oci*n de onda senoidal en el ot*n de 7unci*n y cuando cual/uier ot*n del ran2o de 7recuencia est0 tami-n resionado. Para otener una seHal senoidal, se deen se2uir las si2uientes instrucciones3
Control
Instru''i(n
&ot*n de encendido (Poer utton) Encendido (resionado) &ot*n de ran2o (Ran2e utton) &ot*n de ; Q1 resionaldo Control de ciclo de m0/uina (#uty Control) Presionado Control de oJset en #C (#c OJset Control) Presionado Control de amlitud ($mlitude Control) Presionado &ot*n de in+ersi*n (In+ert utton) "o resionado &ot*n de +olta6e en la salida (Volts out utton) "o resionado (osici*n de D:@D) &ot*n de 7unciones Presionar el ot*n senoidal &ot*n de arrido (See utton) "o resionado Lnea de selecci*n de +olta6e (Line +olta2e selector) C5ecar la salida de +olta6e ara el ran2o de salida !i6a la erilla de +olts or di+isi*n (VOLTS#IV) a @ V, la erilla de se2undos or di+isi*n (SEC#IV) a D.@ ms y el resto de los controles en la osici*n de oeraci*n normal. La 7recuencia de salida uede ser calculada tomando el recroco del erodo de la 7orma de la seHal. La 7recuencia de salida uede estalecerse con mayor recisi*n utili1ando un contador de 7recuencia (!re/uency Counter) conectando la salida del 2enerador de 7unciones directamente al contador, o usando un cale &"C con cone8i*n en T de la salida del 2enerador de 7unciones al osciloscoio y al contador al mismo tiemo. Cuando se 7amiliari1a con la con2uraci*n ara lo2rar una seHal senoidal a la 7recuencia del e6emlo anterior, camie el ran2o de 7recuencias y rote el disco de 7recuencias, oser+ando el osciloscoio o el dislay del contador. Lea el +olta6e de salida del 2enerador conectando a -ste un multmetro, situado en la 7unci*n de +olta6e en $C ($C Volts). Con esto, ser0 osile leer el +alor rms de la seHal senoidal y comararla con la seHal ico a ico (:) +ista en el osciloscoio. El +alor rms dee ser D.F=F= +eces el +alor : +isto en el osciloscoio. Las ondas senoidales son utili1adas ara c5ecar circuitos de audio y de radio 7recuencia.
IV. ;. @. F. . =. .
MATERIA!ES # E)UI"O UTI!I*ADO:
Un ORC. Una !uente #C de Volta6e $6ustale Un 'enerador de SeHales Multi7unciones $!. Un Multmetro (VOM) #i2ital Resistores !i6os3 @@D, ;Q, FFDQ y ;M (.D y @@) Un Miliamermetro #C.
. Un Microamermetro #C. . Un Voltmetro $nal*2ico #C. A. Cales de Cone8i*n ( Cocodrilo:&anano, F Coa8iales, F Cordones $C) ;D.Un Natmetro #C.
V.
"ROCEDIMIENTOS:
;. Vericar los Resistores 6os con el O5mmetro. Llenar la Tala ;. @. $rmar el circuito de la !i2ura ;3 NO R1 1k
DATA DC
A
R2 1k
+ V1 12V
A V T A C D D O N
a. Colocando el Voltmetro #i2ital en la escala adecuada, oser+ar y medir las tensiones en R; y R@. Llenar la Tala @.a. . Camiando a otros ran2os de Volta6e, medir nue+amente las tensiones en R; y R@, llenando la Tala @.a. c. Medir la corriente en el circuito seleccionando las escalas adecuadas en el Miliamermetro (/ue est0 conectado en serie), sin tener conectado al Voltmetro en el circuitoB llenar la Tala @.. d. Conectar de manera cominada el Voltmetro (Multmetro) y Miliamermetro $nal*2ico en el circuito de la !i2ura ;, oser+ar, medir en los ran2os adecuadosB anotando los datos en la Tala @.c. e. Usar el Natmetro en este circuito y llenar la Tala @.e y la Tala @.7. F. $rmar el circuito de la !i2ura @3 NO DATA DC A
R3 1k
+ V2 10V
R4 1k
A V T A C D D O N
a. Reetir los asos a, , c y d anterioresB llenando las Talas F.a, F. y F.c. . Interretar los resultados otenidos. . Poner en 7uncionamiento el ORC mediante el rocedimiento adecuado, lue2o3 a. $rmar el es/uema de la !i2ura F.
