trabajo colaborativo instrumentacion y mediciones1

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

INSTRUMENTACION Y MEDICIONES

TRABAJO COLABORATIVO NUMERO 1

CESAR MAURICIO ACOSTA MOLINA CODIGO: 79840083

RICARDO IVAN RODRIGUEZ ORDUZ COD 79749411

SAMUEL ENRIQUE DURAN

GRUPO: 201455_22

GABRIELA INES LEGUIZAMON SIERRA

TUTOR

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

FACULTAD INGENIERIA ELECTRONICASANTAFÉ DE BOGOTÁ, OCTUBRE DE 2012


INTRODUCCION

Con la elaboración de este trabajo colaborativo, se pretende que el estudiante socialice los diferentesaportes de la construcción de un amperímetro de DC con derivación Ayrton y se llegue a conclusionesen las cuales todos los integrantes del grupo se encuentren de acuerdo con dicha construcción.

Al finalizar este trabajo final el estudiante debe estar en la capacidad de analizar los procesos demedición, en los cuales debe entender e interpretar y corregir las diferentes fuentes de error en lasmediciones


OBJETIVO GENERAL

Realizar una practica de laboratorio en la cual se puedan comprobar y aplicar los conceptosvistos en el modulo uno de la materia.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Conocer funcionamiento del Galvanómetro de D’Arsonval. Implementar un amperímetro, voltímetro y óhmetro empleando galvanómetro de

D’Arsonval. Familiarizarse con elementos de laboratorio como son: Fuente de voltaje, multímetro,

protoboard.


El presente trabajo fue desarrollado a partir de una buena comprensión del módulo guíainstrumentación y mediciones, debido a que en él se encuentran los conceptosfundamentales para poder entenderEn este trabajo se realizaran actividades teórico practicas las cuales tienen como fin realizarlos cálculos, el montaje y la comprobación de funcionamiento de los instrumentos básicos demedida utilizados comúnmente en la electricidad, la electrónica y en este caso en lainstrumentación, estos instrumentos son: El Amperímetro, el Voltímetro y el Óhmetro.

Las herramientas utilizadas en la presente práctica correspondiente a la unidad uno, se son:

MATE RIAL REQUERIDO

1. galvanómetro de D’Arsonval2. fuente de poder3. protoboard4. resistencias varias5. multímetro digital

OBJETIVOS

1. Conocer funcionamiento del Galvanómetro de D’Arsonval2. Implementar un amperímetro, voltímetro y ohmímetro empleando galvanómetro de D3. Realizar todos los cálculos teóricos de los diseños del voltímetro,

MARCO TAORICO

Un galvanómetro es un instrumento que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica.Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación derotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de subobina. Este término se ha ampliado para incluir los usos del mismo dispositivo en equiposde grabación, posicionamiento y servomecanismos.


Es capaz de detectar la presencia de pequeñas corrientes en un circuito cerrado, y puede seradaptado, mediante su calibración, para medir su magnitud. Su principio de operación(bobina móvil e imán fijo) se conoce como mecanismo de D'Arsonval, en honor al científicoque lo desarrolló. Este consiste en una bobina normalmente rectangular, por la cual circula lacorriente que se quiere medir, esta bobina está suspendida dentro del campo magnéticoasociado a un imán permanente, según su eje vertical, de forma tal que el ángulo de giro dedicha bobina es proporcional a la corriente que la atraviesa. La inmensa mayoría de losinstrumentos indicadores de aguja empleados en instrumentos analógicos, se basan en elprincipio de operación explicado, utilizándose una bobina suspendida dentro del campoasociado a un imán permanente. Los métodos de suspensión empleados varían, lo cualdetermina la sensibilidad del instrumento, así cuando la suspensión se logra mediante unacinta metálica tensa, puede obtenerse deflexión a plena escala con solo 2 μA, pero elinstrumento resulta extremadamente frágil, mientras que el sistema de "joyas y pivotes",semejante al empleado en relojería, permite obtener un instrumento más robusto pero menossensible que el anterior, en los cuales, típicamente se obtiene deflexión a plena escala, con50 μA.

