Reconocimiento De Instrumentos Y Equipos De Laboratorio De Circuitos Electricos Ii 5k6rm

RECONOCIMIENTO DE INSTRUMENTOS Y EQUIPOS DE LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS 1.- RESUMEN El reconocimiento de instrumentos y equipos de laboratorio es importante, sobre todo conocer los usos, funcionamiento, características y propiedades de los instrumentos y equipos, todo eso para poder asimilar a un caso de la vida real, por otro lado el tener conocimiento de estos llega a complementar al curso de circuitos eléctricos I. En esta ocasión; el desarrollo se concentra sobre: Fuentes de alimentación de DC ,los multimetros analógicos y digitales. En resumen la función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión en una tensión continua. Existen básicamente dos tipos de fuente de alimentación: • la fuente conmutada • La fuente regulada

2.- OBJETIVO:  Familiarizar al estudiante con los equipos que utilizara en las prácticas de laboratorio de Circuitos Eléctricos, sus aplicaciones, sus alcances, manera de reconocer sus características y dar las instrucciones para su correcta utilización.

3.- INFORMACION TEORICA: A) LA FUENTE DE ALIMENTACION DE DC : Es un circuito electrónico que provee corriente eléctrica directa para el funcionamiento de otros circuitos electrónicos (amplificadores, receptores de radio, receptores de TV, computadoras, teléfonos, etc.) dicha corriente eléctrica es impulsada por una fuerza electromotriz o voltaje de una polaridad definida (positiva o negativa) Una fuente de alimentación también puede estar constituida por una batería o conjunto de pilas, las cuales proveen corriente directa constante hasta que se agoten.  Objetivo: El principal objetivo de una fuente de alimentación es de proporcionar un valor de tensión adecuado para el funcionamiento de cualquier dispositivo. La fuente de alimentación se encarga de convertir la entrada de tensión alterna de la red en una tensión continua y consta de varias etapas que son: Transformación, rectificación, filtrado y regulación.

1

 ETAPAS:

a) Etapas de Transformación: Esta etapa consta básicamente de un transformador que esta formado por un bobinado primario y uno o varios bobinados secundario, que tiene como función principal. convertir la energía eléctrica alterna de la red , en energía alterna de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Ademas provee una aislación galvánica entre la entrada y la salida.

b) Etapa de Rectificacion: Esta etapa queda constituida por diodos rectificadores cuya función es de rectificar la señal proveniente del bobinado secundario del transformador. Existen 2 tipos de configuraciones que son rectificación de media onda y de onda completa.

c) Etapa de Filtro: Esta etapa queda constituida por uno o varios capacitores que se utilizan para eliminar la componente de tensión alterna que proviene de la etapa de rectificación. Los capacitores se cargan al valor máximo de voltaje entregado por el rectificador y se descargan lentamente cuando la señal pulsante desaparece. Permitiendo lograr una nivel de tensión lo mas continua posible. d) Etapa de Regulación o Estabilización : Esta etapa consiste del uso de uno o varios circuitos integrados que tienen la función de mantener constante las características del sistema y tienen la capacidad de mantener el estado de la salida independientemente de la entrada. Esta etapa se puede dividir en : Reguladores lineales y regulador de conmutación (switching) .  Reguladores Lineales:

2

Son dispositivos electrónicos que permiten controlan la tensión de salida ajustando continuamente la caída de tensión en un transistor de potencia conectado en serie entre la entrada y la salida. Es decir que operan con una corriente continua, donde el

nivel de tensión a la entrada siempre debe ser superior a el de salida.Entre estos tabien tipos : Estandar , LDO (Low Drop Out), VLDO (Very Low Drop Out).

A.1) Fuentes Conmutadas. Las fuentes conmutadas lo que se hace es utilizar un transistor en la zona de corte y saturación, de esta forma se tiene periodos de tiempo en la que la corriente y la tension son nulos. Esto se logra convirtiendo la tensión de entrada en una señal cuadrada .siendo el concepto basico de las fuentes conmutadas.

