Informe Final 1 Dispositivos Electronicos

(1)

A

P

E

L

I

D

O

S

Y

N

O

M

B

R

E

S

:

N

°

D

E

M

A

T

R

I

C

U

L

A

:

••

Baca Cayo, Francheska

••

Lizonde Peredo, James

••

Sánchez Casas,

Sánchez

Casas, Carlos

Carlos Alberto

Alberto

••

Ñiquen rte!a,

Ñiquen

rte!a, "

"oel

oel

••

#$#%&#'(

••

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••

#$#%&#$*

••

#$#%&&+$

C

U

R

S

O

:

T

E

M

A

:

DISPOSITIVOS

ELECTRONICOS

-S."/01-.AC- 21

C""1-.1 C-.-/A

I

N

F

O

R

M

E

:

F

E

C

H

A

S

:

N

O

T

A

:

F-AL

R

REA

EALI

LIZA

ZACI

CIO

ON:

N: EN

ENT

TRE

REGA

GA::

NUMERO:

( 21 AB"L 21L

3&#'

## 21 AB"L

_{21L 3&#'}

&#

G

R

U

P

O

:

P

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O

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S

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R

:

N

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H

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O::

Ing. Luis Pa!""#

&3

L/-1S

#&am 4 #35m

I

.

T

E

M

A

:

INSTRUMENTACI$N DE CORRIENTE CONTINUA

Facultad de n!enier6a 1lectr7nica, 1l8ctrica y .elecomunicaciones

(2)

II. OB%ETIVOS:

#9 Conocer el error que 5or e:ecto de car!a 5roduce un ;olt6metro9 39 Conocer el error que introduce un am5er6metro en un circuito9

*9 2eterminar los errores que se 5roducen 5or la cone<i7n de instrumentos en un circuito9

III. INTRODUCCION TEORICA:

E& V#&"'(!"#:

1s el a5arato usado 5ara medir los ;oltios de un sector o !enerador cualquiera =5ilas, acumuladores, d6namos, etc9>, tanto en el lu!ar donde se 5roduce el ?uido el8ctrico como en los sitios en donde se trans:orma o a5lica9 Su mecanismo se halla basado en el 5rinci5io del !al;an7metro9 /na bobina de inducci7n muy sensible, que 5uede ser @nica 5ara las corrientes continuas, o dobles 5ara las alternas, !enera el 5aso de la corriente un cam5o ma!n8tico inducti;o, cuyas atracciones o re5ulsiones son ca5tados 5or una a!ua que oscila sobre un cuadrante !raduado en el que 5ueden leerse :ácilmente las di:erencias de 5otencial res5ecti;as9

E& A()!'(!"#:

1l a5arato consiste en un alambre enrollado alrededor de un trozo de hierro m7;il, sus5endido entre los 5olos sur y norte de un imán com@n, en :orma de herradura9

Cuando se hace 5asar una corriente el8ctrica a tra;8s del alambre, el hierro se con;ierte en un imán electroma!n8tico, con sus 5olos norte y sur entre los 5olos del imán o9

Como los 5olos o5uestos siem5re se atraen, el imán m7;il !ira de tal modo que su 5olo sur a5unta al 5olo norte del imán o, y su 5olo norte al 5olo sur del mismo9 La :uerza de esta atracci7n de5ende de la intensidad de la corriente9 /na a!ua que !ira unto con el hierro m7;il seala sobre una escala el n@mero de am5erios9

S!nsi*i&i+a+ +! &#s ins"u(!n"#s:

La sensibilidad de un dis5ositi;o electr7nico, 5or eem5lo un rece5tor de comunicaciones, es la m6nima ma!nitud en la seal de entrada requerida 5ara 5roducir una determinada ma!nitud en la seal de salida, dada una determinada relaci7n sealDruido, u otro criterio es5ecicado9

La sensibilidad de un instrumento se determina 5or la intensidad de corriente necesaria 5ara 5roducir una des;iaci7n com5leta de la a!ua indicadora a tra;8s de la escala9 1l !rado de sensibilidad se e<5resa de dos maneras, se!@n se trate de un am5er6metro o de un ;olt6metro9

