Ensayos de circuitos con Errores de carga y errores de inserción

Experiencia Laboratorio. Medidas eléctricas. Instrumentos. Errores

  • Enviado por: Luciano Acosta
  • Idioma: castellano
  • País: Argentina Argentina
  • 8 páginas
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Curso: 3° 7°

Fecha de Realización: 17/04/2009

Fecha de Entrega: 21/04/2009

NOTA:

Ensayos de circuitos con Errores de carga y errores de inserción

Instrumentos que utilizamos para la práctica de errores por carga y por inserción:

Fuente de poder con autotransformador Variac Marca Bin Modelo 1408

Instrumento de Medición Testers SIMPSOM, Tester Digital.

Décadas GENERAL RADIO (made in USA)

Reóstatos BIM 100 ohm 1,6 A (Ind Argentina)

Resistencias Variables (serie de 5,7) Mohm

EXPERIENCIA DE LABORATORIO

ERROR POR CARGA

Nos Disponemos a demostrar cómo se produce el error por carga. Para esto debemos conectar un circuito serie con las 2 décadas como la carga.

Primero utilizaremos el tester Simpson en el rango de 10 v para poder calibrar la tensión que la fuente Bin nos suministrara hasta obtener la deseada, o sea, 4 voltios.

Luego armamos el circuito serie que consta de las 2 décadas y la fuente. Las décadas están calibradas en 999999 cada una, aproximadamente 1Mohm, y dado que disponemos de 2, la resistencia total será de aproximadamente 2 Mohm.

Ya con la fuente en 4 voltios y las resistencias conectadas respetando colores de los cables para su mejor aplicación práctica el circuito quedaría de la siguiente manera:

Calculamos que por estar en serie a cada resistencia se le aplica una tensión de 2 voltios, pero ahora proseguiremos a demostrar el error por carga.

Al agregar un tester Simpson en paralelo con cualquiera de las 2 décadas estaremos añadiendo al circuito la alta resistencia del tester funcionando como voltímetro y al hacer esto la tensión cae.

El circuito resultante de la figura de abajo indica el circuito resultante y la respectiva medida del tester, que si fuera ideal y tuviera resistencia interna infinita la medida debería indicar 2 voltios pero al contrario ya que no es ideal su alta resistencia interna interfiere en la medida al colocarla en paralelo, y al hacer esto la resistencia resultante es menor que la menor de las resistencia del paralelo y la caída es menor, en este caso 0,2 voltios.

Luego desconectaremos el tester Simpson y lo colocamos en paralelo con la otra década y el resultado es el mismo, 0,2 voltios en vez de los esperado 2 voltios. Esto demuestra cómo afecta la resistencia interna del aparato a la medición, llamado error por carga dado que le estamos agregando a la resistencia otra carga que es la resistencia interna del tester.

Luego, para solucionar este problema debemos equiparar las cargas en las ramas así el error por cargar es 0 cero. Para esto colocaremos ambos Testers cada uno con una década en paralelo, así veremos que ahora el error por carga es 0 cero y que la medida es la correcta, 2 voltios.

El circuito resultante es el siguiente con su correspondiente lectura en cada tester Simpson:

Realizamos la misma experiencia para las resistencias en serie de 5,7Mohm y el resultado es el mismo, la tensión es distinta en cada paralelo si no se igualan las caídas al poner los 2 Testers Simpson en paralelo con cada una de las resistencias.

Pero existe otra forma de evitar el error por carga y es usando resistencias de bajo valor óhmico.

Para este ensayo utilizaremos 2 reóstatos de 100 ohm 1,6 Amper cada uno.

Verificamos que al ser la resistencia muy pequeña en comparación con la resistencia interna del tester el error por carga se vuelve casi nulo.

Para esto utilizamos reóstatos de muy baja resistencia, 100 ohm máximo.

(Esquema eléctrico del reóstato)

Si tomamos entre A-B la resistencia será máxima, mientras que entre C-B la resistencia aumentara mientras más cerca este C de A, y por el contrario entre A-C la resistencia disminuirá mientras más cerca de A este.