El multímetro analógico utiliza un galvanómetro.

Componentes del galvanómetro


Todos los tipos de galvanómetros contienen básicamente todos estos elementos:

1. Imán permanente o imán temporal2. Bobina móvil3. Aguja indicadora4. Escala en unidades según tipos de lecturas5. Pivotes6. Cojinetes7. Resortes8. Pernos de retención9. Tornillo de ajuste cero10.Mecanismo de amortiguamiento

Tipos de galvanómetros


Galvanómetro de comienzos del siglo XX.

Según el mecanismo interno, los galvanómetros pueden ser de imán móvil o de cuadro móvil.

Imán móvil

En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que seencuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos demedir y que crea un campo magnético

Amperímetro

Amperímetro.

Amperímetro con caja de baquelita.


Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que estácirculando por un circuito eléctrico. Un micro amperímetro está calibrado en millonésimas deamperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.

Si hablamos en términos básicos, el amperímetro es un simple galvanómetro (instrumentopara detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia en paralelo, llamada"resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt, podemos disponer deun amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen unaresistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presenciano disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico.

El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetrosutilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión en un resistorpor el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por unmicroprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de lacorriente eléctrica circulante.

Clasificación de los Amperímetros

Los sistemas de medida más importantes son los siguientes: magnetoeléctrico,electromagnético y electrodinámico, cada una de ellas con su respectivo tipo deamperímetro.

Magnetoeléctrico

Para medir la corriente que circula por un circuito tenemos que conectar el amperímetro enserie con la fuente de alimentación y con el receptor de corriente. Así, toda la corriente quecircula entre esos dos puntos va a pasar antes por el amperímetro. Estos aparatos tienenuna bobina móvil que está fabricada con un hilo muy fino

Electromagnético

Están constituidos por una bobina que tiene pocas espiras pero de gran sección. La potenciaque requieren estos aparatos para producir una desviación máxima es de unos 2 vatios. Paraque pueda absorberse esta potencia es necesario que sobre los extremos de la bobina hayauna caída de tensión suficiente, cuyo valor va a depender del alcance que tenga elamperímetro

Electrodinámico

Los amperímetros con sistema de medida "electrodinámico" están constituidos por dosbobinas, una fija y una móvil.

Utilización

Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por elamperímetro, por lo que éste debe colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha


corriente. El amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con lafinalidad de evitar una caída de tensión apreciable (al ser muy pequeña permitirá un mayorpaso de electrones para su correcta medida). Para ello, en el caso de instrumentos basadosen los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilogrueso y con pocas espiras.

En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podríansoportar los delicados devanados y órganos mecánicos del aparato sin dañarse, se les dotade un resistor de muy pequeño valor colocado en paralelo con el devanado, de forma quesolo pase por éste una fracción de la corriente principal. A este resistor adicional se ledenomina shunt.Aunque la mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, la pequeñacantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total por lo que elgalvanómetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios.

La pinza amperimétrica es un tipo especial de amperímetro que permite obviar elinconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la intensidad de lacorriente.

Figura 1.- Conexión de un amperímetro en un circuito

En la Figura 1 mostramos la conexión de un amperímetro (A) en un circuito, por el quecircula una corriente de intensidad (I), así como la conexión del resistor shunt (RS).

El valor de RS se calcula en función del poder multiplicador (n) que queremos obtener y de laresistencia interna del amperímetro (RA) según la fórmula siguiente:

Así, supongamos que disponemos de un amperímetro con 5 Ω de resistencia interna quepuede medir un máximo de 1 A (lectura a fondo de escala). Deseamos que pueda medirhasta 10 A, lo que implica un poder multiplicador de 10. La resistencia RS del shunt deberáser:


Voltímetro

Dos voltímetros digitales.

Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dospuntos de un circuito eléctrico.


Clasificación

Podemos clasificar los voltímetros por los principios en los que se basa su funcionamiento.

Voltímetros electromecánicos

Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sidograduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y para corriente alterna.