EN EL AMPER,METRO: La sensibilidad se indica 5or el n@mero de am5erios, miliam5erios o microam5erios que debe de ?uir 5or la bobina 5ara 5roducir la des;iaci7n

(3)

com5leta9 Si un instrumento tiene una sensibilidad de # mA9, es necesario # mA9 5ara 5roducir la des;iaci7n com5leta9

EN EL VOLT,METRO: Aqu6 la sensibilidad está e<5resada en ohmios 5or ;oltio, o sea, la resistencia del instrumento9 Para que el ;olt6metro sea 5reciso que este tome una corriente muy baa del circuito, lo cual se obtiene mediante una alta resistencia9 1l n@mero de ohmios 5or ;oltio de un ;olt6metro se obtiene di;idiendo la resistencia total del instrumento entre el ;oltae má<imo que 5uede medir9 Para un trabao !eneral en electr7nica, un ;olt6metro debe tener como m6nimo una sensibilidad de #,&&& ohmios 5or ;oltio9

1l n@mero de ohmios 5or ;oltio de un ;olt6metro se obtiene di;idiendo la resistencia total del instrumento entre el ;oltae má<imo que 5uede medirse9 Por eem5lo, un instrumento con una resistencia interna de *&&&&& ohmios y una escala 5ara un má<imo de *&& ;oltios, tendrá una sensibilidad de #&&& ohmios 5or ;oltio9 Para trabao !eneral, los ;olt6metros deben tener cuando menos #&&& ohmios 5or ;oltio9

IV. MATERIAL Y E-UIPO UTILIZADO:

#9 /na :uente de corriente continua9 39 /n ;olt6metro9

*9 /n miliam5er6metro y micro am5er6metro9

(9 Cables y conectores =CocodriloDBanano, Cord7n AC>9 $9 /n 0ult6metro di!ital9

'9 "esistores =$9' G, #&  G, $#  G, #&&  G, #  G y *%& G9>9

V#&"'(!"#:

0arcaH Yokogawa RESISTENCIAS

0odeloH 3&## -I de serieH +(AA3#)( SensibilidadH #&&& G DE Mu&"'(!"# Digi"a&: 0arcaH Fluke -I de serieH '('+&(3+ C-1C."1S Mi&ia()!'(!"#: 0arcaH Yokogawa 0odeloH $#&B SensibilidadH &9# G DE

Mi# a()!'(!"#: FUENTE DC

0arcaH Yokogawa 0odeloH $&&B

SensibilidadH =#D#$> G DE

(4)

V. PROCEDIMIENTO:

/. L&!na &a "a*&a / #n &#s 0a&#!s +! &#s !sis"#!s a usa.

Ta*&a /: Ealores de los resistores os utilizados9

R!sis"# 11 /23 453 / 6 2./ 6 /3 6 2/ 6 /33 6 T!7i# 33Ω ±#& #$& Ω ±#& *'& Ω ±#& # kΩ ± #& $9# kΩ ± #& #& kΩ ±#& $# kΩ ±#& #&& kΩ ±#& Pa"i# 3#9) Ω #(+9$ Ω *+& Ω %)9+ Ω $9&( kΩ %9+# kΩ (%9( kΩ %%9+ kΩ O8('(!"#: K 0odeloH $#&B

1. D!"!(inai7n +!& !# 9u! )# !!"# +! aga )#+u! un 0#&"'(!"# a Armar el si!uiente circuitoH

= 1 R $9# Ω E#3; 2 R #& Ω 2 V Fi!ura #

VALORES PRACTICOS USADOS: Eoltae de la :uenteH #39&# ;

"#H $9# kΩ

"3H #& kΩ

* 2eterminar te7ricamente el ;oltae que deber6a medir el ;olt6metro sin e:ecto de car!a9

Eoltae de la :uente =E>H #3;

• Ealor que mide el ;olt6metro =E3>

• "esistenciasH "#  $9# kΩ y "3  #& kΩ • ntensidad =>H MN

Por división de tensión:

