Recent Changes

Friday, July 16

  1. page Unidad 9 edited Osciladores a Cristal Introducción Las sales de Rochelle tienen la mayor actividad piezoeléctric…
    Osciladores a Cristal
    Introducción
    Las sales de Rochelle tienen la mayor actividad piezoeléctrica. Con una tensión alterna dada, vibran más que el cuarzo o la turmalina.
    Mecánicamente, son las más débiles porque se quiebran muy fácilmente. Estas sales se han empleado para hacer micrófonos, agujas fonocaptoras, audífonos y altavoces.
    La turmalina muestra actividad piezoeléctrica mínima, pero es la más resistente de las tres. Es también la más cara. Ocasionalmente se usa en frecuencias muy altas. El cuarzo ocupa un lugar intermedio entre la actividad piezoeléctrica de las sales de Rochelle y la dureza de la turmalina. Debido a su coste y su disponibilidad en la naturaleza, se utiliza ampliamente para hacer osciladores de RF y filtros.
    El cristal de cuarzo es utilizado como componente de control de la frecuencia de circuitos osciladores convirtiendo las vibraciones mecánicas en voltajes eléctricos a una frecuencia específica.
    Esto ocurre debido al efecto "piezoeléctrico". La piezo-electricidad es electricidad en las caras opuestas creada por una presión mecánica. De una manera similar, una tensión aplicada en las caras del cristal origina una distorsión mecánica en su superficie. Una tensión alterna produce vibraciones mecánicas cuya frecuencia natural es muy estable, su amplitud tomará valores extremos para ciertas frecuencias.
    La frecuencia depende de la naturaleza y tallado del cristal, La siguiente figura muestra la ubicación de elementos específicos dentro de una piedra de cuarzo.
    {http://www.unicrom.com/IMAGENES/Cristal%20Cuarzo.gif}
    De los cortes que se pueden hacer, el corte "AT" es el más popular y es fabricado hasta frecuencias relativamente altas, mostrando una excelente estabilidad de frecuencia frente a las variaciones de la temperatura.
    Por las propiedades mecánicas, eléctricas, y químicas, el cuarzo es el material más apropiado para fabricar dispositivos con frecuencia bien controlada. Por ejemplo en dispositivos que funcionan a altas velocidades, en donde una pequeña variación en la frecuencia pudiera provocar un desfasamiento de la información a procesar.
    El cristal de cuarzo ha sido utilizado por el humano por más de 100.000 años, El cuarzo está reconocido por su habilidad para producir impulsos eléctricos, Esta electricidad o impulso eléctrico que el cuarzo genera es un recurso muy importante en la tecnología actual. Sonar, computadoras, relojes, aparatos eléctricos, radios y más, utilizan éste increíble recurso de energía del cuarzo, que selecciona y separa una determinada vibración para que pueda ser usada sin la interferencia de otras.
    El cristal de cuarzo
    Amplifica: El sonido en micrófonos, bocinas y otras formas de audio y video.
    Transmite: Todo el espectrum de la luz en lentes ópticos y prismas.
    Diagnóstica: Médicamente en microscopios y equipo de ultrasonido.
    Enfoca: La energía en la tecnología del rayo láser utilizado para medir la distancia de los planetas, quemar a través de un muro de acero, para efectuar micro cirugías delicadas.
    Comunica: Las ondas de frecuencia en todos los rayos y estaciones transmisoras de T.V.
    Sincroniza: Con precisión el impulso del tiempo en los relojes a través de sus patrones vibratorios.
    Circuito equivalente y frecuencia resonante
    Marco teórico: Un oscilador a cristal es básicamente un oscilador de circuito sintonizado que usa un oscilador de cristal piezoeléctrico como circuito tanque resonante.
    La analogía con los circuitos RLC se hace inevitable (aunque frente a esta comparación, el cristal piezoeléctrico presenta mayor estabilidad de frecuencia, es decir, un pico de resonancia más estrecho que el que podríamos obtener empleando componentes electrónicos comunes).
