I.
TEMA: INSTRUMENTACION DE CORRIENTE CONTINUA
II.
OBJETIVOS: a. Conocer Conocer el error error que por por efecto efecto de carga carga produce produce un voltímetr voltímetro. o. b. Conocer Conocer el error error que por por efecto efecto de carga carga produce produce un amperímet amperímetro. ro. c. Determinar Determinar los los errores errores que se se producen producen por la conexión conexión de instrument instrumentos os en un circuito.
III.
INTRODUCCION TEORICA
El Voltímetro: Es el aparato usado para medir los voltios de un sector o generador cualquiera (pilas, acumuladores, dínamos, etc. etc.), ), tant tanto o en el luga lugarr dond donde e se prod produc uce e el flui fluido do eléctrico como en los sitios en donde se transforma o aplica. u mecanismo se !alla basado en el principio del del galv galvan anóm ómet etro ro.. "na "na bobi bobina na de indu inducc cció ión n mu# mu# sens sensib ible le,, que que puede puede ser ser $nic $nica a para para las las corri corrien ente tes s continuas, o dobles para las alternas, genera el paso de la corriente un campo magnético inductivo, cu#as atra atracc ccio iones nes o repul repulsi sione ones s son son capt captado ados s por por una una agu%a agu%a que que oscil oscila a sobr sobre e un cuadr cuadrant ante e grad gradua uado do en el que que pued pueden en leer leerse se f&ci f&cilm lment ente e las las dife difere renc ncia ias s de potencial respectivas.
El Amperímetro: El apar parato ato consi onsist ste e en un alam alambr bre e enro enroll llad ado o alrededor de un tro'o de !ierro móvil, suspendido entre los polos sur # norte de un im&n com$n, en forma de !erradura. Cuan Cuando do se !ace !ace pasar pasar una corri corrien ente te eléc eléctr tric ica a a través del alambre, el !ierro se convierte en un im&n electromagnético, con sus polos norte # sur entre los polos del im&n fi%o.
Como los polos opuestos siempre se atraen, el im&n móvil gira de tal modo que su polo sur apunta al polo norte del im&n fi%o, # su polo norte al polo sur del mismo. a fuer'a fuer'a de esta atracción atracción depende de la intensidad intensidad de la corriente. corriente. "na agu%a que gira %unto con el !ierro móvil seala sobre una escala el n$mero de amperios.
Sensibilidd de los instr!mentos: a sens sensib ibil ilid idad ad de un disp dispos osit itiv ivo o elect electró róni nico, co, por por e%em e%empl plo, o, un rece recept ptor or de comunicaciones, es la mínima magnitud en la seal de entrada requerida para producir una determinada magnitud en la seal de salida, dada una determinada relación seal*ruido, u otro criterio especificado. a sensibilidad de un instrumento se determina por la intensidad de corriente necesaria para producir una desviación completa de la agu%a indicadora a través de la escala. El grado de sensibilidad se expresa de dos maneras, seg$n se trate de un amperímetro o de un voltímetro.
IV. IV.
MATE MA TERI RIA" A" # E$UI E$UI%O %O A UTI UTI"I&A "I&AR R . '!ente '!ente de (orriente (orriente (ontin! (ontin! !to)!stb !to)!stble le +arca E-EC/ +odelo 012230 4$mero de salidas 0 +&xima tensión de salida 05v +&xima intensidad de corriente de salida 06
b. Un () () de de d*(d d*(d de resi resiste sten(i n(is. s.
(. Voltíme oltímetro tro nl nl+,i +,i(o (o de CC. CC. +arca 7o8oga9a +odelo 25330: 4; de serie 1<6623=> ensibilidad 3555 ? *@
d. Un milimper milimperímet ímetro ro nl+, nl+,i(o i(o de CC. +arca 7o8oga9a
4; de serie 1>A65525 +odelo 25>353 ensibilidad 5.3 ? *@
e. Un mi(ro mi(romp mperí erímet metro ro nl+ nl+,i( ,i(o o de CC. +arca 7o8oga9a +odelo >55A ensibilidad (3*3>) ? *@
-. Resistores Resistores -i)os -i)os de /0 123/0 123/0 453/0 453/0 16/0 2.16/0 2.16/0 136/0 136/0 216/ 7 1336/.
,. Un m!ltí m!ltímet metro ro di,it di,itl. l. +arca Blu8e 4; de serie =:=05225
!. Cabl Cables es con con con conect ector ores es cocodrilo*banano (35) # un Cordón
V.
6C.