(5)

V 2

=

R2 R1

+

R2 V V 2

=

10_k 5.1_k

+

10_k12v V 2

=

10 15.112v V 2

=

7.95v

 Conectar el ;olt6metro se!@n se muestra en la !ura #9 Seleccionar la escala más a5ro5iada 5ara 5oder leer el ;oltae medido con la mayor claridad 5osible9 Anotar este ;alor en la tabla 39

+ Cambiar de escala en el ;olt6metro a un ran!o su5erior9 Anotar el ;alor medido 5or el ;olt6metro9 Llenar la tabla 39

Ta*&a 1H Con ;olt6metro anal7!ico =OAQA>

Vs ;0< /3 43 /33 4 V1 ;/3 6=< '93 ; )9#$ ; )9' ; R V1 ;/33 6=< (9$ ; (9% ; )9+ ; &9' ; V#&"'(!"#: - Sensibilidad H # mA = #&&& GD; > - 0odelo H 3&## - -o H +(AA3#)(

! Cambiar los ;alores de las resistencias a $# kΩ y #&& kΩ res5ecti;amente9 "e5etir

el 5rocedimiento anterior y com5arar los resultados obtenidos9

- Los ;alores de la si!uiente tabla son los obtenidos con las resistencias de $9#kΩ y

#&kΩ9

Vs ;0< /3 43 /33 4

V1 ;/3 6=< '93 ; )9#$ ; )9' ; R

- Al cambiar las resistencias res5ecti;as 5or las de $& k_Ω y #&& k_Ω se obtienen los

;alores mostrados en la si!uiente tabla9

Vs ;0< /3 43 /33 4

V1 ;/33 6=< (9$ ; (9% ; )9+ ; &9' ;

(6)

 Calcular el error debido al ;olt6metro conociendo la sensibilidad de este9 Com5arar estos ;alores calculados con los ;alores medidos9

="1ALA2 1- 1L C/1S.-A" F-AL D P/-. T#9U>

g 0edir los ;oltaes en los 5asos anteriores haciendo uso tambi8n del mult6metro como ;olt6metro9 Llenar la tabla *9 1<5licar los resultados9

TABLA 4H Con mult6metro di!ital =FL/1>

Vs;0< >3 >33 T!7i#s V1 ;/3 6=< )9%( ; )9%& ; )9%$ V1 ;/33 6=< +9&& ; +9&& ; )9%$

1l resultado obtenido se acerca más al ;alor te7rico ya que hemos utilizado el mult6metro di!ital9

4. D!"!(inai7n +!& !# in"#+ui+# )# un a()!'(!"# !n !& iui"#.

a< Armar el si!uiente circuitoH A

E#; "# Ω Fi!ura 3



*< 2eterminar te7ricamente la corriente que deberá medir el am5er6metro en su ausencia9

/sando la ley de hm9

1_V

=

_i.1000_Ω

i

=

1_mA

< Conectar el miliam5er6metro se!@n se muestra en la Fi!ura 39 Seleccionar la escala más a5ro5iada 5ara 5oder leer la intensidad de corriente media con la mayor claridad 5osible9 Anotar este ;alor en la tabla (9

=0S."A2 1- LS 2A.S B.1-2S>

+< Cambiar de escala del miliam5er6metro a un ran!o su5erior9 Anota el ;alor medido 5or el am5er6metro9

=0S."A2 1- LS 2A.S B.1-2S>

!< Cambiar el ;alor del ;oltae de la :uente a &,3 ;oltios9 Cambiar " a *%& Ω.Seleccionar

la escala de intensidad de corriente más a5ro5iado 5ara 5oder leer la corriente medida con mayor claridad 5osible9 Anotar este ;alor

=0S."A2 1- LS 2A.S B.1-2S>

g< Vallar el error debido al miliam5er6metro conociendo su sensibilidad y ;oltae de o5eraci7n9 Com5arar estos ;alores medidos9