    Si bien el modelo del circuitos RLC Serie surge a priori como el indicado para describir el fenómeno, algunas consideraciones acerca del montaje experimental dan lugar a otro modelo algo similar, el de un circuito RLC montado en Paralelo con un capacitor. Tal como se muestra a continuación:
    {http://www.unicrom.com/imagenes/Cristal_CircuitoEquivalente.gif}
    Cuando el cristal no está vibrando, es equivalente a una capacidad Cp por estar compuesto de dos placas de metal separadas por un dieléctrico. Cp, recibe el nombre de capacidad del encapsulado.
    La inductancia L1 y la capacitancia Cs representan los equivalentes eléctricos de la masa y el comportamiento del cristal, mientras que la resistencia R es un equivalente eléctrico de la fricción interna de la estructura del cristal. La capacitancia en paralelo Cp representa la capacitancia debida al montaje mecánico del cristal. Debido a que las perdidas del cristal, representadas por R, son pequeñas, el Q (factor de calidad) equivalente del cristal es alto, por lo general de 20,000. Se pueden lograr valores de Q de casi 10^6 usando cristales.
    El circuito eléctrico equivalente mostrado anteriormente, puede tener dos frecuencias resonantes. Una condición resonante sucede cuando las reactancias de la rama serie RLC son iguales (y opuestas).
    Para esta condición, la impedancia resonante en serie es muy baja (igual a R). La otra condición resonante sucede a una frecuencia mas alta, cuando la reactancia de la rama resonante serie es igual a la reactancia del condensador Cp. Esta es una resonancia paralela o condición antiresonante del cristal. A dicha frecuencia, el cristal proporciona una impedancia muy alta al circuito externo. En la siguiente figura se muestra la impedancia del cristal en función de la frecuencia del cristal. Para usar adecuadamente el cristal, debe estar conectado en un circuito que seleccione la baja impedancia en el modo de operación resonante en serie o alta impedancia en el modo de operación antiresonante.
    {http://www.unicrom.com/IMAGENES/ImpedanciaCristal.gif}
    Factor de calidad Q, curva de reactancia, frecuencia de resonancia serie y paralelo
    Factor de Calidad (Q)
    El factor de calidad (Q) es una medida de la eficiencia de la oscilación. La máxima estabilidad obtenible de un cristal depende del valor de "Q". En la figura de la impedancia del cristal, la separación entre las frecuencias serie y paralelo se llama ancho de banda.
    Cuanto más pequeño el ancho de banda mayor es el "Q". Cambios en la reactancia del circuito externo tienen menos efecto en un cristal de alto "Q" por lo tanto la frecuencia es en definitiva más estable.
    A continuación se muestra la curva de reactancia del circuito equivalente para un cristal de cuarzo.
    {http://www.unicrom.com/IMAGENES/FactorCalidad1.gif}
    {http://www.unicrom.com/IMAGENES/FactorCalidad2.gif}
    {http://www.unicrom.com/IMAGENES/FactorCalidad3.gif}
    La frecuencia de resonancia en serie esta dada por:
    {http://www.unicrom.com/IMAGENES/FormulaResonancia1.gif}
    Y la frecuenta de resonancia en paralelo esta dada por:
    {http://www.unicrom.com/IMAGENES/FormulaResonancia2.gif}
    Donde C es igual a la combinación en paralelo de Cs con Cp.
    Estabilidad, envejecimiento, tolerancia en frecuencia, potencia de trabajo, frecuencia fundamental y de sobretono
    Estabilidad del cristal
    La frecuencia de un oscilador tiende a cambiar ligeramente con el tiempo. Esta deriva se debe a la temperatura, el envejecimiento y otras causas.
    En un oscilador de cristal, la deriva de la frecuencia con el tiempo es muy pequeña, generalmente menor que 1 ppm (parte por millón) o 0,0001 por 100 por día.
    Una estabilidad como esta es importante en relojes electrónicos debido a que utilizan osciladores de cristal de cuarzo como dispositivo básico de temporizador.
    Al utilizar osciladores de cristal en hornos de temperatura controlada, los osciladores tienen una deriva de frecuencia menor que 1 parte por 10 a la 10 por día. Una estabilidad como ésta es necesaria en estándares de frecuencia y de tiempo. Para tener una idea de tu precisión de 1 parte por 10 a la 10 recordemos que un reloj con esta deriva tardaría 300 años en adelantarse o retrasarse un segundo.
