Pre practica n1_thomas_turkington

Universidad Fermín Toro

Escuela de Ingeniería Eléctrica

Semestre 2014/04

Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1

Ing. Rosalba Siracusa

[PRE-LABORATORIO DE LA PRÁCTICA 1]

Alumno:

Thomas Earle Turkington Patterson

C.I. 20488982

Profesora: Ing. Rosalba Siracusa

Integrante: Thomas Turkington

C.I. 20488982

Universidad Fermín Toro Ingeniería Eléctrica Semestre 2014/04 Laboratorio de Circuitos 1

Pre-laboratorio I: Para este Pre laboratorio van a realizar una investigación acerca de los instrumentos

de medición de variables eléctricas

Voltímetro 1.) Como funciona un voltímetro?

El voltímetro es un dispositivo de medición para detectar ya sea directa o

indirectamente la diferencia de potencial (voltaje) entre dos puntos de un

circuito eléctrico.

Voltímetros Electromecánicos: Su principio de funcionamiento esencial se basa

en el uso de un galvanómetro, el cual es un instrumento de precisión que

funciona mediante el movimiento de D' Arsonval. Este movimiento se puede

considerar en sí mismo un voltímetro, si se considera que la corriente que pasa por él,

multiplicada por su resistencia interna, origina una determinada caída de voltaje. Para

aumentar el voltaje que se puede medir mediante ese instrumento, se agrega una

resistencia más en serie a la resistencia propia del medidor. La resistencia adicional

(que se llama un multiplicador) limita la corriente que pasa por el circuito del

medidor.

Voltímetros Digitales: Estos utilizan un conversor analógico/digital para medir la

caída de tensión en una resistencia por el cual circula la corriente que se quiere medir.

La medida del conversor es leída por un microprocesador interno que realiza los

cálculos para presentar en una pantalla LCD un valor numérico de la caída de tensión.

2.) ¿Cómo se conecta un voltímetro en un circuito eléctrico?

Un voltímetro debe conectarse a un circuito eléctrico en paralelo, ya sea si se mide

corriente alterna o directa. Cuando se trabaja con corriente directa, es necesario

tomar en cuenta la polaridad del elemento eléctrico, es decir se debe conectar el

borne positivo del voltímetro al terminal positivo del elemento, y el borne negativo al

terminal positivo del elemento.

Fig. 1: Conexión de un voltímetro



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Amperímetro 1.) ¿Cómo funciona un amperímetro?

El amperímetro es un instrumento de medición que permite detectar la intensidad de

corriente que atraviesa un circuito.

Amperímetro Electromecánico: Emplea también el uso del galvanómetro d’Arsonval

con una resistencia en paralelo, llamada shunt. Disponiendo de una variedad de

resistencias shunt, un amperímetro puede medir varios rangos de magnitudes de

intensidades. Los amperímetros contienen una resistencia por debajo de 1 ohm, a fin

de que no cause la disminución del paso de corriente y cause errores en la medición.

Amperímetro Digital: Estos utilizan un conversor analógico/digital para medir la caída

de tensión en una resistencia por el cual circula la corriente que se quiere medir. La

medida del conversor es leída por un microprocesador interno que realiza los cálculos

para presentar en una pantalla LCD un valor numérico de la intensidad de corriente.

2.) ¿Cómo se conecta un amperímetro en un circuito eléctrico?

Un amperímetro se debe conectar a un circuito eléctrico en serie, es decir se debe

interrumpir el circuito y conectar el amperímetro de tal manera que la corriente fluya

a través del mismo. Como en el caso anterior del voltímetro, es necesario conectar los

terminales del amperímetro de tal forma que la corriente lo atraviese entrando por el

terminal positivo y saliendo por el negativo.

Ahora están disponibles ciertos modelos de amperímetros que están equipados con una

pinza amperimétrica que se coloca alrededor del conductor vivo, formando un campo

magnético que se utiliza para medir la intensidad de corriente. En este caso no es

necesario interrumpir el circuito.

Fig. 2: Conexión de un amperímetro



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Óhmetro 1.) ¿Que es un óhmetro?

Es un instrumento que mide la resistencia o simplemente continuidad, de un circuito o

parte de él directamente en ohmios sin necesidad de cálculos, su principio de

funcionamiento se basa en el método del voltímetro para medir resistencias. El

óhmetro (encuadrado en un multímetro analógico) aplica, mediante una pila interna,

una diferencia de potencial entre sus terminales cuando no existe en ellos ninguna

resistencia y por ello la aguja del aparato marca la máxima lectura. Cuando en los

terminales se coloca la resistencia que se desea medir se produce una caída de

tensión y la aguja se desplaza hacia valores inferiores, esto es, de derecha a izquierda.

En el multimetro las escalas del voltaje e intensidad crecen de izquierda a derecha,

mientras que la escala de resistencias lo hace al revés. El óhmetro digital da una

lectura inmediata, solamente debe seleccionarse una escala mas alta de medición que

la resistencia a medir.