="1ALA2 1- 1L C/1S.-A" F-AL D P/-. T*9U>

(7)

8< "e5etir 5aso 3 haciendo uso del micro am5er6metro se!@n lo 5edido en la tabla si!uiente y llenar9 E  &,*E9

=0S."A2 1- LS 2A.S B.1-2S>

i< Cambiar el ;alor de " a $9# kΩ, re5etir el 5aso * usando el micro am5er6metro se!@n lo

5edido en la tabla ', y llenarlaW usando E:&9* ;9 =0S."A2 1- LS 2A.S B.1-2S>

VI. DATOS OBTENIDOS

TABLA /:

Ealores de los resistores os utilizados

R!sis" # 11 /23 453 / 6 2./ 6 /3 6 2/ 6 /33 6 T!7i# 33 Ω ±#& #$& Ω ±#& *'& Ω ±#& # kΩ ± #& $9# kΩ ± #& #& kΩ ±#& $# kΩ ±#& #&& kΩ ±#& Pa"i # 3#9) Ω #(+9$ Ω *+& Ω %)9+ Ω $9&( kΩ %9+# kΩ (%9( kΩ %%9+ kΩ

TABLA 1

H Con ;olt6metro anal7!ico =OAQA>

Pas#s Vs ;0< /3 43 /33 4

a. V1 ;/3 6=< '93 ; )9#$ ; )9' ; R !. V1 ;/33 6=< (9$ ; (9% ; )9+ ; &9' ;

TABLA 4

H Con mult6metro di!ital =FL/1>

Vs;0< >3 >33 T!7i#s V1 ;/3 6=< )9%( ; )9%& ; )9%$ V1 ;/33 6=< +9&& ; +9&& ; )9%$

TABLA >:

Con miliam5er6metro anal7!ico =S.A">

V. u!n"! Pa . I;( A< /.1 4 ? 3. ? /.3 0 a. =# Ω> NO OBTENIDO 3.1 0 !. =*%& Ω>

Con el mult6metro di!ital =Fluque>

V.

u!n"!

Pa. IA;(< >3 >33 I;T!7i# s<

(8)

/.3 0 a. =#$& Ω> '9*3 m A '9* m A '9') m A 3.1 0 !. =33 Ω> '9+( m A '9+ m A %9&% m A

TABLA 2:

Con microam5er6metro anal7!ico =OAQA>

V.

u!n"!

Pa .

IA;uA< 4333 /333 433 I;T!7i#s< 3.4 0 h9 =# Ω> 3$&uA #'&uA +#uA *&& uA

3.1 0 e9 =*%& Ω> 3$&uA #'&uA '$uA $#* uA

TABLA ?:

Con microam5er6metro anal7!ico =OAQA>

Pa. IA;uA< 433 /33 43 I

;T!7i#s< h9 I;2./@ Ω< (& uA 3'uA RRR $+9+ uA

e9 I;2./@ Ω< 3$ uA #+uA 33uA *%93 uA

VII. CUESTIONARIO FINAL

#9

MC7mo ;ar6a el error introducido 5or el ;olt6metro en el circuito de la

!ura# cuando se ;ar6a la escala de ;oltaeN

1ntonces 5or :7rmula 5ara hallar el error introducido 5or el ;olt6metro tenemosH

(

)

_













₊

+

=

V V V R R R R R R R R R R R V e 2 1 2 1 2 1 2 1 2 .

Sensibilidad del voltíetro!S" # $%%%Ω &'

CASO a.

Para:

R1

=

5.1k

R2

=

10k

A escala de #&;H

(9)

• La resistenciainternadel voltimetro es RV

=

S × V S

=

1000×10

=

10

4

• Error introducido por el voltimetro esev

=

2.006

• Error relativointroducido porel voltimetro ev

( )

=

e_v.

(

100

)

V 2

=

25.23

• Valor practicoobtenidode V 2

=

6.2v

• Valor deV 2conerror introducido

=

6.2

(

1

+

25.23

)

=

7.76v

A escala de *&;H

• La resistenciainterna del voltimetro es RV

=

S × V S

=

1000×30

=

3×10

4

=

0.804

• Errorrelativo introducido por el voltimetroev

( )

=

ev.

