USO DE INSTRUMENTOS ELECTRICOS
10 DE SEPTIEMBRE DE 2015
Uso de instrumentos eléctricos Autores:
José Antonio Duarte Mejía 00054811
Samuel Enrique Marenco Rivas 00007214 Manuel Enrique Bonilla Gómez 00040112 José Manuel Vásquez Fuentes 00077412
Universidad Centroamericana José Simeón Cañas Física III, Laboratorio 03 A. Mesa 5.
Correos Electrónicos:
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COORDINADOR Humberto Molina
[email protected] Resumen
Los instrumentos de medición eléctrica son parte fundamental en las ingenierías, e incluso muchas veces en la vida cotidiana, por lo tanto es importante conocer su correcto funcionamiento y su modo de uso con el objetivo de obtener medidas verídicas y evitar el daño de los mismos. En el artículo se presentan datos obtenidos a partir de experimentación con los instrumentos: multimedidor, fuente de poder y generador de ondas. Los datos presentados corresponden a voltajes en corriente directa y corriente alterna, y resistencias obtenidos a partir del uso de los instrumentos antes mencionados. Dichos datos permitirán conocer el grado confiabilidad y el uso de los diferentes instrumentos utilizados. En el artículo se presenta, en primer lugar, una introducción teórica al tema en cuestión, luego se establece el equipo y la metodología utilizada durante la realización de la práctica, procediendo a la presentación de resultados y discusión de los mismos, finalizando con la presentación de las conclusiones a las que se llegaron. Palabras Claves
Voltaje pico a pico, resistencia, corriente alterna (CA), corriente directa (CD), voltaje eficaz
USO DE INSTRUMENTOS ELECTRICOS 1. Introducción 1.1 Generador de funciones. Un generador de señales, de funciones o de formas de onda es un dispositivo electrónico de laboratorio que genera patrones de señales periódicas o no periódicas tanto analógicas como digitales. Se emplea normalmente en el diseño, prueba y reparación de dispositivos electrónicos; aunque también puede tener usos artísticos. Hay diferentes tipos de generadores de señales según el propósito y aplicación que corresponderá con el precio. Tradicionalmente los generadores de señales eran dispositivos estáticos apenas configurables, pero actualmente permiten la conexión y control desde un PC. Con lo que pueden ser controlados mediante software hecho a medida según la aplicación, aumentando la flexibilidad. 1.2 Fuentes de Poder. En electrónica, una fuente de poder o de alimentación es un dispositivo que convierte la corriente alterna, en una o varias corrientes continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (ordenador, televisor, impresora, router, etc.). Las fuentes de alimentación, para dispositivos electrónicos, pueden clasificarse básicamente como fuentes de alimentaciones lineales y conmutadas. Las lineales tienen un diseño relativamente simple, que puede llegar a ser más
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complejo cuanto mayor es la corriente que deben suministrar, sin embargo su regulación de tensión es poco eficiente. Una fuente conmutada, de la misma potencia que una lineal, será más pequeña y normalmente más eficiente pero será más complejo y por tanto más susceptible a averías. 1.3 Multimedidor. El multímetro o polímetro recibe muchos nombres pero es un aparato electrónico compacto, usualmente manual, que mide voltaje de AC y DC, amperios (corriente) y ohmios (resistencia). El visor del aparato puede ser análogo y usar un medidor calibrado con una aguja pero se encuentra más comúnmente en una versión de visor completamente digital. El aparato tiene dos cables como terminales, rojo y negro, y un dial para la selección de configuración. 1.4 Valor pico-pico (Vpp). Se observa que hay un voltaje máximo y un voltaje mínimo. La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (Vpp). 1.5 Voltaje máximo (Vmax) y Voltaje eficaz (Vrms) En la corriente alterna, los electrones fluyen formando una curva senoidal, en esta se presentan dos valores máximos, uno positivo y otro negativo. Estos son los valores máximos. En cambio, cuando se desea saber el valor de una tensión en un circuito se ocupan instrumentos de
USO DE INSTRUMENTOS ELECTRICOS medida, que por su velocidad de lectura y la inercia mecánica propia de los elementos análogos, solo alcanza a leer valores efectivos, que son un punto más bajo que los valores máximos, un punto medio de esta curva. Estos se llaman valores efectivos.
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Figura 2.1. Equipo utilizado en la práctica
Figura 2.2. Generador de ondas
Figura 1. Grafica con elementos de la onda senoidal. [5]
Materiales y Métodos Materiales
El equipo utilizado durante la práctica fue el siguiente:
Generador de ondas GFG-8020H Fuente de poder S-30972-60 Multimedidor digital (tester) Osciloscopio Cables de conexión Tabla con resistencias
Figura 2.3. Osciloscopio mostrando señal cuadrada Metodología
La realización de la práctica se efectuó en grupos de trabajo de 4 integrantes. Cada grupo fue proporcionado con el equipo necesario para poder realizar los procedimientos establecidos a continuación. Experimento 1: Generador de ondas
Se procedió a conectar el generador de ondas al osciloscopio, habiéndolo configurado previamente para mostrar una señal cuadrada. Luego, se configuro el generador a diferentes frecuencias, y se observó cómo cambiaba la figura mostrada por el
USO DE INSTRUMENTOS ELECTRICOS osciloscopio, a la misma vez se tomaron los datos de voltaje pico a pico.
