Instrumentación electrónica y medidas básicas

Electrónica. Multímetro. Resistencias. Tensiones. Osciloscopio. Frecuencímetro

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ELECTRÓNICA ANALÓGICA

PRÁCTICA 1

INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA Y MEDIDAS BÁSICAS

1.1. Uso del multímetro

Medida de resistencias

1.1.1. El valor “nominal” de toda resistencia corresponde al valor representado en el código de colores que lleven impreso. No obstante, existe una tolerancia, también representada en el código de colores, que hace que el valor real raramente coincida con el valor nominal leído en el código. A efectos de afinar los cálculos de tensiones y corrientes de los apartados siguientes, medir el valor real de las tres resistencias que utilizaremos en esta práctica, mediante el múltímetro seleccionado en modo “óhmetro”. A partir de los valores nominales y los reales, calcular la desviación y compararla con la tolerancia de las resistencias.

Medida de tensiones y corrientes continuas (DC)

1.1.2. Montar el circuito cuyo esquema se ilustra en la figura P1.1. Las conexiones sobre la “board” de prototipos se ilustran de forma detallada en la figura P1.2.

a) Con la tensión continua de 4,5 V seleccionada en la fuente variable de tensión, confirmar, mediante el multímetro seleccionado en modo “voltímetro”, que la tensión entre los extremos del circuito (entre los puntos A y B), es un valor cercano a 4,5 V.

b) A continuación, medir la tensión entre el punto de conexión de las resistencias (punto C) y el terminal negativo de la fuente, que tomaremos como referencia (punto B).

c) A partir de la diferencia de tensión entre los extremos de la resistencia de 2,2 K (tensión medida en C tomando el punto B como referencia de tensión), medir de forma indirecta la corriente que circula por esta malla, como el cociente entre dicha diferencia de tensión y el valor “real” de dicha resistencia.

d) Con este valor de corriente medido de forma indirecta, determinar la resistencia equivalente de la asociación en serie de las dos resistencias, dividiendo el valor de la tensión total (medida en el punto A) por dicho valor de corriente. Comparar el valor así

determinado con el que resulta de aplicar la fórmula de la resistencia equivalente a la serie de dos resistencias, que es simplemente la suma de ambas.

Hemos tomado como valor de la R2,2k el indicado por el multímetro: 2182 W

  • Colocar una segunda resistencia de 2,2 K, en paralelo con la primera de ese valor, según el esquema ilustrado en la figura P1.3, cuyas conexiones en la board se detallan en P1.4.

  • a) Repetir las medidas de tensión y corriente del apartado anterior. Ahora, la medida de corriente la efectuaremos midiendo la diferencia de tensión entre los puntos A y C, y dividiendo dicha diferencia entre el valor real de la resistencia de 470  nominales. A la resistencia equivalente de toda la malla la llamamos ahora Req1.

  • A partir del valor de tensión en C y de la corriente medida indirectamente, determinar el valor de la resistencia equivalente al paralelo de las dos resistencias nominales de 2,2K. Comprobar que todo funciona como si el paralelo de las dos resistencias equivaliera a una única resistencia cuyo valor se calcula según la expresión:

  • Req2= (R2,2K × R2,2K) / (R2,2K + R2,2K) = R2,2K / 2

    Hemos tomado como valor de la R470 el indicado por el multímetro: 465 W

    1.2. Uso del osciloscopio

    Manejo del osciloscopio y el frecuencímetro

  • Conectar directamente, mediante una sonda coaxial, la salida del generador de formas de onda al canal 1 del osciloscopio.

  • Seleccionando la señal senoidal en el generador de formas de onda, proporcionar ondas de diferentes amplitudes y frecuencias, y medirlas con el osciloscopio. Para estas medidas, utilizar los cursores horizontales y verticales, estableciendo las escalas apropiadas del amplificador vertical y la base de tiempos del osciloscopio. Comprobar los valores de frecuencias proporcionados por el generador de funciones con los obtenidos de las medidas en el osciloscopio.

  • Conectar con la misma sonda coaxial el generador de funciones y el contador universal (frecuencímetro). Ensayar diferentes amplitudes del generador de formas de onda y verificar la corrección de las medidas ofrecidas por el frecuencímetro.

  • Medidas de tensiones y corrientes de señales

  • Utilizando como referencia el circuito de la figura P1.1, aplicarle una señal senoidal de 3,5 V de amplitud y 4,7 KHz de frecuencia, según las conexiones detalladas en la figura P1.5.

  • Medir con los dos canales del osciloscopio, de la forma indicada en dicha figura, haciendo entrar por el canal 1 la señal procedente del generador de funciones, y por el canal 2 la señal medida en el punto de conexión de las resistencias. Anotar el valor de amplitud de la onda (mitad de la tensión de pico a pico) en este último punto.

  • Comprobar que la amplitud de tensión medida corresponde a la de un partidor de la tensión de entrada construido con las dos resistencias.

  • Si el desfase entre dos señales de la misma frecuencia se manifiesta como una separación “lateral” (temporal) de las ondas, contestar a la siguiente cuestión: ¿existe desfase entre la señal seno de entrada y la señal en el punto medio?

  • A partir de la onda senoidal proporcionada por el generador de funciones:

  • Determinar el valor eficaz de esta onda a partir de la expresión aplicable a las ondas senoidales. Medir dicho valor de tensión eficaz con el multímetro seleccionado como voltímetro y en modo AC. ¿Coinciden ambos valores?

  • Bajar la frecuencia de la señal hasta los 50 Hz, y repetir el cálculo de la tensión eficaz a partir de la medida de amplitud en el osciloscopio, y su medida a través del multímetro. Constatar la coincidencia de los valores.

  • Repetir el cálculo de la tensión eficaz y la medida con multímetro para una onda triangular de entrada de 2V de tensión pico a pico y 50 Hz de frecuencia.

  • Tensión eficaz onda seno de 4,7 KHz (calculada)

    Tensión eficaz onda seno de 4,7 KHz (medida multímetro)

    Tensión eficaz onda seno de 50 Hz (calculada)

    Tensión eficaz onda seno de 50 Hz (multímetro)

    Vef = 2,56

    Vef = 2,52

    Tensión eficaz onda triangular de 50 Hz (calculada)

    Tensión eficaz onda triangular de 50 Hz (medida multímetro)

    Vef = 2,052

  • Determinar la potencia total promedio (valor eficaz) disipada en las dos resistencias del circuito detallado en la figura P1.5, utilizando como entrada la onda senoidal del apartado 1.2.2. Para ello determinar la corriente eficaz que circula por la malla, de manera indirecta, a partir del valor de amplitud de la señal de tensión medida en la conexión entre las dos resistencias (canal 2 del osciloscopio). Para el cálculo de la potencia, entonces, utilizar la expresión:

  • APÉNDICE

    CÓDIGO DE COLORES DE LAS RESISTENCIAS

    ELECTRÓNICA ANALÓGICA

    Práctica 1 Instrumentación Electrónica y Medidas Básicas

    Página 7 de 7

    470 

    Figura P1.1

    Figura P1.2

    C

    B

    A

    Instrumentación electrónica y medidas básicas

    Figura P1.5

    Instrumentación electrónica y medidas básicas

    C

    B

    A

    +

    V

    2,2 K

    2,2 K

    +

    V

    2,2 K

    470 

    Figura P1.3

    Figura P1.4