(

100

)

V 2

=

10.11

=

7.15v

=

7.15

(

1

+

10.11

)

=

7.87v

A escala de #&&;H

• La resistenciainternadel voltimetro es RV

=

S × V S

=

1000×100

=

10

5

=

0.25

( )

=

e_v.

(

100

)

V 2

=

3.26

=

7.6v

=

7.6

(

1

+

3.26

)

=

7.84v

CASO !.

Para:

R1

=

51k

R2

=

100k

(10)

A escala de #&;H

• L a resistenciainternadel voltimetro es RV

=

S × V S

=

1000×10

=

10

4

=

6.13

• Error relativo introducido por el voltimetroev

( )

=

ev.

(

100

)

V 2

=

77.1

• Valor practicoobtenidodeV 2

=

4.5v

=

4.5

(

1

+

77.1

)

=

7.96v

A escala de *&;H

=

S × V S

=

1000×30

=

3×10

4

=

4.2

• Error relativointroducido p

∨

el voltimetro ev

( )

=

e_v.

(

100

)

V 2

=

52.83

=

4.9v

=

4.9

(

1

+

52.83

)

=

7.48v

A escala de #&&;H

=

S × V S

=

1000×100

=

10

5

=

0.2

• Errorrelativo introducido por el voltimetroev

( )

=

e_v.

(

100

)

V 2

=

2.52

=

7.8v

=

7.8

(

1

+

2.52

)

=

7.99v

A escala de *;H

=

S × V S

=

1000×3

=

3×10

3

=

7.29

(11)

( )

=

e_v.

(

100

)

V 2

=

91.69

=

2.9v

=

2.9

(

1

+

91.69

)

=

5.55v

 Como 5odemos obser;ar el error introducido 5or el ;olt6metro ;ar6a de mayor a menor en ambos casos al aumentar la escala del ;olt6metro9

 Los resultados obtenidos en la e<5eriencia se contrarrestan con el error relati;o introducido 5or el ;olt6metro9

39 MCuándo se 5resenta mayor error 5or la cone<i7n del ;olt6metro al circuito

de la !ura #N

Por los datos obtenidos de los errores en la 5re!unta anterior 5odemos ;erH

CAS

Es

=E>

#&

*&

#&&

*

a9

e

; => 25.23 10.11 3.26

e9

e

;= > 77.1 52.83 2.52 91.69

 Como 5odemos ;er en la tabla los errores del ;olt6metro disminuyen con:orme su resistencia interna aumenta9

 1n los casos a y e al aumentar la escala en el ;olt6metro el error introducido 5or 8ste disminuye en ambos casos9

Para el caso a9

Se 5resenta mayor error cuando se realiza la medida en la escala con menores di;isiones que es en la escala de #&E9

Para el caso b9

1l mayor error se realizara en la escala de ;oltae de *E9

4. C7(# 0aia !& !# in"#+ui+# )# !& a()!'(!"# !n !& iui"#

+! &a gua 1 uan+# s! 0aia &a !sa&a +! #i!n"! ;as#s a  !

)# s!)aa+#<.

1ntonces 5or :7rmula 5ara hallar el error introducido 5or el am5er6metro tenemosH

(

A

)

A A R R R R V e + = .

(12)

DE LA TABLA >:

CASO a:

La sensibilidad del am5er6metro es 107 ΩDE9

"  #$&Ω E #;9 R I V R_A

=

−

1scala de (& mAH

La resistencia interna total del am5er6metro esH "A  # X #$&  +933) Ω

'9*3<#&K*

(

A

)

A A R R R R V e

+

=

.

(

150 8.227

)

150 22 . 8 1 + = x e_A &9&&&*$A A e  *9$<#&K(_A A e   $93

1scala de (&& mAH

La resistencia interna total del am5er6metro esH "A  # X #$&  +9)*& 

'9*<#&K*

(

A

)

A A R R R R V e

+

=

.

