Mediciones eléctricas

Electrónica. Circuitos. Medir. Patrón. Diagramas: eléctricos, de circuito equivalente, de bloque. Tipos. Funcionamiento

  • Enviado por: Gabriel Gabriel Saul
  • Idioma: castellano
  • País: México México
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DIAGRAMAS ELÉCTRICOS.

Los diagramas se utilizan para construir una réplica de los circuitos reales y para ayudar a localizar fallas o mal funcionamiento en ellos. En circuitos complejos se pueden utilizar los diagramas para rastrear una señal a través de todo el circuito y resolver el problema con mucho menores dificultades.

En un esquema, cada elemento del circuito real se representa por medio de un símbolo patrón. De ser necesario el valor y el tipo de cada componente se incluye en el diagrama, los símbolos normalmente se dibujan de una forma tal que hace pensar en los componentes de una manera funcional. Pero el diagrama no muestra ni contiene información específica de cómo ni dónde los elementos están localizados en su presentación real, solo se muestran en un diagrama circuital de tal forma que sea fácil ver la función de ellos en el circuito.

DIAGRAMAS DE CIRCUITO EQUIVALENTE.

Un diagrama de circuito equivalente está muy relacionado con la idea de un modelo real .El modelo de un circuito real es un modelo matemático que se aproxima al verdadero comportamiento del circuito real. El diagrama de circuito equivalente se obtiene reemplazando en el diagrama esquemático los símbolos de cada componente por su circuito equivalente. Puesto que los modelos de los circuitos se desarrollan a partir de los cinco elementos ideales y de los símbolos extras que designan las condiciones ideales en un circuito, los diagramas de circuito equivalente también se construyen utilizando los símbolos para estos elementos ideales.

A continuación se muestran algunos pocos símbolos esquemáticos de algunos elementos junto con algunos posible modelos de circuito equivalente:

'Mediciones eléctricas'
Resistencia 'Mediciones eléctricas'

'Mediciones eléctricas'
Batería 'Mediciones eléctricas'

'Mediciones eléctricas'
Diodo 'Mediciones eléctricas'

'Mediciones eléctricas'
Transistor 'Mediciones eléctricas'

'Mediciones eléctricas'

Las ecuaciones que gobiernan el comportamiento de un circuito se pueden escribir a partir de su circuito equivalente puesto que está constituido por los elementos ideales los cuales obedecen relaciones matemáticas específicas. De esta forma, el circuito equivalente se utiliza para analizar el comportamiento de un circuito real de manera muy aproximada e incluso con las ecuaciones desarrolladas a partir del circuito equivalente se pueden predecir el comportamiento del circuito.

DIAGRAMAS DE BLOQUES.

Los diagramas de bloques se utilizan para ayudar a describir la operación global de instrumentos o sistemas de medición más bien complejos. Conjuntos de componentes o partes del sistema se representan como bloques de tal forma que la interrelación entre ellos se puede ver fácilmente. EJEMPLO:

En un diagrama de bloques nos permite rastrear fácilmente el camino de una señal a través de todo el sistema y además nos da una idea concisa y global de la operación y funcionamiento de él. Sin embargo no nos da información detallada acerca de los componentes, conexiones y alambrado.

UNIDADES Y PATRONES.

Medir significa encontrar una cantidad como múltiplo de alguna otra cantidad fija, esta cantidad fija se conoce como unidad. La medición por tanto requiere un sistema de unidades que sea preciso, seguro y fácil de utilizar . Para asegurar que en todo el mundo, se utilizan las mismas unidades para los mismos valores, es necesario tener unas definiciones estrictas de unidades y definir como se pueden realizar las calibraciones de los sistemas de medida. Tales referencias se conocen como patrones o estándares .

En las aplicaciones diarias, las medidas se realizan utilizando instrumentos de medida que han sido calibrados con patrones locales que a su vez han sido comparados con patrones situados en escalones más elevados que ........ y así se llega a los patrones nacionales que tienen que estar de acuerdo con las especificaciones internacionales. La calibración es un término que se utiliza para la comparación de un sistema de medida frente a los patrones, cuando el sistema está en un ambiente de concordancia con el que se ha definido para la realización del patrón.

UNIDADES.

En 1960 la Conférence Genérale des Poids et Mesures adoptó el Sistema Internacional de Unidades. Posteriores reuniones han modificado el sistema y han dispuesto siete unidades básicas: masa en kilogramos, longitud en metros, tiempo en segundos, corriente en amperios, temperatura en grados kelvin, intensidad luminosa en candelas y cantidad de sustancia en moles. De estas unidades básicas se derivan todas las demás.

