UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

LATACUNGA

Ingeniería Electrónica e Instrumentación

DISPOSITIVOS Y MEDIDAS

NOMBRE: Esteban Ortega- Abigail Proaño

FECHA: 19/01/2015

PRACTICA N.-4

TEMA: Voltimetro y Amperimetro

OBJETIVOS:

-Comprender el principio de funcionamiento del galvanómetro.

-Elaborar un amperímetro y voltimetro a partir de materiales reciclados.

-Entender el principio de funcionamiento del voltimetro y amperimetro.

-Fortalecer el conocimiento de circuitos y sus aplicaciones.

MATERIALES:

-Caja

-Placa

-Switchs

-Plugis de audio

-baquelita

-Galvanometro

-Recistencias

-cautin

-estaño

-caja de plástico

-cables

FUNDAMENTO TEORICO:

VOLTIMETRO EN GENERAL

Un voltímetro es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a fin de medir, de manera directa o indirecta, la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro se debe conectar en paralelo, esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue la fuerza necesaria para el desplazamiento de la aguja indicadora.

PARAMETROS DE UN GALVANOMRETRO

Un galvanómetro es un dispositivo electromagnético que detecta y mide pequeñas intensidades de corriente en un circuito eléctrico de tal dora que como instrumento transductor puede ser convertido en un amperímetro, voltímetro u óhmetro.

Los parámetros de un galvanómetro permiten identificarlo y distinguirlo de otros galvanómetros.

La sensibilidad de un galvanómetro análogo o analógico es un parámetro que se define como el cociente entre la corriente de plena escala y el número máximo de divisiones presentes en

el dispositivos a usar (30 o 50).

S= es la sensibilidad del galvanómetro

Imax= I pe es la corriente máxima o de plena escala.

N = es el número máximo de divisiones del galvanómetro.

S=¿ImaxN

¿

CONSTRUCCION DE UN VOLTIMETRO

Para construir un voltímetro a partir de un galvanómetro es necesario insertar en serie con el galvanómetro una resistencia muy alta Rm (resistencia multiplicadora). La resistencia

multiplicadoraRm puede ser calculada una vez conocida la resistencia interna del

galvanómetro Rg y la corriente requerida pe para producir la desviación de plena escala del instrumento. La estaca del instrumento construido es lineal, lo cual puede ser verificado mediante el análisis del siguiente circuito.

Los terminales donde esta abierto el circuito se inserta el elemento a través del cual se medirá el voltaje V x, Rm es la resistencia multiplicadora, G el galvanometro y Rg es la resistencia interna del galvanómetro, allí es claro que:

V x=I (Rm+Rg )

S=I peN

= In

Done S es la sensibilidad del galvanómetro, según se definió anteriormente, además, como I pe=I max, por lo tanto:

V x=S (Rm+Rg )n

La relación entre V x y n es lineal. Además si en la ecuación V x=I (Rm+Rg ) , y llega a ser igual

a la corriente de plena escala Ipe, obviamente V x= V max

V x=I pe (Rm+Rg )

De donde:

Rm=V xI pe

−Rg

VOLTÍMETRO DE MÚLTIPLES ESCALAS

Para cada una de las escalas que deseamos diseñar, debemos calcular la resistencia que debemos conectar en serie con el galvanómetro. Una vez realizado este cálculo, podemos implementar el voltímetro de varias escalas utilizando una de las configuraciones presentadas en las siguientes figuras:

Primera configuración para el voltímetro de varias escalas:

Segunda configuración para el voltímetro de varias escalas

CARACTERÍSTICAS DE UN VOLTÍMETRO.

Las características más importantes que es necesario especificar para un voltímetro son:

Corriente máxima Resistencia interna Exactitud Precisión Linealidad

VOLTÍMETRO EN MODO AC

Los medidores AC son similares a los medidores DC, excepto que las magnitudes medidas están relacionadas con la forma de onda de la señal AC. Las magnitudes que pueden ser leídas por un medidor AC son el voltaje medio de la señal, el valor de pico o el valor eficaz de la señal.Los medidores AC, usualmente, están calibrados para medir valores eficaces de la señal. Los aparatos analógicos, como hemos comentado repetidamente, están basados en el galvanómetro D’Arsonval.Este tipo de aparatos responden al valor medio de la corriente que la atraviesa (el valor medio de la señal se puede medir, pues, con el medidor en modo DC, el valor medido es el valor medio de la señal). Por ello, para que el polímetro marque un valor distinto de cero, la señal debe de tener un valor medio no nulo (una señal sinusoidal, por ejemplo, tiene un valor medio cero, por lo que el galvanómetro mediría un valor cero en presencia de señal). Es necesarioIntroducir un mecanismo de rectificación, a fin de obtener una señal de valor medio no nulo, capaz de producir una deflexión de la aguja del galvanómetro.El método más sencillo de rectificado es el rectificador de media onda. Este método de rectificado elimina los semis - ciclos negativos de la señal, quedando pues una señal de valor medio distinto de cero. El circuito más sencillo capaz de realizar esto utiliza un diodo y lo podemos ver en la siguiente figura.

Otra manera de conseguir una señal de valor medio distinto de cero es mediante el circuito rectificador de onda completa.

Las señales a la salida de los rectificadores tienen un valor medio distinto de cero, y por lo tanto, el galvanómetro será capaz de medir (se produce desviación de la aguja).

CIRCUITO DEL VOLTÍMETRO EN CA

AMPERÍMETRO

Un amperímetro es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que está

circulando por un circuito eléctrico. Un micro amperímetro está calibrado en millonésimas de

amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.

En términos generales, el amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar

pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt".

Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de un amperímetro con

varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy

pequeña, por debajo de 1ohmio, con la finalidad de que su presencia no 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 amperímetros

utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión en un resistor por el

que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que

realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente eléctrica

circulante.

Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el

amperímetro, 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 la

finalidad de evitar una caída de tensión apreciable (al ser muy pequeña permitirá un mayor paso

de electrones para su correcta medida). Para ello, en el caso de instrumentos basados en los

efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo grueso y

con pocas espiras.

En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podrían soportar

los delicados devanados y órganos mecánicos del aparato sin dañarse, se les dota de un resistor

de muy pequeño valor colocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por éste

una fracción de la corriente principal. A este resistor adicional se le denomina shunt. Aunque la

mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, la pequeña cantidad que

fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total por lo que el galvanómetro se

puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios.

La pinza amperimétrica es un tipo especial de amperímetro que permite obviar el inconveniente

de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la intensidad de la corriente.

Figura 1.- Conexión de un amperímetro en un circuito

En la figura 1 se muestra la conexión de un amperímetro (A) en un circuito, por el que circula

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 se quiere obtener y de la

resistencia interna del amperímetro (RA) según la fórmula siguiente:

Así, supongamos que se dispone de un amperímetro con 5 Ω de resistencia interna que puede

medir un máximo de 1 A (lectura a fondo de escala). Si se desea que pueda medir hasta 10 A, lo

que implica un poder multiplicador de 10. La resistencia RS del shunt deberá ser:

PROCEDIMIENTO DE UN VOLTÍMETRO:

I. Realizar los cálculos necesarios para hallar las resistencias adecuadas para el galvanómetro según su sensibilidad.

II. Diseñar el circuito del voltímetro. III. Elaborar la placa de baquelita del circuito elaborado.IV. Soldar los elementos en sus respectivas posiciones con las resistencias

encontradas mediantes los cálculos.V. Colocar un selector para que permita escoger las diferentes escalas.

VI. Introducir el swith que permite elegir entre AC y DC.VII. Conectar el circuito armado del voltímetro con el galvanómetro.

VIII. En la caja de plástico del propio galvanómetro adaptarle e introducir las piezas del voltímetro y sellarlo.

CÁLCULOS

ANALISIS:

Datos del galvanómetro:

V= 0.131 v Ri= 734 Ω I= 178.5 uA

CORRIENTE CONTINUA

1. Escala de 5V

V=I∗R

R=VI

R1=5−0.131

178.5∗10−6

R1=27281Ω

R1=27 kΩ y270Ω

2. Escala de 10V

V=I∗R

R=VI

R2=15−0.131

178.5∗10−6

R2=83311Ω−R1

R2=56030Ω

R2=56 kΩ y33Ω

CORRIENTE ALTERNA

X=V ef

V m

X=

Vp

√22Vpπ

X=1.11

V ac=V esc1.11

1. Escala de 10V

V ac=10

1.11

V ac=9.09

R1=9.09

178∗10−6

R1=25213−734Ω

R1=24479Ω

Procedimiento de un Amperímetro

Realizar los cálculos respectivos para determinar las resistencias del

amperímetro. El voltaje de xy es igual al voltaje que pasa por el galvanómetro.

Igualando estas ecuaciones y sacando las determinantes respectivas se

obtiene el valor de las resistencias

R s1=735.46

R s2=73.02

R s3=8.10

Ahora se procede a armar en el proto es importante primero armar en el

protoboard para asegurarse de que el funcionamiento del circuito es el

óptimo.

Después de haber comprobado que el circuito sea de óptima calidad, se

procede a armar en la placa y realizar los puntos de suelda.

Ahora se procede a realizar la caja la que contendrá el amperímetro con sus

respectivas borneras y switch para elegir a las escalas.

Por último se procede a probar con la placa armada en la caja para verificar

que las conexiones estén bien hechas.

ANEXOS:

VOLTÍMETRO

AMPERÍMETRO:

CONCLUSIONES: Al realizar este proyecto pudimos aplicar y desarrollar todos los conocimientos que adquirimos en clases.

Pudimos concluir que al trabajar en corriente alterna con un solo iodo tenemos menos caída de voltaje por lo cual tendremos un error menor al momento de medir un voltaje.

Una de las principales dificultades que se tuvo en este proyecto fue el valor de la resistencia interna de nuestro galvanómetro puesto que si usábamos una galvanómetro amperímetro este tenía una resistencia muy baja comparada para un galvanómetro voltímetro cuya resistencia es más alta y la realización de las soldaduras las cuales debían ser precisas.

En fin pudimos darnos cuenta que al poner en práctica todo lo aprendido en este parcial podemos llegar a resolver problemas que ocurren a diario y problemas que se verán en un futuro al momento de ejercer algún trabajo.

RECOMENDACIONES: Analizar y estudiar todos los temas de voltímetro, en corriente alterna y continua que aprendimos en esta unidad para elegir los circuitos más convenientes.

Analizar la mejor forma de realizar el proyecto para no ocupar demasiado espacio, para poder armar el voltímetro en la misma caja del galvanómetro de este modo se verá mejor nuestro voltímetro.

Tener en cuenta los materiales necesarios para desarrollar el proyecto y que sean menos costos.

Investigar sobre el funcionamiento de los materiales que se necesitan como son iodos, swith de tres posiciones etc.

Soldar de una manera adecuada todos los elementos en nuestro circuito para no tener ningún inconveniente al momento se utilizar el voltímetro.

BIBLIOGRAFÍA:

https://sites.google.com/site/khriztn/1-3/1-3-1

http://es.wikihow.com/calcular-el-error-absoluto

Elaborado por:

Nombre :

Esteban Ortega

Abigail Proaño

Email:

Estb_9517@hotmail.com

Abi_p94@hotmail.com

Fono:

0998029108

0987049722