Voltímetros electrónicos

Añaden un amplificador para proporcionar mayor impedancia de entrada (del orden de los 20mega ohmios) y mayor sensibilidad. Algunos modelos ofrecen medida de "verdadero valoreficaz" para corrientes alternas. Los que no miden el verdadero valor eficaz es porque midenel valor de pico a pico, y suponiendo que se trata de una señal sinusoidal perfecta, calculanel valor eficaz por medio de la siguiente fórmula:

Voltímetros vectoriales

Se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicaciónde su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos eléctricos, como poraficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en elmercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Sondispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.

Voltímetros digitales

Dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelentener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valoreficaz (RMS), autor rango y otras funcionalidades.

El sistema de medida emplea técnicas de conversión analógico-digital (que suele serempleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numérico mostrado en unapantalla numérica LCD.


El primer voltímetro digital fue inventado y producido por Andrew Kay de "Non-LinearSystems" (y posteriormente fundador de Kaypro) en 1954.

Utilización

Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse enparalelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar lamedida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más altaposible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medidaerrónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectoselectromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino ycon muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato seconsigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.

Figura 1.- Conexión de un voltímetro en un circuito

En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la función del voltímetropresentando unas características de aislamiento bastante elevadas empleando complejoscircuitos de aislamiento.

En la Figura 1 se puede observar la conexión de un voltímetro (V) entre los puntos de a y bde un circuito, entre los que queremos medir su diferencia de potencial.

En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores a las que soportarían losdevanados y órganos mecánicos del aparato o los circuitos electrónicos en el caso de losdigitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltímetro,de forma que solo le someta a una fracción de la tensión total.

A continuación se ofrece la fórmula de cálculo de la resistencia serie necesaria para lograresta ampliación o multiplicación de escala:

,

donde N es el factor de multiplicación (N≠1)Ra es la Resistencia de ampliación del voltímetroRv es la Resistencia interna del voltímetro


REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA

1.1 Diseñar e implementar un amperímetro de corriente directa con derivación deAyrton, para escalas de corriente de 10 mA. 100 mA, 1 A. Empleando un galvanómetrode D’Arsonval.

- Cálculos para el Miliamperímetro hasta 10 mA.

Para implementar los otros dos aparatos partiremos de estos valores, teniendo en cuentaque la resistencia de 170 la tendremos que dividir para tal fin.


Para este miliamperímetro utilizaremos la fórmula del divisor de corriente.

Debido a que las escalas pedidas para el amperímetro aumentan en múltiplos de 10 yteniendo en cuenta que la resistencia es inversamente proporcional a la corriente, entonces:

Donde = 17

- Cálculos para el Amperímetro hasta 1 A.

Entonces:

Donde = 1,7

A continuación se presentan los esquemas del conexionado para hacer las pruebas delcircuito.

TABLA DE VALORES

Escala I circuito

Medida I circuito


Calculada I indicador

Medida I indicador

Calculada

0-10 mA 9.5mA 10mA 3.75mA 3.9mA

0-100mA 93.9mA 100mA 3.68mA 3.9mA

0-1000mA 938mA 1000mA 3.66mA 3.9mA

Según la anterior tabla podemos ver que los valores medidos son diferentes a los valorescalculados debido a que la resistencia interna del amperímetro diseñado afecta elfuncionamiento normal del circuito.

En la configuración para medir hasta:

- 10 mA la resistencia interna del circuito es de. 103 Ohm

- 100mA la resistencia interna del circuito es de………. 16 Ohm

- 1000mA la resistencia interna del circuito es de……... 1,6 Ohm

1.2 Amperímetro con derivación Paralelo.


Usamos:

Al despejar matemáticamente encontramos que:


Usamos:



Usamos:


TABLA DE VALORES

Escala I circuito


Medida I circuito

Calculada I indicador

Medida I indicador

Calculada

0-10 mA 9.6mA 10mA 3.7mA 3.9mA

0-100mA 96mA 100mA 3.74mA 3.9mA

0-1000mA 960mA 1000mA 3.6mA 3.9mA

Según la anterior tabla podemos ver que los valores medidos son diferentes a los valorescalculados debido a que la resistencia interna del amperímetro diseñado afecta elfuncionamiento normal del circuito.