%ROCEDIMIENTO: 3. lenar lenar la tabla tabla 3 con los los valores valores de los resisto resistores res a usar. usar. 2. Determinaci Determinación ón del error error que por efecto efecto de carga carga produce produce un voltímetro voltímetro a. 6rmar 6rmar el el sigui siguient ente e circu circuito ito
'i,!r 1. Donde
'i,!r 1. Donde 3 >.3 ? 2 35 ? b. Determinar Determinar teóric teóricamente amente el el volta%e volta%e que debería debería medir medir el voltímetro voltímetro sin efecto de carga. c. Conectar Conectar el voltím voltímetro etro seg$n seg$n se muestra muestra en la la figura figura F. elecciona eleccionarr la escala apropiada para poder leer el volta%e medido con la ma#or claridad posible. 6notar este valor en la tabla 2. d. Cambiar Cambiar de escala escala en el voltímetro voltímetro a un rango rango superior superior.. 6notar 6notar el valor medido por el voltímetro en la tabla 2. e. Cambiar Cambiar los v alores alores de las resistenc resistencias ias 3 3 a >G8? # 2 a 3558 3558 ? respectivamenteH repetir el procedimiento anterior, anterior, anotar # comparar los resultados obtenidos en la tabla 2. f. Calcular Calcular el el error error debido debido al voltímet voltímetro ro conociend conociendo o su sensibi sensibilidad. lidad. Comparar estos valores calculados con los valores medidos.
g. +edir los volta%es volta%es de los pasos pasos anteriores anteriores !aciendo !aciendo uso también también del multímetro como voltímetro, llenar la tabla 0, # explicar los resultados.
0. Determinaci Determinación ón del error error introducid introducido o por un amperímetr amperímetro o en el circuito circuito a. 6rmar 6rmar el el sigui siguient ente e circu circuito ito
'i,!r b. Determinar Determinar teóric teóricamente amente la la corriente corriente a medir el el amperímetro amperímetro en en su ausencia. c. Conectar Conectar el miliamperí miliamperímetro metro seg$n se se muestra muestra en la la figura figura 2. eleccionar la escala m&s apropiada para poder leer la intensidad de corriente medida con la ma#or claridad posible # anotar en la tabla <. (Cambiar a 3>5? para rangos I 35m6) d. Cambiar Cambiar de escala escala en el miliamperí miliamperímetro metro a un rango rango superior superior,, anotar el valor medido por e l 6mperímetro, 6mperímetro, llenando la tabla <. e. Cambiar Cambiar el valor valor del volta% volta%e e de la fuente fuente (@f) (@f) a 5,2v cambiar cambiar a 0:5?, seleccionar la escala de intensidad de corriente m&s apropiad a para poder leer la corriente medida con la ma#or claridad posible # anotar en la tabla < (cambiar a 22 ?) f. Cambiar Cambiar la es cala cala del miliamperí miliamperímetro metro conociendo conociendo su su sensibili sensibilidad dad # volta%e de operación, comparar estos valores calculados con los valores medidos. g. /allar /allar el error error debido al miliam miliamperím perímetro etro conociend conociendo o su sensibilidad sensibilidad # volta%e de operación, comparar estos valores calculados con los valores medidos.
!. epetir epetir el paso paso 0 !aciendo !aciendo uso del del microamper microamperímet ímetro ro seg$n seg$n lo pedido en la tabla > # llenarla usando @f5.2@. i.
Cambia Cambiarr el valor valor de a >.3J >.3J,r ,repet epetir ir el paso paso 0 usan usando do el microamperímetro seg$n lo pedido en la tablaG # llenarla usando @f5.0v.
VI. DATOS E8%ERIMENTA"ES Tbl1: @alores de los esistores Bi%os "tili'ados Resisto 9 1239 r Te+ri(o 22 K >L 3>5 K >L 22J 3
4539
19
2.19
139
219
1339
0:5 K >L 01<.2 J
38 K >L 5.:1 J
>.3 K >L > J
35 K >L :.= J
>3 K >L >3.< J
355 K >L :=.3 J
6nalógico(7MMN6O6) Tbl Con @oltímetro 6nalógico(7MMN6O6) % Vs;<.= 13 43 @2(358) G.2 =.2 . @2(3558) 3.2 3.2 e.