Originalmente todas las unidades se basaban en patrones materiales , por ejemplo , la unidad de longitud estaba basada en una barra de longitud estándar frente a la cual se calibraban los otros patrones, sin embargo con excepción de la unidad de masa, las unidades se basan en la actualidad, en fenómenos físicos en lugar de patrones materiales. Así por ejemplo, la longitud se basa en la distancia recorrida por la luz durante un intervalo de tiempo.

Basar los patrones a fenómenos físicos posibilita a los laboratorios de cualquier lugar del mundo la calibración de sus instrumentos frente a otro patrón de medida sin posibilidad de cometer error alguno.

1.-Masa . El Kilogramo (Kg) se define como la masa de una aleación cilíndrica (90% Platino , 10% Iridio) de igual altura y diámetro , conservado en el International Bureau of Weights and Measures de Sévres, Francia, duplicados de este patrón se conservan en otros países.

2.-Longitud . El metro (m) se define como la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1 / 299 792 458 de un segundo. En efecto esta definición establece que la velocidad de la luz en el vació es de 299 792 458 metros por segundo.

3.-Tiempo . El segundo (s) se define como la duración de 9 192 631 770 periodos de oscilación de la radiación emitida por el átomo de Cesio-133 bajo unas condiciones de resonancia precisas.

4.-Corriente . El Amperio (A) se define como la corriente constante que, si se mantiene en dos conductores rectos y paralelos de longitud infinita, de sección despreciable y situados a una distancia entre ellos de un metro en el vació, se produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10 e -7 Newton por metro de longitud.

5.-Temperatura . El Kelvin (K) se define como la temperatura a la que el agua líquida, sólida y en forma de vapor están en equilibrio (se le conoce como punto triple) y es de 273 16 K.

6.-Intensidad luminosa . La candela (cd) se define como la intensidad luminosa en una sección dada, de una fuente específica que emite radiación monocromática de frecuencia 540 x10e12 Hz y que tiene una intensidad radiante de 1 / 683 Watts por estereorradián (unidad de ángulo sólido).

7.-Cantidad de sustancia . El mol (mol) se define como la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0.012 Kg de un isótopo de Carbono-12.

PATRONES ELÉCTRICOS.

La unidad básica es el amperio y se define en términos de la fuerza entre dos conductores por los que circula corriente.

Algunas unidades derivadas:

Magnitud

Nombre de la unidad

Unidades mecánicas

Velocidad angular

Frecuencia

Potencia

Unidades eléctricas

Capacitancia

Conductancia

Carga eléctrica

Intensidad de campo eléctrico

Potencial eléctrico

Resistencia

Unidades magnéticas

Inductancia

Intensidad de campo magnético

Flujo magnético

Densidad de flujo magnético

radian/segundo

Hertz (Hz)

Watts (W)

Faradio (F)

Siemens (S) , (e-1 ó 1/)

Coulombio (C)

Voltio / metro

Voltio (V)

Ohmio ()

Henrio (H)

amperio / metro

weber (Wb)

tesla (T)

LA RESISTENCIA PATRÓN.

Las resistencias patrón se utilizan como patrones primarios nacionales para resistencia. Son resistencias de hilo, en las que el material utilizado para este hilo y los métodos usados para montar el hilo están especialmente elegidos para asegurar la estabilidad. Las resistencias están sumergidas en aceite. Tienen una estabilidad del orden de una parte en 10 e7 por año.

Los valores absolutos de las resistencias patrón se controlan mediante la inductancia de Campbell, la cual tiene una inductancia mutua que se puede determinar mediante medidas geométricas de las bobinas de la inductancia. Se puede utilizar un puente para determinar el valor de la resistencia patrón en función de la inductancia mutua. Otra forma de puente puede también ser utilizada para determinar el valor de la resistencia en función de la capacidad de un condensador estándar .

Los condensadores patrón como patrones primarios se fabrican mediante múltiples placas intercaladas suspendidas en un dieléctrico gaseoso. Los condensadores de plata-mica tienden a ser utilizados como patrones secundarios.

REFERIBILIDAD.