Posteriormente se desconectó el generador de ondas del osciloscopio, y se conectó al tester, el cual estaba configurado para mostrar voltaje respecto a corriente alterna. Luego, se configuraron varias frecuencias en el generador de ondas y se registraron los valores de voltaje que presentaba el tester.
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Tabla 2: muestra los valores de voltaje en AC para diferentes frecuencias. Fuentes de Poder.
% AC DC 20 3.23 V 2.75 V 40 5.82 V 5.39 V Tabla 3: muestra valores de voltaje para diferente % en la fuente para AC y DC.
Experimento 2: Fuente de poder
Para la realización de éste experimento se hizo uso de la fuente de poder S-30972-60. La fuente fue configurada para que presentara el 20% y 40% de su voltaje. Al configurar cada porcentaje se tomaron medidas del voltaje en CD y CA, con ayuda del tester. Experimento 3: Medición de resistencia
Se hizo uso del tester para tomar medidas de las resistencias de cada configuración mostrada en la tabla de resistencias. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. |
100 Hz 400 Hz
1.5 kHz
Pico
Período
448mV
2.5ms
452mV 436mV
Generador de Ondas.
10ms
664µs
Tabla 1: muestra los valores de Vpp y frecuencia en Hz. Frecuencia 4500 Hz 125 Hz 75 Hz 60 Hz 500 Hz 225 Hz
Voltaje AC 200 V 630 V 740 V 120 V 517 V V
Multimedidor. R A B C D E F
Valor medido
3560±0.01 Ω 19±0.13 Ω 1110±1.92 Ω 252±0.6 Ω
Color N,N,R ,G C,R,N ,D C,N,R ,D R,R,C, P C,N,C ,P R,R,N
Valor teórico
3300±1. 6k Ω 12±4 Ω
% Error 2.6
0.07
1000±9 1 5Ω 220±15 0.32 Ω 111±0.9 Ω 100±7 0.1 Ω 25.8±0.52 22±2.6 0.3 Ω Ω Tabla 4: muestra valores de diferentes resistencias.
DISCUSIÓN.
En el generador de ondas se pudo apreciar el comportamiento de las ondas provocadas a diferentes frecuencias dando así que entre valores más altos de frecuencia el periodo era menor y los picos de voltaje disminuían.
También mediante el generador de ondas se pudo conocer el voltaje proporcionado a diferentes frecuencias. En la fuente de poder se pudo observar que el valor proporcionado por el instructor para la
USO DE INSTRUMENTOS ELECTRICOS fuente de poder no varía mucho considerablemente dando así que posee un nivel aceptable para su utilización en posteriores experimentos que la requieran. La variación de las medidas tomadas en la práctica para la resistencia muestran un error bastante bajo con respecto al valor medido y al teórico, lo que demuestra una buena toma de valor de resistencia mediante el código de colores y a la vez la confiabilidad de este método que se aproxima mucho al valor real.
4. Conclusiones. Se puede medir voltaje máximo en las señales con corriente alterna y no en las de corriente directa, ya que la corriente directa consiste en un valor constante, sin embargo una corriente alterna, como su nombre lo dice es una onda sinusoidal, la cual tiene un valor máximo y un valor mínimo. Para rangos de 100 a 1000 se observó que el voltaje que correspondían al rango de 100 fue mayor que el correspondiente al rango de 1000. Los códigos de colores de las resistencias proporcionan el valor teórico de las resistencias. Al medir con el tester los valores prácticos de las resistencias, se pudo comprobar que los valores estaban cerca del valor teórico aunque en algunos casos se salía del rango de tolerancia, este error ya se adjudica a errores del equipo. Por lo que se puede concluir que el valor práctico de una resistencia debe de estar dentro del rango teórico.
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5. BIBLIOGRAFIA.
1.http://cef.uca.edu.sv/descargables/grande c/mauricio/Instrumentos%20electricos%20ar t%201-1.pdf
2.http://www.buenastareas.com/ensayos/Us o-De-Instrumentos-Para-La/24934688.html 3.Zemansky, s., 2009. Física universitaria. Decimosegunda. vol 2 ed. Mexico: Pearson.
4.http://www.ie.itcr.ac.cr/marin/lic/el3212/L ibro/Tema10.pdf
5.http://totaltest.com.mx/es/index.php?pag e=shop.product_details&flypage=flypage_tot altest.tpl&product_id=208&category_id=13& option=com_virtuemart&Itemid=58.