Tbl 4: Con +ultímetro Digital(B"E) Vs;<.= 13 133 =.: =.: V;136= =.: =.: V;1336=
133
4
=.1 3.>
--3.0
te+ri(os =.:<= =.:<=
6nalógico(7MMN6O6) Tbl >: Con +iliamperímetro 6nalógico(7MMN6O6) IA; m A= 13 43 133 =.2 =.> 1 I;1239= =.G2 : 35 I;9=
I;Te+ri(os= G.GG= :.5:
6nalógico(7MMN6O6) Tbl 2: Con +icro amperímetro 6nalógico(7MMN6O6)
V-!ente
% .
IA; !A=
4333
1333
433
I;te+ri(os =
3.4 <. 3. <.
!. e.
F(38 J) F(0:5 J)
055 <55
255 255
355 15
055 >32.12
6nalógico(7MMN6O6) Tbl ?: Con +icro amperímetro 6nalógico(7MMN6O6) IA; U= 433 133 43
I;te+ri(os=
I;2.19= I;2.19=
VII.
>5 0>
2> 22
--2>.3
>1.12 0:.23
CUESTIONARIO 'I 'INA":
1. @C+mo <ri el error introd!(ido por el
+ediremos el error porcentual con la siguiente formula error =
(Vteórico −Vexperimental) Vteórico
.100
Cso 2358J , 3>.38J , @fuente 32v Calculando el valor teórico Vfuente =( R 1+ R 2 ) I I 12 v
=( 5.1 + 10 ) k Ω. I −4
I =7.947 x 10 A
El volta%e en 2 ser& V 2=( R2) I
−4
3
V 2=( 10 x 10 Ω )( 7.947 x 10 A ) V 2=7.947 v
Con voltímetro 6nalógico a) Escala 35v error =
error =
(Vteórico −Vexperimental) Vteórico
(7.947 v −6.2 v ) 7.947 v
.100
.100
error =21.98
b) Escala 05v error =
(7.947 v −7.2 v ) 7.947 v
.100
error =9.4
c) Escala 355v error =
(7.947 v −7.8 v ) 7.947 v
.100
error =1.85
Con multímetro Digital a) Escala 35v error =
(7.947 v −7.9 v ) 7.947 v
.100
error = 0.59
b) Escala 355v error =
(7.947 v −7.9 v ) 7.947 v
.100
error = 0.59
Cso e 23558J , 3>38J , @fuente 32v
Calculando el valor teórico Vfuente=( R 1+ R 2 ) I I 12 v
=( 51 + 100 ) k Ω. I −5
I =7.947 x 10 A
El volta%e en 2 ser& V 2=( R2) I −5
3
V 2=( 100 x 10 Ω )( 7.947 x 10 A ) V 2=7.947 v
Con voltímetro 6nalógico a) Escala 35v error =
error =
(Vteórico −Vexperimental) Vteórico
(7.947 v −1.2 v ) 7.947 v
.100
error = 84.9
b) Escala 05v error =
(7.947 v −1.2 v ) 7.947 v
.100
error = 84.9
c) Escala 355v error =
(7.947 v −1.5 v ) 7.947 v
error =81.12
Con multímetro Digital a) Escala 35v
.100
.100
error =
(7.947 v −1.9 v ) 7.947 v
.100
error =76.09
b) Escala 355v error =
(7.947 v −1.9 v ) 7.947 v
.100
error =76.09
. @C!ndo se present m7or error por l (onei+n del
.38J, 2358J , obteniendo 23.:1L como valor del error porcentual en el volta%e en 2 Caso PeQ en el voltímetro analógico cuando la escala es de 35v # 05 v, la fuente de volta%e volta%e traba%a traba%a con 32 v ,las resistencias resistencias 3>38J, 23558J , obteniendo 1<.:L como valor del error porcentual en el volta%e en 2 Esto se da debido a que en conforme aumentemos la escala, la resistencia interna del voltí voltímet metro ro aument aumenta a # eso le !ace !ace tener tener m&s precis precisión ión,, disminu disminu#en #endo do los erro errore res s en la lect lectur ura a como como se pudo pudo veri verifi fica carr con los los dato datos s obte obtenid nidos os en la experiencia de laboratorio.
4. @C+mo <ri el error introd!(ido por el Milimperímetro en el (ir(!ito de l -i,!r (!ndo se <ri l es(l de (orriente ;Eminr los (sos 7 e por seprdo= @eamos el circuito de la figura 2.