. Mo+iendo el control de Volt#i+. #el ORC otener una seHal sin distorsi*n y medir sus caractersticasB lue2o medir el +olta6e alterno (c.a.) con un Voltmetro anotando sus datos en la Tala . c. $rmar el es/uema de la !i2ura , consultando los datos ara los e/uios con el docente de laoratorio.
d. Oser+ar y medir la 7orma de onda total en el ORC. e. Sin alterar el circuitoB usando los interrutores de control adecuados, oser+ar y medir el +olta6e alterno uroB llenar datos en la Tala .
VI. DATOS OBTENIDOS: TAB!A +3 Valores de los Resistores !i6os3 Resistore s Te(ri'os Medidos
R+ ,-
R/ ,-
R0 ,-
R1 ,-
R2 ,-
R3 ,-
FFD F@
;G AAD
;M ;.DM
FADQ D.M
;= ;F
F= FF
TAB!A /.43 Con Voltmetro #i2ital3 Es'4l4s V ,R+ V ,R/
05 6. . .=;+
055 6. .+ .=+
+555 6. + +
Te(ri'os .=+ .=+
TAB!A /.73 Con Miliamermetro #C ( se uso el mili4m8ermetro 8ero solo ten4 es'4l4 de /2 mA : Es'4l4s I,mA
/2mA ;Fm$
05mA :::::::
35mA WWW
TAB!A /.'3 Con Voltmetro y Miliamermetro3 R4n9o sV Resist or Is,/2 mA
+5 6 R+
05 6 R/
R+
+55 6 R/
R+
R/
. A.D .A. A.@ . A.; + + D+ + A;+ + A.=m$ A.F=m A.@m $ $
I Te(ri' o IT,mA A.D@m $
TAB!A /.d3 C0lculo de Potencias (mN)3 R4n9os V Resistor R/ Is,/2mA " Te(ri'4 ,m$
+5 6 "+,m$ F.=FmN
05 6 "/,m$ .mN +.031m$
+55 6 "0,m$ =.D=mN
TAB!A /.; 3 Con Voltmetro y Miliamermetro3 no se re4li<( 8or ;4lt4 de mili4m8ermetro 'on l4s es'4l4s indi'4d4s R4n9os +5 6 V Resistor R2 R3 Is,055m WW WW. WW. A Is,+555 WWW mA WW. W. WW
05 6 R2
+55 6 R3 WW.
W.. WW WW.. WWW
R2 R3 W. WWWW WW ..W. WWW.. WWW.
TAB!A /.9: C0lculo de Potencias (N)3no se re4li<( 8or ;4lt4 de d4tos de l4 es'4l4 /; R4n9os 6 Resistor
+5 6 R2
05 6 R3
R2
+55 6 R3
R2
R3
Is,055m A Is,+555 mA
;F=.DF mN ;F.=m N
;=D.m N ;===.= mN
;@A;.= mN ;@m N
;=;@.Am N ;=F;.@= mN
;@=. mN ;@A.= mN
;=DD.mN ;DmN
TAB!A 0.43 Con Voltmetro #i2ital3 Es'4l4s V,R0 V,R1
05 6 .D@+ @.A+
055 6 .A+ @.+
+555 6 + F+
TAB!A 0.73 Con Microamermetro3 Es'4l4s I,=A
05 =A .F X
+55 =A .A X
055 =A A. X
I Te(ri'o .; X
TAB!A 0.'3 Con Multmetro y Microamermetro3 R4n9os V Resistor RF
/.2V R
Is,05uA @.DV
D.V A.;u$
Is,+55u A
@.DV
D.V A.;u$
@.DV
D.V A.;u$
Is,055u A
RF
+5V R
.;V
;.=V A.;u$
.;V
;.=+ A.;u$
.;V
;.=V A.;u$
RF
25V R
V
@.@V A.;u$
V
@.@V A.;u$
V
@.@V A.;u$
TAB!A 1 Con ORC y Voltmetro $C3 SE>A! 7. '.
&ORMA DE ONDA Senoid4l Senoid4l
AM"!IT "ERIOD UD O @.V O.= ms @V D.= ms
VII. CUESTIONARIO &INA!:
NIVE! CC 9D.@V 9;.V
VO!TAJE VO!TIM. AC AC ;.; ;.F@ ;.; ;.FF=
;. Se uede in7erir /ue de los datos otenidos en la r0ctica resecto a los datos otenidos te*ricamente, cometimos un error no m0s del @Y, /uiere decir /ue nuestra e8eriencia 7ue del casi ;DDY correcto. @. E8licar El E7ecto Car2a de los Instrumentos de Medida #C. El e7ecto de car2a de los instrumentos de medida #C est0n relacionados a un conceto muy imortante como la sensiilidad.