3

A.2) Fuentes Reguladas: Las fuentes lineales siguen el esquema: transformador, rectificador, filtro, regulación y salida.

B) MULTIMETRO ANALOGICO Y DIGITAL: Un multímetro , también denominado polímetro, o multitester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Tenemos dos tipos de multimetros: El multimetro Analógico y el multimetro Digital. 1) MULTIMETRO ANALOGICO: Es un instrumento que sirve para medir Resistencia, diodo, voltaje DC ,voltaje AC , corriente DC.  Diagrama: 4



Usos y limites, rangos de uso : A continuación también veremos los rangos de sus usos para diferentes elementos como:

5

Resistencia, diodo, voltaje DC ,voltaje AC , corriente DC y otros.

6

 Funcionamiento del Multimetro Analógico : a. Las tres posiciones del mando sirven para medir intensidad en corriente continua (D.C.), de izquierda a derecha, los valores máximos que podemos medir son: 500 μA, 10 mA y 250 mA (μA se lee microamperio y corresponde a

A=0,000001 A y mA se lee miliamperio y

corresponde a =0,001 A). b. Vemos 5 posiciones, para medir tensión en corriente continua (D.C.= DirectCurrent), correspondientes a 2.5 V, 10 V, 50 V, 250 V y 500 V, en donde V=voltios. c. Para medir resistencia (x10 Ω y x1k Ω); Ω se lee ohmio. Esto no lo usaremos apenas, pues observando detalladamente en la escala milimetrada que está debajo del número 6 (con la que se mide la resistencia), verás que no es lineal, es decir, no hay la misma distancia entre el 2 y el 3 que entre el 4 y el 5; además, los valores decrecen hacia la derecha y la escala en lugar de empezar en 0, empieza en (un valor de resistencia igual a significa que el circuito está abierto). A veces usamos estas posiciones para ver si un cable está roto y no conduce la corriente. d. Como en el apartado 2, pero en este caso para medir corriente alterna (A.C.:=AlternatingCurrent). e. Sirve para comprobar el estado de carga de pilas de 1.5 V y 9 V. f. Escala para medir resistencia. g. Escalas para el resto de mediciones. Desde abajo hacia arriba vemos una de 0 a 10, otra de 0 a 50 y una última de 0 a 250.

I.

Características y Limitaciones: -Este tipo de multimetros, en la lectura de medida suele realizarse con la vista del ojo humano con una precisión de milímetros. - Las medidas no suelen ser tan precisas como lo seria de un multimetro digital , tiene un margen de error de al menos 3%. Mucho tiene que ver también , el ángulo de donde se esta realizándola lectura de la medida; en ocasiones cada persona puede dar una lectura diferente al resto a casi parecido , son raras las veces en que en una de esas lecturas se acierte correctamente el dato medido verdadero. - En aspecto profesional , científico ; este tipo de multimetros podría ser poco requeridos por su inexactitud en la lectura de medida.

B) MULTIMETRO DIGITAL: Se identifican principalmente por un numérico para leer los valores medidos. La mayoría de los multímetros digitales se fabrican tomando como base ya sea un convertidor A/D de doble rampa o de voltaje a frecuencia, con ajuste de rango. Para dar flexibilidad para medir voltajes en rangos dinámicos más amplios con la suficiente resolución se emplea un divisor de voltaje para escalar el voltaje de entrada. Y en cuanto a sus usos, tiene los mismos usos que el multimetro analógico, solo que esta al medir un dispositivo arroja un resultado mas exacto ya que muestra los resultados digitalmente , de ahí el nombre de multimetro digital.