2. Diseñe un voltímetro de cd multirrango empleando un galvanómetro de

D’Arsonval son escalas de medición de voltaje: 0-10Vdc; 0-20Vdc; 050Vdc.

Divisor de voltaje

En dicho circuito la corriente que circula por ambas resistencias es la misma, por lo tanto secumple:

Vamos a aplicar este principio al diseño de un Voltímetro.

El galvanómetro tiene una resistencia interna Ri y una corriente máxima Im, debido a esto elvoltaje máximo entre los extremos del mismo es Vmax = Ri. Im.

Si queremos diseñar un voltímetro capaz de detectar entre sus terminales voltajes hasta de Evoltios (donde E>Vmax) debemos conectar en serie con el galvanómetro una resistencia R1,como se indica en la figura.

El valor de R1 debe ser tal que:

Por lo tanto:

Con esta configuración tenemos un instrumento que marca máxima escala cuando el voltajeentre sus terminales es E.

Conexión del voltímetro.


Para que un voltímetro DC indique el valor de un voltaje, debe existir dicho voltaje entre susterminales, por lo tanto tenemos que conectar el voltímetro en paralelo con el elemento alque queremos determinarle su voltaje con la polaridad adecuada.

Voltímetro de varias escalas.

Para cada una de las escalas que deseamos diseñar, debemos calcular la resistencia quedebemos conectar en serie con el galvanómetro. Una vez realizado este cálculo, podemosimplementar el voltímetro de varias escalas utilizando una de las configuracionespresentadas en las siguientes Figuras

CALCULOS:

Inicialmente eliminamos la resistencia interna del galvanómetro, después realizamos lamedición de la resistencia interna de la bobina:

R: interna de la Bobina = 215Ω

Igualmente realizamos una práctica para poder calcular la Imax del galvanómetro dondeobtuvimos:

Imax = 1mA

Teniendo los valores de Imax y de Ri que es la resistencia de la bobina calculamos:

Vmax = 1mA. 215Ω

Vmax = 0.215 volt.

Por lo tanto: Para un voltímetro de 0-10 voltios:

R1 = ¬¬¬¬¬¬10Ω - 215mA * 1mA

1mA

R1 = 9.785Ω

R1 = 9.7KΩ

Para un voltímetro de 0-20 voltios:

R1 = ¬¬¬¬¬¬20Ω - 215mA * 1mA

1mA

R1 =19.785Ω


R1 = 19.7KΩ

Para un voltímetro de 0-50 voltios:

R1 = ¬¬¬¬¬¬50Ω - 215mA * 1mA

1mA

R1 = 49.785Ω

R1 = 49.7KΩ

Por valores exactos en las resistencias utilizamos: Para el caso de 0-10 Vol utilizamos unaresistencia de 10K Ω y obtuvimos como voltaje real en la de medición 10Ω. Para el caso de0-20 Vol utilizamos una resistencia de 20K Ω y obtuvimos como voltaje real en la de medición20Ω. Para el caso de 0-50 Vol utilizamos una resistencia de 10K Ω y obtuvimos como voltajereal en la de medición 50Ω.

Circuito según los datos calculados:

Circuito según los datos medidos:

3. Diseñe un ohmiómetro empleando galvanómetro de D’Arsonval, realice la mediciónde resistencias de 1KΩ, 3.3KΩ, 6.8KΩ, 10KΩ; compare los resultados de la medicióncon el valor obtenido al medirse con multímetro digital y con el código de colores.

Un óhmetro es un instrumento capaz de medir el valor de una resistencia cuando ésta seconecta entre sus terminales. Dado que la resistencia es un elemento pasivo, es necesarioque el instrumento contenga un elemento activo capaz de producir una corriente que puedadetectar el galvanómetro incluido en dicho instrumento. Por lo tanto, el circuito básico delóhmetro es el mostrado en la Figura.