SENSIBI!IDAD en un instrumento de medici*n es la relaci*n /ue e8iste entre la +ariaci*n del instrumento y la del e7ecto medido. Es la ma2nitud m0s e/ueHa /ue uede medir el instrumento o tami-n se dene como la sumatoria de las resistencias resecto a la escala seleccionada en un +oltmetro multiran2o siemre es una constante, -sta a menudo se conoce como sensiilidad S o ci7ra o5m+olt de un +oltmetro.S es esencialmente -l recroco de la corriente de dee8i*n a lena escala del mo+imiento 0sico, esto es3
E&ECTO DE CAR%A. La ci7ra OV de un +oltmetro de cc es un 7actor imortante cuando se selecciona un medidor ara determinadas mediciones de +olta6e. Un medidor de a6a ci7ra OV uede dar lecturas correctas cuando se miden +olta6es en circuitos de a6a resistenciaB ero -ste roduce lecturas err*neas en circuitos de alta resistencia. Cuando se conecta un +oltmetro, a tra+-s de dos untos en un circuito altamente resisti+o, act4a como un deri+ador ara esa arte del circuito y or lo tanto reduce la resistencia e/ui+alente en esa arte del circuito. El medidor indicar0 un +olta6e menor del /ue realmente e8iste antes de conectar el medidor. $ este e7ecto se le llama e7ecto de car2a del instrumentoB y lo causan rincialmente instrumentos de a6a sensiilidad o ci7ra OV. ?4'iendo los res8e'ti6os '@l'ulos 84r4 l4 t47l4 /d: R4n9os V Resistor R/ Is,/2mA " Te(ri'4 ,m$
+5 6 "+,m$ F.=FmN
05 6 "/,m$ .mN +.031m$
+55 6 "0,m$ =.D=mN
$5ora 5allaremos los errores relati+os de cada una de las otencias calculadas3 Error Relativo
=
Valor Teórico Valor Experimental x 100 Valor Teórico −
aremos un cuadro con los +alores 5allados3
ERRORES RE!ATIVOS ,ER R4n9os V R/
+5V
05V
+55V
ER /.3
ER .1/
ER 1.2
F. Re7erido al aso ., usando los resultados otenidos con el ORC, calcular el +alor eca1 y comararlos con los del multmetro.
Vm4 @ @
Ve'4< ;.; ;.;
V 6oltmetro ;.F@D ;.FF=
VIII. CONC!USIONES # RECOMENDACIONES:
La sensiilidad del +oltmetro $nal*2ico es la esecicaci*n el-ctrica m0s imortante de este instrumento, nos ermite ro+eer el 2rado de error sore el circuito /ue se est0 midiendoB oser+0ndose /ue ara +alores altos de sensiilidad, menor ser0 el e7ecto car2a del +oltmetro.
Para mediciones de +olta6e es recomendale utili1ar instrumentos con una sensiilidad del orden de @D Q+ ara alicaciones en los Laoratorios de Circuitos Electr*nicos.
Se conrma /ue ara el caso de los Miliamermetros y Microamermetros $nal*2icos la calidad de estos instrumentos estar0 determinada or la cominaci*n de m08ima sensiilidad con mnimo +olta6e de traa6o del medidor de oina m*+il, ara /ue ten2an el mnimo e7ecto de car2a osile.
Para mediciones de corriente con Microamermetro $nal*2icos y teniendo en cuenta el mnimo e7ecto de car2a osile, es recomendale utili1ar Microermetros con una sensiilidad mnimo de =D Q+ y un +olta6e de traa6o del medidor de oina m*+il m08imo de ;DDmV, o se dee e+aluar esta caracterstica de acuerdo a las necesidades.
Para mediciones de corriente con Miliamermetros $nal*2icos, y teniendo en cuenta los a+ances tecnol*2icos lo2rados en los 4ltimos aHosB estos instrumentos deer0n tener una sensiilidad mnimo de @ Q+ y un +olta6e de traa6o del Medidor de &oina M*+il m08imo de =D
mV, ara un adecuado traa6o en circuitos electr*nicos y el-ctricos, o se dee e+aluar esta caracterstica de acuerdo a las necesidades.
#e los Miliamermetros $nal*2icos 'an1, KoGo2aa y StarG, -ste 4ltimo es el /ue m0s e7ecto de car2a introduce.
Con resecto a la sensiilidad de los Miliamermetros $nal*2icos 'an1, Ko6o2aa y StarG, el se2undo tiene la menor sensiilidad.
I. BIB!IO%RA&FA: Manuales de Usuario de los Instrumentos $nal*2icos #C3 '$"Z, KOQO'$N$, ST$RQ.
Stanley Nol73 Instrumentaci*n y Mediciones Electr*nicas.
5tt3.slides5are.net2uestA@Amedidas:electricas el-ctricas).
(medidas