Diagrama de bloques de un multimetro digital. 7

 Funcionamiento y mediciones: a) Midiendo tensiones Para medir una tensión, colocaremos las bornas en las clavijas, y no tendremos más que colocar ambas puntas entre los puntos de lectura que queramos medir. Si lo que queremos es medir voltaje absoluto, colocaremos la borna negra en cualquier masa (un cable negro de molex o el chasis del ordenador) y la otra borna en el punto a medir. Si lo que queremos es medir diferencias de voltaje entre dos puntos, no tendremos más que colocar una borna en cada lugar. b) Midiendo resistencias El procedimiento para medir una resistencia es bastante similar al de medir tensiones. Basta con colocar la ruleta en la posición de ohmios y en la escala apropiada al tamaño de la resistencia que vamos a medir. Si no sabemos cuantos ohmios tiene la resistencia a medir, empezaremos con colocar la ruleta en la escala más grande, e iremos reduciendo la escala hasta que encontremos la que más precisión nos da sin salirnos de rango. c) Midiendo intensidades

8

El proceso para medir intensidades es algo más complicado, puesto que en lugar de medirse en paralelo, se mide en serie con el circuito en cuestión. Por esto, para medir intensidades tendremos que abrir el circuito, es decir, desconectar algún cable para intercalar el tester en medio, con el propósito de que la intensidad circule por dentro deltester. Precisamente por esto, hemos comentado antes que un tester con las bornas puestas para medir intensidades tiene resistencia interna casi nula, para no provocar cambios en el circuito que queramos medir. Para medir una intensidad, abriremos el circuito en cualquiera de sus puntos, y configuraremos el tester adecuadamente (borna roja en clavija de amperios de más capacidad, 10 A en el caso del tester del ejemplo, borna negra en clavija común COM). Una vez tengamos el circuito abierto y el tester bien configurado, procederemos a cerrar el circuito usando para ello el tester, es decir, colocaremos cada borna del tester en cada uno de los dos extremos del circuito abierto que tenemos. Con ello se cerrará el circuito y la intensidad circulará por el interior del multímetro para ser leída.

 DIFERENCIA, VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE MULTIMETROS ANALÓGICOS Y DIGITALES. En general los parámetros que caracterizan un fenómeno pueden clasificarse en Analógicos y Digitales, se dice que un parámetro es analógico cuando puede tomar todos los valores posibles en forma contínua, por ejemplo: el voltaje de una batería, la intensidad de luz, la velocidad de un vehículo, la inclinación de un plano, etc. Por otra parte se dice que un parámetro es digital cuando solo puede tomar valores discretos, por ejemplo: el número de partículas emitidas por un material radioactivo en un segundo, el número de moléculas, en un volumen dado de cierto material, el RPM de un motor en un minuto,etc.

I.

Instrumentos Analógicos:  Ventajas

a)

Bajo Costo.

b)

En algunos casos no requieren de energía de alimentación.

c)

No requieren gran sofisticación.

d)

Presentan con facilidad las variaciones cualitativas de los

parámetros para visualizar

rápidamente si el valor aumenta o disminuye. e)

Es sencillo adaptarlos a diferentes tipos de escalas no lineales.  Desventajas

a)

Tienen poca resolución, típicamente no proporcionan más de 3 cifras.

b)

El error de paralaje limita la exactitud a ± 0.5% a plena escala en el mejor de los casos.

c)

Las lecturas se presentan a errores graves cuando el instrumento tiene varias escalas.

d)

La rapidez de lectura es baja, típicamente 1 lectura/ segundo.

e)

No pueden emplearse como parte de un sistema de procesamiento de datos de tipo

digital.

II.