/allamos el error porcentual para cada caso con la siguiente formula error =
( Iteórico− Iexperimental Iexperimental ) Iteórico
.100
En l tbl > Cso : R1239 0 V 1< = Es(l 13 mA error =
6.667
−7.2
6.667
.100
=0.079 0.079 .100 .100
.100
= 0.125.100
error =7.9
b= Es(l 43 mA error =
6.667
−7.5
6.667
error =12.5
(= Es(l 133 mA error =
6.667
−8
6.667
.100
=0.199 0.199 .100
error =19.9
Cso e: R9 0 V 3.< = Es(l 13 mA error =
9.09
−7.62
9.09
.100
=0.1617 .100
error =16.17
b= Es(l 43 mA error =
9.09
−9
9.09
.100
=0.0099.100
error =0.99
(= Es(l 133 mA error =
9.09
−10
9.09
.100
= 0.1001.100
error =10.01
En l tbl 2 Cso : R19 0 V 3.4< = Es(l 1233 mA error =
300
−300
300
.100
error =0
b= Es(l F23 mA error =
300
−200
300
.100
=0.333 0.333 .100
error =33.3
(= Es(l 433 mA error =
300
−100
300
.100
0.6667 .100 .100 =0.6667
error =66.67
Cso e: R4539 0 V 3.< = Es(l 1233 mA error =
512.82
−400
512.82
.100
= 0.2199.100
.100
=0.6099 0.6099 .100
error =21.99
b= Es(l F23 mA error =
512.82
−200
512.82
error =60.99
(= Es(l 433 mA error =
512.82
−80
512.82
error =84.39
.100
=0.8439 0.8439 .100
En l tbl ? Cso : R2.19 0 V 3.4< = Es(l 123 mA error =
58.82
−50
58.82
.100
0.1499 .100 =0.1499
.100
=0.5749 0.5749 .100
error =14.99
b= Es(l F2 mA error =
58.82
−25
58.82
error =57.49
Cso e: R2.19 0 V 3.< = Es(l 123 mA error =
39.21
−35
39.21
.100
=0.1073 0.1073 .100
.100
=0.4389 0.4389 .100
error =10.73
b= Es(l F2 mA error =
39.21
−22
39.21
error =43.89
(= Es(l 43 mA error =
39.21
−25.1
39.21
.100
0.3598 .100 =0.3598
error =35.98
>. @C!ndo se present m7or error por l (onei+n del Milimperímetro l (ir(!ito de l 'i,!r Epli(r ls (!ss de ello0 eminndo los (sos 7 e (omprti<mente. De los los dat datos pode podem mos apr aprecia eciarr que que el ma#o ma#orr err error por la cone conex xión ión del del miliamperímetro al circuito de la figura 2 se da para el Caso PaQ cuando la escala es de 055 m6, la fuente de volta%e traba%a con 5.0 v # se traba%a con una resistencia de 3J, obteniendo como error porcentual el valor de GG.G=L. Caso PeQ cuando la escala es de 055 m6, la fuente de volta%e traba%a con 5.2 v # se traba%a con una resistencia de 0:5J, obteniendo como error porcentual el valor de 1<.0:L. Esto se da debido a que en menor escala se ponga el amperímetro menor ser& la resistencia del s!unt que se encuentra en el amperímetro
Rroduciendo así de esta manera un ma#or error en la lectura del amperímetro, adem&s también no !a# que descartar el error producido por el estado en el que se encuentran los instrumentos de medición.
2. @Con (!l instr!mento se present+ m7or error0 (on el
encuentran por deba%o del valor teórico esto se debe a la antigSedad del equipo, así como su constante uso al que !a sido sometido. El multímetro por su parte fue m&s preciso debido a que incluso nos mostró la medida con decimales m&s cercana con un error de 5.2 en la medida del volta%e.