(13)

(

)

A x e_A 0.00037 730 . 8 150 150 730 . 8 1 = + = A e  *9)<#&K(_A A e   $9$

CASO !:

La sensibilidad del am5er6metro es # < 107 DE9

"  33 Ω E &93; R I V R_A

=

−

1scala de (& mAH

La resistencia interna total del am5er6metro esH "A  &93 X 33 #&9&$Ω

'93(<#&K*

(

)

A x e A 0.0028 05 . 10 22 22 05 . 10 2 . 0 = + = A e   *#9*$

1scala de (&& mAH

La resistencia interna total del am5er6metro esH "A  &93 X 33  )9(## Ω

'9+<#&K*

(

)

A x e_A 0.00023 411 . 7 22 22 411 . 7 2 . 0 = + = A e  39*<#&K(_A

(14)

A

e

  3$93

>. Cun+# s! )!s!n"a (a# !# )# &a #n!i7n +!&

a()!'(!"# a& iui"# +! &a gua 1 E)&ia &as ausas +! !&&#

;as#s a  !<.

Con los datos obtenidos de la 5re!unta anterior se 5uede armar lo si!uienteH

Para el caso TaU se 5resent7 menor error 5ara la resistencia de #$& Ω a la escala de (&mA y (&& mA en el miliam5er6metro con un ;alor de la :uente de # ;oltioW 5orque cuanto más 5equea sea la corriente de de?e<i7n de 5lena escala será mayor la sensibilidad del miliam5er6metro9

Para el caso TeU se 5resent7 mayor error 5ara la resistencia de 33 Ωa la escala de (&mA y (&& mA en el miliam5er6metro con un ;alor de la :uente de &93 ;oltiosW debido a la resistencia utilizada, el estado de los conectores y cables del que :ueron uso9

2. C#n u& ins"u(!n"# s! )!s!n"7 (a# !# #n !& 0#&"'(!"#

# #n !& (u&"'(!"# E)&ia &as ausas +! !&&#.

Lue!o de analizar los ;alores obtenidos con el ;olt6metro anal7!ico y el mult6metro di!ital, lle!amos a la conclusi7n de que se 5resent7 mayor error con el ;olt6metro anal7!ico9

Las razones son las si!uientesH

• La e<actitud de un medidor di!ital es mucho mayor que la de un medidor

anal7!ico, ya que el medidor di!ital nos indica una ci:ra y no habr6a el conocido 1rror de 5aralae =15>W caso contrario 5asa con el medidor anal7!ico que ocurre el 1rror de 5aralae este error ocurre con la 5osici7n que toma el obser;ador 5ara la lectura de la medici7n9

• La conocida sensibilidad es un :actor muy im5ortante ya que los medidores

di!itales tienen mayor sensibilidad =#YA > y 5or ende mayor 5recisi7n al tomar medidasW caso contrario con los medidores anal7!icos que tienen una sensibilidad menor =# mA>

• Los medidores di!itales 5oseen un control de ran!o automático con el cual

e;itamos que ocurra la sobrecar!a9

(15)

• tro benecio de los medidores di!itales es que 5oseen un control de 5olaridad

automática, que no solo 5rote!e el medidor de la 5olaridad in;ertida sino que tambi8n nos indica que hemos medido en otro sentido9

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1l ;alor de la intensidad de corriente e<5erimental es menor con res5ecto al te7rico debido al ;alor de la resistencia interna del micro am5er6metro que estaba conectado en serie con el circuito en ambos casos9

VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

 1n un instrumento la 5recisi7n de5ende de cuantas subdi;isiones ten!a una determinada escala9

 1l mult6metro di!ital tiene mayor 5recisi7n 5or ser de más :ácil lectura9

 Para 5oder medir la di:erencia de 5otencial en dos 5untos dados el ;olt6metro se debe colocar en 5aralelo9

 Para 5oder medir cuanta corriente circula en un determinado circuito el am5er6metro se debe colocar en serie9

IJ.

BIBLIOGRAFIA

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