Instrumentos Digitales. 9

 Ventajas

a). Tienen alta resolución alcanzando en algunos casos mas de 9 cifras en lecturas de frecuencia y

una exactitud de + 0.002% en mediciones de voltajes.

b). No están sujetos al error de paralelaje. c). Pueden eliminar la posibilidad de errores por confusión de escalas. d). Tienen una rapidez de lectura que puede superar las 1000 lecturas por segundo. e). Puede entregar información digital para procesamiento inmediato en computadora.  Desventajas a). El costo es elevado. b). Son complejos en su construcción. c). Las escalas no lineales son difíciles de introducir. d). En todos los casos requieren de fuente de alimentación. De las ventajas y desventajas anteriores puede observarse que para cada aplicación hay que evaluar en función de las necesidades específicas, cual tipo de instrumentos es el más adecuado, con esto se enfatiza que no siempre el instrumento digital es el más adecuado siendo en algunos casos contraproducente el uso del mismo. Los instrumentos digitales tienden a dar la impresión de ser muy exactos por su indicación concreta y sin ambigüedades, pero no hay que olvidar que si su calibración es deficiente, su exactitud puede ser tanto o más mala que la de un instrumento analógico.

C) LA DECADA DE RESISTENCIAS: I. Resistencia: Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.

A.- Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, que ofrece baja resistencia. B.- Electrones fluyendo por un mal conductor.eléctrico, que ofrece alta resistencia a su paso. En ese caso los electrones chocan unos contra otros al no poder circular libremente y, como consecuencia, generan calor.

Codigo de colores: 10

II.- Resistividad: La constante de proporcionalidad  se denomina resistividad, que depende del material con que está fabricado el conductor y de la temperatura. A la inversa de la resistividad se le denomina conductividad 

III.- Resistencias Fijas: Las resistencias se construyen con materiales malos conductores de tipo metálico y de carbón. Las de carbón se hacen aglomeradas o de película de carbón. - Aglomeradas: Tienen unos valores muy altos que no se logran con las bobinadas. Son mezcla de grafito o carbón con resina y, en ocasiones, talco para poder obtener los distintos. - De película de carbón:

Son las más empleadas y tienen gran estabilidad térmica. Sobre un cilindro aislante de cerámica se deposita una fina película de carbón en espiral para dar los valores precisos. Se colocan los casquillos y se esmalta.

- Bobinadas: Sobre un soporte aislante se colocan espiras de hilo resistivo, aleaciones de NiCr-Al, dando el valor deseado; como el hilo resistivo puede ser de distintas secciones 11

podemos obtener diversas potencias de disipación,

IV.- Resistencias Variables(Potenciómetros) parte fija con la resistencia y una móvil en o con la misma que, al desplazarse, hace variar la resistencia entre las tomas. Consiguen variar la resistencia que ofrecen en función de un mayor o menor giro manual de su parte móvil. Suelen disponer de unos mandos giratorios que facilitan la operación, o bien unas muescas para introducir un destornillador adecuado. I. Tipos de Conexión: Los potenciómetros y reostatos pueden conectarse de dos formas diferentes: 1. Conexión en serie ( reostática ) Se conecta el cursor y un extremo al circuito, mientras que el otro queda libre o puenteado con el cursor, de este modo la resistencia queda en serie con el circuito.

2. Conexión en paralelo ( potenciométrica ) Los dos extremos del generador se unen a los dos del potenciómetro. Se dispone entonces de una d. d. p. variable. La intensidad que recorre el circuito no es la misma que la que recorre el potenciómetro. Este montaje se le llama divisor de tensión.

12

4) EQUIPOS Y ELEMENTOS A UTILIZAR.     

Fuentes de alimentación de DC y AC Multimetros analógico y digital. Voltímetros de DC y AC. Amperímetros de DC y AC. Resistores.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNO FACULTAD DE ING. MECANICA ELECTRICA, ELECTRONICA Y SISTEMAS ESCUELA PROFESIONAL DE ING. MECANICA ELECTRICA

INFORME Nº 001 DE LAB. DE CIRCUITOS ELECTRICOS I ALUMNO: JUAN CARLOS JINCHUÑA ILLA CODIGO: 131878 13

SEMESTRE: QUINTO DOCENTE: ING. TEMA :

RECONOCIMIENTO DE INSTRUMENTOS Y EQUIPOS DE LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS

PUNO-PERU-2015

14