Los patrones mantenidos por los laboratorios nacionales por ejemplo el National Physical Laboratory en Gran Bretaña y el National Bureau of Standards en los Estados unidos se conocen como patrones primarios. Se utilizan para calibrar los patrones de referencia de otros laboratorios: esta segunda línea de patrones se conoce como patrones secundarios y se utilizan para la calibración para la industria , en los centros de calibración. En una compañía deberá haber algunos patrones calibrados llamados patrones de trabajo, mantenidos para comprobar la calibración de la instrumentación de uso diario.

Referibilidad o correlación que aseguraría que un instrumento ha realizado todos los pasos para garantizar que las medidas sean correctas:

Cuando un patrón ha sido calibrado por un laboratorio autorizado se proporciona un certificado de calibración que incluye:

1.-La identificación del equipo calibrado

2.-Los resultados de la calibración

3.-La precisión de las resultados

4.-Cualquier limitación en la utilización del equipo que se obtenga de la calibración

5.- La autoridad que proporciona el certificado.

MEDIR .

Medir significa comparar una magnitud de valor desconocido con una determinada unidad de medida previamente elegida.

El proceso de medición generalmente requiere el uso de un instrumento como medio físico para determinar la magnitud de una variable.

El procedimiento de medición puede ser llevado a cabo por comparación directa con la unidad de medida o por medio de un instrumento graduado previamente con los patrones correspondientes de manera que una escala nos indica el valor buscado.

Las mediciones con patrones se emplean preferentemente en los laboratorios y las unidades de medida empleadas son adoptadas internacionalmente.

ERRORES EN LAS MEDICIONES.

ERROR.- Es la desviación a partir del valor real de la variable medida.

Todo instrumento de medida presenta un error o inexactitud en los resultados los cuales son inherentes a lo siguiente:

1.- Construcción

2.-Ajuste durante su contraste. (Relación que existe entre el instrumento en uso respecto a su instrumento patrón).

Una forma matemática de estimar el error es utilizar el concepto de error absoluto que se puede cuantificar como sigue:

Error absoluto:

 = i - r

donde:  = error absoluto

i= valor dado por el instrumento

r= valor real (se presume que los valores del instrumento son reales, sin error)

El error puede ser positivo o negativo.

El proceso de medición generalmente requiere el uso de un instrumento como medio físico para determinar la magnitud de una variable. Los instrumentos constituyen una extensión de las facultades humanas y en muchos casos permiten a las personas determinar el valor de una cantidad desconocida la cual no podría medirse utilizando únicamente las facultades sensoriales. Por lo tanto:

Instrumento.- se puede definir como el dispositivo para determinar el valor o la magnitud de una cantidad o variable

Exactitud.-Aproximación con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la variable medida.

Precisión.-Medida de la reproducibilidad de las mediciones; esto es, dado el valor fijo de una variable la precisión es una medida del grado con el cual las mediciones sucesivas difieren una de otra.

Sensibilidad.- Relación de la señal de salida o respuesta del instrumento respecto al cambio de la entrada o variable medida.

Resolución.- Cambio más pequeño en el valor medido al cual responde el instrumento.

Error.-Desviación a partir del valor real de la variable medida.

Algunas técnicas para minimizar los efectos de los errores:

1.-Realizar una serie de ensayos y no confiar en una sola observación.

2.-Alternar el uso de diferentes instrumentos de medición en el mismo experimento.

La precisión de las lecturas está compuesta por dos características Conformidad y el Número de cifras significativas con las cuales se puede realizar la medición, aunque la conformidad de una medición es necesaria, no es suficiente en cuanto a precisión por la falta de cifras significativas. De modo semejante la precisión es una condición necesaria pero no suficiente para la exactitud.

CIFRAS SIGNIFICATIVAS .

Una indicación de lo preciso de las mediciones se obtiene a partir del número de cifras significativas con las cuales se expresan los resultados. Estas cifras proporcionan información real relativa a la magnitud y a la precisión de las mediciones de una cantidad. El aumento de la cantidad de cifras significativas incrementa la precisión de una medición.

ALIMENTACIÓN

3 FASES DE CA

RECTIFICADOR TRIFÁSICO CA A CD

CONTROL DE DISPARO DE SCR

SALIDA DE CD VARIABLE

MOTOR DE CD , DE VELOCIDAD VARIABLE

RETROALIMENTACIÓN TACOMÉTRICA, AUTORREGULACIÓN DE VELOCIDAD

Patrón absoluto de referencia, acordado internacionalmente

Patrón secundario, Laboratorios de patrones

Patrón primario , Organización nacional de normalización

Patrón de trabajo, Laboratorio de instrumentos de la Empresa

Instrumentos de trabajo