Por eso tenemos que: entre A-B la resistencia es fija y máxima, o sea, 100 ohm mientras que entre A-C y A-B la resistencia será mayor o menor según en qué sentido movamos el cursor,

A continuación armamos el circuito serie con, ahora, los reóstatos. Para esto tomamos entre puntos A-B en los 2 reóstatos. El circuito final quedaría así:

Al ser, el circuito, de baja resistencia, el error de carga será nulo dado que las caídas no se verán afectadas por la resistencia en paralelo del tester (alta resistencia). Conectamos el tester en paralelo con R2.

El circuito final nos queda como indica el dibujo de abajo, sin error de carga:

El voltímetro indica la lectura correcta: 2 volt, error de carga 0 cero.

Recordar que mientras más alto sea la resistencia del circuito, será MAYOR el error de carga y mientras menor sea la resistencia el error será MENOR

ERROR DE INSERCIÓN

Ahora proseguimos a demostrar el error por inserción que se provoca cuando intercalamos un amperímetro en un circuito afectando a la medida esperada según la ley de ohm.

Para esto utilizaremos la serie de resistencias variables de 5,7 Mohm, ahora utilizaremos un voltaje mayor al anteriormente usado. Para eso utilizamos el tester digital para calibrar la tensión de la fuente BIN a 60 voltios.

A continuación, armamos el circuito serie con el amperímetro. Pero dado que la resistencia es alta y la tensión es de 60 voltios, podemos decir que la corriente que circulara será del orden de los 10 mA. Por lo que colocamos el Tester Simpson en el rango de micro amperímetro, pero al hacer esto debemos cambiar una de sus conexiones para poder utilizarlo para este fin. Entonces cambiaremos la punta roja (positivo) de lugar y la colocaremos en su correspondiente borne: 50mA 240MV

Ahora completaremos el circuito serie colocando el amperímetro en serie en la salida de la fuente. De este modo:

Ya colocado el amperímetro y encendida la fuente comprobamos que la medida del amperímetro es la esperada por ley de ohm.

A continuación reemplazaremos la serie de 5,7 Mohm por 2 reóstatos de 100ohm cada uno y veremos cómo se comporta el circuito en este caso

Pero ya que la tensión es demasiada y la corriente podría quemar el Tester, cambiaremos la tensión que suministra la fuente Bin de 60v a 10v CC

Colocaremos los reóstatos en su lugar ahora con una tensión diferente, esperando por ley de ohm los 50 mA.

Dado que la resistencia total del circuito se ve afectada por la Ri del amperímetro, el resultado no es el deseado, sino que es menor a 50 mA.

Hemos demostrado el error por inserción

Breve explicación: Si a una alta resistencia del orden de 2Mohm se sumamos en serie la Ri del amperímetro (pequeña) el error por inserción cometido es menor dado que el circuito resultante no se ve afectado por la Ri añadida. Pero por el contrario si en un circuito del orden de los 200 ohm le añadimos los aproximados 100 ohm de Ri la suma se ve afectada, en este caso dicho, un 50% lo que cambiaria, por ley de ohm la corriente final y por lo tanto la medida por el amperímetro.

Por lo tanto si se desea anual el error de carga se debe considerar que la Ri del amperímetro no afecte a la resistencia total del circuito. Ya que mientras menor la resistencia MAYOR el error por inserción y a mayor resistencia MENOR el error.

Fuente BIN

4 Volt

R1

R2

Fuente BIN

4 Volt

R1

R2

V=0,2 volt

R2

R1

V= 2volt

V= 2volt

Fuente BIN

4 Volt

V

A

R

I

A

B

L

E

A

B

Cursor C

100 ohm

100 ohm

R1=100 ohm

R2=100 ohm

E = 4 volt

E = 4 volt

R2=100 ohm

R1=100 ohm

Debemos colocar el cable rojo en este borne, así podemos ya utilizarlo de micro-amperímetro

mA = 10,50 mA

RT= 5,7 ohm

E = 60 volt

mA = 10,50 mA

RT= 200ohm

E = 60 volt

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