El procedimiento de diseño básico para este instrumento es el siguiente: En primer lugar,supongamos que la batería tiene un valor dado (es una pila de las que podemos conseguiren el mercado), por lo que el valor que debemos determinar para fijar las condiciones delcircuito es el de la resistencia R.

Si la resistencia incógnita es 8 (circuito abierto) no circula corriente por el circuito, por lotanto, en la escala del galvanómetro, Rx=8 corresponde a la posición de la aguja cuando lacorriente es nula (usualmente el extremo izquierdo de la escala). Para cualquier otro valor deRx circulará cierta corriente por el circuito, que será máxima cuando Rx = 0. Ahora bien,


como la máxima corriente que puede circular por el galvanómetro es Im, para Rx = 0 se debecumplir:

Una vez calculado este valor, el circuito está totalmente especificado. Podemos ahoracalibrar la escala en ohmios utilizando resistencias patrón de distintos valores, o realizar unacalibración en forma teórica, empleando la ecuación anterior. Como podemos observar, laubicación de los valores de las resistencias en la escala es única y está totalmente definida.

Diseño de un óhmetro de varias escalas.

En las Figuras 22 y 23 podemos observar los diagramas de óhmetros de varias escalascorrespondientes a cada una de las dos configuraciones estudiadas.

R = 1KΩ.

V = 9V.

Rs1 = 1 K Ω - 50 Ω

Rs1 = 950 Ω

R1 = Ra + Rb + Rc + Rd = 550 Ω (1).

R = 3.3KΩ.

R1 = Ra + Rb + Rc = 435 Ω (2)

Rs2 = 3250 Ω.

R = 6.8 kΩ.

R1 = Ra + Rb = 260 Ω (3)

Rs3 = 6750 Ω.

R = 10 K Ω.

R1 = Ra = 100 Ω

Rs4 = 9950 Ω

Con estos cálculos hemos encontrado directamente el valor de Ra y Re, para Rb, Rc, Rd,resolvemos el sistema compuesto por las ecuaciones 1,2 y 3.

Rb + RC + Rd = 450 Ω. (1.1)

Rb + RC = 335 Ω.


Rc = 75Ω

Rb = 260Ω

Remplazamos Rb y Rc en la ecuación 1.1.

Rd = 450 Ω - Rb – RC

Rd = 450Ω - 260 -75

Rd = 115Ω

CONCLUSIONES

El galvanómetro de D’Arsonval basa su funcionamiento en una bobina móvil, dentro de unimán permanente y que el desplazamiento de la aguja es proporcional a la corriente quecircule por dicha bobina.

Prácticamente todos los medidores analógicos (Aguja), funcionan con los galvanómetrosdiferenciándose en el circuito que se diseñe para cada propósito ya sean por divisores detensión y/o de corriente.

En el caso de los amperímetros es importante utilizar la derivación de Ayrton, ya que estaderivación se garantiza que la intensidad que circula por la bobina del instrumento no laestropeara.

Durante la práctica, observamos que para la configuración y posterior medición de loscircuitos, no solo necesitábamos conocer el funcionamiento del galvanómetro, sino quetambién el conocimiento de teoría en circuitos donde aplicamos distintas leyes con el objetivode realizar las mediciones correctas.

Debemos tener en cuenta que las mediciones por el simulador, varían a las medidas hechascon instrumentos, debido a que es una aproximación lógica a la realidad, y que es un apoyopara verificar el correcto funcionamiento del mismo.

El concepto del galvanómetro, aunque es muy antiguo, se sigue aplicando hoy en día endistintos tipos de prácticas, con el fin de conocer los conceptos básicos de medición delespacio electromagnético y del espacio.


PRÁCTICAS A REALIZAR

Práctica Dos

Diseñe un voltímetro de cd multirango empleando un galvanómetro de D’Arsonval son escalas demedición de voltaje: 0-10Vdc, 0-20Vdc, 0-50Vdc. Diseñar e implementar un amperímetro de dccon derivación de Ayrton, para escalas de corriente de 10 mA. 100 mA, 1 A. Empleando ungalvanómetro de D’Arsonval

Realización de la práctica

El circuito que se usara es el siguiente:

Lo primero que debemos realizar es tomar con un multímetro la resistencia del galvanómetroluego y con ayuda de una fuente de poder conectamos el galvanómetro teniendo en cuenta lapolaridad para evitar daños empezando desde 0 y aumentado lentamente el voltaje hasta que laaguja del galvanómetro llegue al máximo anotamos estos datos y con ayuda de Ley de ohmhallamos la corriente máxima que puede soportar el galvanómetro.