2.) ¿Como se conecta un óhmetro para medir resistencia?

El óhmetro se conecta en paralelo a un circuito, colocando un borne antes de la

resistencia o grupo de resistencias a medir y el otro borne después de ellas. Lo

importante al conectar un óhmetro a un circuito es que no esté conectado a una

fuente de alimentación, ya que esto alteraría el valor de la lectura y podría dañar el

óhmetro o multímetro.

Fig. 3: Conexión de un óhmetro



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Multímetro 1.) Que es un multímetro?

Un multímetro es un dispositivo muy versátil que combina en un solo aparato la

capacidad de medir las magnitudes de varias variables eléctricas distintas, tales como

voltaje, amperaje, y resistencia. Todo multímetro básico incluye un voltímetro,

amperímetro y óhmetro. Pero también suelen medir continuidad, también para probar

condensadores, transistores, diodos, y algunas veces la frecuencia intermedia de un

aparato. Puede medir corrientes alternas o directas.

2.) Como utilizar un multímetro?

Para utilizar las funciones de voltímetro y amperímetro, se conecta el multímetro al

circuito de la forma correspondiente y se ajusta la perilla para escoger la escala de

medición apropiada, sea a corriente AC o DC.

Para medir una intensidad menor de 200 A, se escoge la escala correspondiente y se

procede a medir la intensidad. Veamos el siguiente ejemplo realizado por el autor:

Fig. 4: Medición de intensidad de

corriente alterna en un conductor

en un tablero eléctrico residencial,

utilizando la pinza amperimétrica.

La pinza crea un campo magnético

para detectar la intensidad de la

corriente. Nótese que se escogió una

escala de 200 A de AC. En este caso

circula una intensidad de 10.2 A por

el conductor.



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Para medir un voltaje de 120 V, se coloca la perilla en la escala mas alta y mas cercana

de 120 V. Veamos un ejemplo realizado por el autor:

Fig. 5: Medición de la tensión

de corriente alterna en

circuito eléctrico residencial,

utilizando los bornes del

multímetro. Nótese: que se ha

conectado en paralelo y se

escogió una escala de 750

VAC. En este caso hay una

caída de tensión de 120 VAC

en el circuito en el punto de

medición.



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Para utilizar el óhmetro, se desconecta el elemento al cual se quiere medir su

resistencia de cualquier alimentación eléctrica y se coloca la perilla del

multímetro en la posición requerida. Veamos el siguiente ejemplo realizado

por el autor:

Recomendaciones para el uso del Multímetro: • Cuando el multímetro no esté en uso, o vaya a ser trasladado de un lugar a otro, el selector

debe estar en la posición de OFF (apagado).

• Se debe colocar el selector en la escala correcta, de acuerdo con lo que desea medir.

• Nunca se debe exceder los valores límites de protección indicados en las especificaciones por

cada rango de medición. Si no sabemos el valor de la escala a medir, se recomienda usar el

rango más alto.

Antes de usar la perilla selectora de rangos para cambiar funciones, es indispensable

desconectar las puntas de prueba del circuito bajo prueba, y de todas las fuentes de corriente

eléctrica.

• Nunca se debe realizar medidas de resistencia si el circuito se encuentra energizado. Es

Fig. 6: Medición de la resistencia

de un fusible de 2.5 A. Nótese

que se coloco la perilla en la

escala de 200 ohm y que el

fusible no está conectado a una

fuente eléctrica. Este fusible

tiene una resistencia de 0.6 Ohm.

En este multimetro particular

esta opción de medir resistencia

también se utiliza para medir la

continuidad de un circuito.

Cuando el valor llega a cero, hay

continuidad total, no hay

ninguna resistencia al paso de la

corriente. Cuando hay un valor

de 1 en la lectura, no hay

continuidad.



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Universidad Fermín Toro Ingeniería Eléctrica Semestre 2014/04 Laboratorio de Circuitos 1 imprescindible desconectar la fuente de voltaje antes de hacer la medición.

• Cuando se lleven a cabo mediciones en televisiones o circuitos de poder (potencia)

interrumpidos, debe tenerse en cuenta que que habrá pulsos de voltaje con altas amplitudes

lo cual puede dañar el multímetro.

• Se debe tener cuidado cuando se trabaje con voltajes alrededor de 60V DC ó 30V AC.

• Hay que tener cuidado que la mano o cualquier parte del cuerpo entre en contacto con la

parte no protegida de los bornes del multimetro mientras se realiza una medición, para evitar

una descarga eléctrica.

Osciloscopio

¿Que es un osciloscopio? Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de

señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal,

frecuentemente junto a un analizador de espectro.

Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la

que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa

tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada,

llamada "eje Z" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo

resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.

Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos

como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos, en teoría.

Utilización

En un osciloscopio existen, básicamente, dos tipos de controles que son utilizados como

reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la

pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto

denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la señal

que quiera medir.

Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano.