?. Epli(r lo s!(edido (on el mi(ro mperímetro en ls tbls 2 7 ?0 indi(ndo s!s <lores de resisten(i intern en (d rn,o. @C!l es el <lor resisti*G.1*2.1*5.:*5.0 8? para comprobar esto se utili'ar& los datos obtenidos en la experiencia de laboratorio. "samos "samos la siguie siguiente nte ecuaci ecuación ón para para determ determina inarr la resist resistenci encia a intern interna a de cada cada V rango F H donde F intensidad obtenida en laboratorioH resistencia fi%aH r R + r V resistencia internaH despe%ando r U I 3. Rara Rara el rang rango o de 0555 0555 T6 T6 Rrimer caso I medido 055 T6H @ 5.0H 3 J
Entonces r
0.3 −6 300 x 10
U 3x350H entonces r 3 5
egundo caso I medido <55 T6H @ 5.2H 0:5J
Entonces r
0.2 −6 400 x 10
U 0:5H entonces r 2 335
Rromediando tenemos r
(r 1 + r 2) 2
2. Rara Rara el rang rango o de 3555 3555 T6 T6 Rrimer caso I medido 255 T6H @ 5.0H 3 J
110 + 0) ( 110 2
>> J
Entonces r
0.3 −6 200 x 10
U 3x350H entonces r 3 >55J
egundo caso I medido 255 T6H @ 5.2H 0:5J
Entonces r
0.2 −6 200 x 10
U 0:5H entonces r 2 G35J
Rromediando tenemos r
( r 1 + r 2) 2
( 500+ 610 ) 2
>>> J
0. Rara Rara el rang rango o de 055 055 T6 T6 Rrimer caso I medido 355 T6H @ 5.0H 3 J
Entonces r
0.3 100 x 10
−6
U 3x350H entonces r 3 2555J
egundo caso I medido 15 T6H @ 5.2H 0:5J
Entonces r
0.2 −6 80 x 10
U 0:5H entonces r 2 2335J
ercer caso I medido >5 T6H @ 5.0H >.3 J
Entonces r
0.3 −6 50 x 10
U >.3x350H entonces r 3 :55J
Cuarto caso I medido 0> T6H @ 5.2H >.3 J
Entonces r
0.2 −6 35 x 10
U >.3 x350H entonces r 2 G3
Rromediando tenemos r 3<5G J
<. Rara Rara el rang rango o de 355 355 T6 T6
( r 1 + r 2+ r 3 + r 4 ) 4
(2000 +2110 + 900 +614 ) 4
Rrimer caso I medido 2> T6H @ 5.0H >.3 J
Entonces r
0.3 −6 25 x 10
U >.3x350H entonces r 3 2:55J
egundo caso I medido 0> T6H @ 5.2H >.3 J
Entonces r
0.2 −6 35 x 10
U >.3 x350H entonces r 2 0::5J
Rromediando tenemos r
(r 1 + r 2) 2
( 2900 + 3990 ) 2
0<<> J
>. Rara Rara el rang rango o de de 05 05 T6 T6 I medido 2>.3 T6H @ 5.2H >.3 J
Entonces r
0.2 25.1 x 10
−6
U >.3 x35 0H entonces r 21G1 J
El error obtenido de las resistencias internas se debe a la antigSedad del inst instru rume ment nto, o, así así como como a su const constan ante te uso uso que que puede puede !abe !aberr afec afecta tado do la resistencia interna.
VIII. CONC"USIONES # RECOMENDACIONES CONC"USIONES
De la exper experie ienci ncia a pode podemo mos s conc conclu luir ir que que la fuent fuente e pose posee e resi resist sten enci cia a interna.
i queremos reali'ar una medición de volta%e entre dos puntos, tenemos que conectar al voltímetro en paralelo a esos dos puntos. i queremos reali'ar la medición de la corriente tenemos que conectar el amperímetro en serie al circuito que queremos reali'ar la medición. Concluimos que la ma#or caída de tensión se da en la resistencia resistencia interna Concluimos de la fuente.
as resistencias tienen un valor bien aproximado al valor que indica sus códigos de colores, a esto le llamamos tolerancia.
Conforme se ba%aba la escala de medida en el micro amperímetro, ma#or es el error que se obtiene en la medida.
Conf Confor orme me se aume aument nta a la esca escala la de medi medida da del del volt voltím ímet etro ro,, se va reduciendo el error que se obtiene en la medida.
El multímetro digital tiene m&s precisión que el amperímetro # el voltímetro analógicos en las lecturas obtenidas.
RECOMENDACIONES
e reco recomi miend enda a medir medir la cont contin inui uida dad d del cabl cable e banan bananoV oVco coco codr dril ilo o para para asegurar que estén aptos para reali'ar las mediciones.
e recomienda !acer los c&lculos c&lculos teóricos antes de reali'ar la experiencia experiencia para asegurar que la escala a utili'ar en la medición es la correcta, esto es con el ob%etivo de que ning$n instrumento de medida resulte daado.
I8. BIB"IOGRA'HA
EMF6 DE CFC"FM 7 DFRMFF@M EECM4FCM Ao#lestadV 4as!els8#, 4as!els8#, 1 edicion, Rearson educación, +exico, 2550. 2550. !ttp**999.testequipmentdepot.com*#o8oga9a*portableV meters*miniatures*25>3.!tm consultado el 05 de abril del 253=. !ttps**ingenieriaelectronica.org*voltimetroVanalogicoV#VdigitalV caracteristicasV#Vdefinicion* consultado el 05 de abril del 253=.