Resistencia del galvanómetro = 340 Ω

Voltaje máximo del galvanómetro = 4.95 Vdc.

Corriente máxima I = I = I = 0.0126 A.

Si queremos diseñar un amperímetro de varias escalas, para cada una de ellas tendremos quecalcular la resistencia que debemos colocar en paralelo con el galvanómetro. La configuraciónmás simple de este instrumento es la mostrada en la Figura 1

Con los datos del galvanómetro y para implementar como amperímetro debemos colocar unaresistencia en paralelo dependiendo de la escala que vamos a medir y en este caso como son 3escalas debemos hallar el valar de la resistencia en cada escala y con ayuda de un selector paracolocar la escala que vamos a medir.


Para hallar la resistencia en cada escala debemos tener en cuenta la corriente máxima que puedesoportar el galvanómetro esto quiere decir que la corriente restante debe pasar por la resistenciaen paralelo.

Para la escala de 10 m.A teniendo en cuenta que el galvanómetro soporte 12.6m.A nonecesitamos resistencia.

Es decir que cuando coloquemos nuestro selector en este rango solo debe quedar la resistenciadel galvanómetro.

Para la escala de 100 m.A y teniendo en cuenta que el galvanómetro soporta 12.6m.A lacorriente que debe pasar por la resistencia en paralelo debe ser:

100m.A - 12.6m.A = 87.4m.A entonces R2 = = R2 = 56.6Ω.

También debemos tener la potencia de la resistencia para evitar que esta se queme.

Potencia = V*I = 4.95Vdc * 87.4m.A = 0.432 W

Esto quiere decir que para esta escala utilizamos una Resistencia de 56Ω a ½ W.

Para la escala de 1A y teniendo en cuenta que el galvanómetro soporta 12.6m.A la corriente que

debe pasar por la resistencia en paralelo debe ser: 1A - 12.6m.A = 987.4m.A entonces R2 =

= R3 = 5Ω.



Esto quiere decir que para esta escala utilizamos una Resistencia de 5Ω a 5 W.


CONCLUSIONES

Las aplicaciones fundamentales para el diseño de los circuitos es la ley de Ohm.

Las resistencias internas de cada instrumento pueden llegar a afectar el funcionamiento delcircuito a medir, por lo tanto estas se deben tener en cuenta para los cálculos.

En el caso de los amperímetros es importante utilizar la derivación de Ayrton, ya que estaderivación se garantiza que la intensidad que circula por la bobina del instrumento no laestropeara.

Es posible armar un multímetro con elementos básicos y económicos de una manera sencilla


DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

1. Diseñar e implementar un amperímetro de DC con derivación de Ayrton, para escalas de

corriente de 10 mA. 100 mA, 1 A. Empleando Un galvanómetro de D’Arsonval.

Lo primero que debemos realizar es tomar con un multímetro la resistencia del galvanómetro

luego y con ayuda de una fuente de poder conectamos el galvanómetro teniendo en cuenta

la polaridad para evitar daños empezando desde 0 y aumentado lentamente el voltaje hasta

que la aguja del galvanómetro llegue al máximo anotamos estos datos y con ayuda de Ley

de ohm hallamos la corriente máxima que puede soportar el galvanómetro.

Resistencia del galvanómetro = 340 Ω

Voltaje máximo del galvanómetro = 4.95 Vdc.

Corriente máxima I = I = . I = 0.0126 A.