El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos,

milisegundos, microsegundos, etc., según la resolución del aparato). El segundo regula el eje Y

(vertical) controlando la tensión de entrada (en Voltios, milivoltios, microvoltios, etc.,

dependiendo de la resolución del aparato).

Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla,

permitiendo saber cuánto representa cada cuadrado de ésta para, en consecuencia, conocer el

valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia. (en realidad se mide el periodo

de una onda de una señal, y luego se calcula la frecuencia)



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Universidad Fermín Toro Ingeniería Eléctrica Semestre 2014/04 Laboratorio de Circuitos 1 Oscilocopio Analógico:

Emplea un tubo de rayos catódicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada

y ganancia ajustable), a cuyas placas de desviación vertical se le aplica la tensión a medir,

mientras que a las placas de desviación horizontal se aplica una tensión en diente de sierra

(denominada así porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma brusca).

Esta tensión es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede

ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la

señal a medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos.

Osciloscopio Digital En la actualidad los osciloscopios analógicos están siendo desplazados en gran medida por los

osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de poder transferir las medidas a

una computadora personal o pantalla LCD.

En el osciloscopio digital la señal es previamente digitalizada por un conversor analógico

digital. Al depender la fiabilidad de la visualización de la calidad de este componente, esta

debe ser cuidada al máximo.

Las características y procedimientos señalados para los osciloscopios analógicos son aplicables

a los digitales. Sin embargo, en estos se tienen posibilidades adicionales, tales como el disparo

anticipado (pre-triggering) para la visualización de eventos de corta duración, o la

memorización del oscilograma transfiriendo los datos a un PC. Esto permite comparar medidas

realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. Existen asimismo equipos que

combinan etapas analógicas y digitales.

La principal característica de un osciloscopio digital es la frecuencia de muestreo, la misma

determinara el ancho de banda máximo que puede medir el instrumento, viene expresada

generalmente en MS/s (millones de muestra por segundo).

La mayoría de los osciloscopios digitales en la actualidad están basados en control por FPGA

(del inglés Field Programmable Gate Array), el cual es el elemento controlador del conversor

analógico a digital de alta velocidad del aparato y demás circuitería interna, como memoria,

buffers, entre otros.

Estos osciloscopios añaden prestaciones y facilidades al usuario imposibles de obtener con

circuitería analógica, como los siguientes:

-Medida automática de valores de pico, máximos y mínimos de señal. Verdadero valor eficaz.

-Medida de flancos de la señal y otros intervalos.

-Captura de transitorios.

-Cálculos avanzados, como la FFT para calcular el espectro de la señal. También sirve para

medir señales de tensión.

Fig. 7: Osciloscopio Analógico



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Generador de funciones

Un generador de funciones es un instrumento utilizado en electrónica para generar las

diferentes formas que una onda eléctrica puede adoptar, permitiendo modificarlas mediante

la atenuación o la introducción de ruido. Se usa en el desarrollo, prueba y reparación de

aparatos electrónicos

Existen dos tipos de generadores, los analógicos y los digitales. Los de tipo analógico generan

los tipos básicos de ondas eléctricas: sinusoidal, cuadrado y triangular, mientras que los

digitales pueden generar cualquier tipo de onda.

Los analógicos basan la producción de todos los tipos de ondas en la triangular. La onda

triangular se produce por la carga y descarga de un capacitor. Este cambio en la carga del

capacitor produce una variación ascendente y descendente del voltaje. A medida que el voltaje

alcanza sus valores máximo y mínimo, un comparador (dispositivo electrónico que compara

dos voltajes o corrientes, cambiando su salida para indicar cuál es mayor) revierte el proceso

de carga y descarga del capacitor. Este comparador permite también la generación de los

restantes tipos de ondas. Mediante la variación de la corriente y el tamaño del capacitor

pueden obtenerse diferentes frecuencias. Sin embargo los generadores digitales utilizan el DDS

Fig. 8: Osciloscopio Digital

Fig. 9: Conexión de un

Osciloscopio a un circuito.



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Universidad Fermín Toro Ingeniería Eléctrica Semestre 2014/04 Laboratorio de Circuitos 1 (Direct Digital Synthesis), un tipo de sintetizador de frecuencias, que permite la producción de

todo tipo de ondas.

Fig. 11: Un Generador de

funciones (derecha) conectado a

un osciloscopio (izquierda). El

osciloscopio esta midiendo la

señal del generador de

funciones.

Fig. 10: Un Generador de Señales



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Fuentes de tensión de Corriente Continua

Las fuentes de tensión de corriente continua son generadores de tensión que no cambia con el

tiempo, al opuesto de las fuentes de tensión alterna, la que si cambia en el tiempo. Entre sus

bornes proveen una diferencia de potencial constante.

Fig. 12: Una fuente de

tensión de corriente

continua y corriente

alterna. Los controles

para la fuente de tensión

de corriente continua

están a la izquierda.

(Volts y Amperes DC)

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