Si queremos diseñar un amperímetro de varias escalas, para cada una de ellas tendremos

que calcular la resistencia que debemos colocar en paralelo con el galvanómetro. La

configuración más simple de este instrumento es la mostrada en la Figura 1

Con los datos del galvanómetro y para implementar como amperímetro debemos colocar una

resistencia en paralelo dependiendo de la escala que vamos a medir y en este caso como

son 3 escalas debemos hallar el valar de la resistencia en cada escala y con ayuda de un

selector para colocar la escala que vamos a medir.

Para hallar la resistencia en cada escala debemos tener en cuenta la corriente máxima que

puede soportar el galvanómetro esto quiere decir que la corriente restante debe pasar por la

resistencia en paralelo.


FIGURA 1

Para la escala de 10 m.A teniendo en cuenta que el galvanómetro soporte 12.6m.A no

necesitamos resistencia.

Es decir que cuando coloquemos nuestro selector en este rango solo debe quedar la

resistencia del galvanómetro.

Para la escala de 100 m.A y teniendo en cuenta que el galvanómetro soporta 12.6m.A la

corriente que debe pasar por la resistencia en paralelo debe ser: 100m.A - 12.6m.A =87.4m.A entonces R2 = = . . . R2 = 56.6Ω.



Esto quiere decir que para esta escala utilizamos una Resistencia de 56Ω a ½ W.

Para la escala de 1A y teniendo en cuenta que el galvanómetro soporta 12.6m.A la corriente

que debe pasar por la resistencia en paralelo debe ser: 1A - 12.6m.A = 987.4m.A entoncesR2 = = . . . R3 = 5Ω.




Esto quiere decir que para esta escala utilizamos una Resistencia de 5Ω a 5 W.

2. Diseñe un voltímetro de cd multirrango empleando un galvanómetro de D’Arsonval son

escalas de medición de voltaje: 0-10Vdc; 0-20Vdc; 0-50Vdc.

Con los datos del ejercicio anterior tenemos que el voltaje max del galvanómetro es 4.95V,

la resistencia interna es de 340 Ω y que con ayuda de la ley de ohm hallamos Imax delgalvanómetro I = . I = 0.0126 A.

Para la implementación de un voltímetro debemos colocar una resistencia en serie

dependiendo del rango esto con el fin de hacer división de voltajes es decir que a los

extremos galvanómetro solo debe llegar el voltaje máximo (4.95Vdc) que soporta este y el

voltaje restante debe quedarse en la resistencia en serie tal cual como se muestra en la

figura 2.

FIGURA 2


En dicho circuito, la corriente que circula por ambas resistencias es la misma, por lo tanto se

cumple:

El galvanómetro tiene una resistencia interna Rg y una corriente máxima Im, debido a esto el

voltaje máximo entre los extremos del mismo es Vmax = Ri Im. Si queremos diseñar un

voltímetro capaz de detectar entre sus terminales voltajes hasta de E voltios donde E>Vmax

debemos conectar en serie con el galvanómetro una resistencia.

Para el rango de 0 a 10 Vdc tenemos.

La caída de voltaje del galvanómetro es de 4.95Vdc es decir que la caída de voltaje R1 es

10Vdc – 4.95Vdc = 5.5Vdc

Voltaje en R1 = 5.5Vdc

Como ya conocemos la Imax del galvanómetro que para este caso debe ser la misma en

todo el circuito por estar en paralelo podemos hallar R1.


R1 = R1 = . . . R1= 436 Ω



20Vdc – 4.95Vdc = 15.5Vdc




R2 = R2 = .. . R2= 1230 Ω



50Vdc – 4.95Vdc = 45.5Vdc




R3 = R3 = .. . R3= 1230 Ω

Conexión del voltímetro. Para que un voltímetro DC indique el valor de un voltaje, debe existirdicho voltaje entre sus terminales, por lo tanto tenemos que conectar el voltímetro en paralelocon el elemento al que queremos determinarle su voltaje con la polaridad adecuada.


BIBLIOGRAFICA

OVASes.wikipedia.org/wiki/

Gómez Hernández, Saulo Andrés. Modulo de Instrumentación y mediciones Unad 2010. Campus virtual 201455 Instrumentación y Mediciones, Unad (unadvirtual.org)

trabajo colaborativo instrumentacion y mediciones1

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