    Envejecimiento
    El envejecimiento se refiere a los cambios acumulativos en la frecuencia del cristal con el transcurrir del tiempo. Los factores que intervienen son: exceso en la potencia disipada, efectos térmicos, fatiga en los alambres de armado y pérdidas en la elasticidad del cristal.
    El diseño de circuitos considerando bajas temperaturas ambientales y mínimas potencias en el cristal reducirán el envejecimiento.
    Tolerancia en la frecuencia
    La tolerancia en la frecuencia se refiere a la máxima desviación permitida y se expresa en partes por millón (PPM) para una temperatura especificada, usualmente 25° C.
    Potencia de trabajo (Drive Level)
    Es la potencia disipada por el cristal. Está normalmente especificada en micro o milivatios, siendo un valor típico 100 microvatios.
    Frecuencia Fundamental vs. Frecuencia de Sobretono: Esto es de importancia cuando se especifica un cristal. Cuando se incrementa la frecuencia solicitada, el espesor del cuerpo del cristal disminuye y por supuesto existe un límite en el proceso de fabricación.
    Alrededor de 30MHz, el espesor de la placa del cristal comienza a ser muy delgada.
    Debido a que el corte "AT" resonará a números enteros impares múltiplos de de la frecuencia fundamental, es necesario especificar el orden del sobre tono deseado para cristales de altas frecuencias.
    Oscilador discreto de Pierce
    Circuitos de oscilador de cristal
    Aunque hay muchas configuraciones distintas para los osciladores utilizando cristales, las más comunes son el discreto y el Pierce de circuitos integrados y el medio puente de RLC. Cuando necesite muy buena estabilidad en la frecuencia y circuitos razonablemente sencillos, el Pierce discreto es una buena opción.
    Cuando su principal preocupación es el bajo costo y la capacidad de una interfase digital sencilla, será suficiente con un oscilador Pierce utilizando IC. Sin embargo, para la mejor estabilidad de la frecuencia, el medio puente RLC es la mejor opción.
    Oscilador discreto de Pierce
    El oscilador de cristal discreto de Pierce cuenta con muchas ventajas.
    Su frecuencia de operación abarca todo el rango del cristal fundamental completo (desde 1 kHz a aproximadamente 30 MHz) Utiliza circuitos relativamente sencillos que requieren de pocos componentes (la mayoría de las versiones de frecuencia media necesitan solamente un transistor) El diseño del oscilador Pierce desarrolla una alta potencia de la señal de salida mientras que disipan poca potencia en el mismo cristal.
    Por último, la estabilidad de frecuencia de corto plazo en el oscilador de cristal Pierce es excelente (esto se debe a que en el circuito de entrada de carga Q es casi tan alta como la Q interna del cristal) La única desventaja del oscilador Pierce es que requiere de un amplificador de alta ganancia (aproximadamente 70) En consecuencia, tiene que utilizarse un solo transistor de alta ganancia o hasta un amplificador de etapas múltiples.
    {http://www.unicrom.com/imagenes/OscPierceDiscreto.gif}
    La figura muestra un circuito para un oscilador discreto de Pierce de 1 MHz. Q1 proporciona toda la ganancia necesaria para que ocurran oscilaciones autosuficientes. R1 y C1 proporcionan un atraso en fase de 65° a la señal de retroalimentación.
    La impedancia del cristal es básicamente resistiva con un pequeño componente inductivo.
    Esta impedancia combinada con la reactancia de C2 proporciona los 115° adicionales de atraso en fase.
    El transistor invierte la señal (cambio de fase de 180°), proporcionándole al circuito los 360° necesarios para el cambio de fase total.
    Debido a que la carga del cristal es principalmente no resistiva (en su mayor parte la combinación en serie de C1 y C2), este tipo de oscilador proporciona muy buena estabilidad en frecuencia a corto plazo.
    Desdichadamente, C1 y C2 introducen pérdidas sustanciales y, por consecuencia, el transistor tiene que tener una ganancia de voltaje relativamente alta; ésta es una obvia desventaja.
    Oscilador Pierce con circuitos integrados
    Oscilador Pierce con circuitos integrados
    La siguiente figura muestra un oscilador de cristal Pierce utilizando circuitos integrados (IC).
    Aunque proporciona menos estabilidad de frecuencia, se puede implantar utilizando un diseño digital sencillo de IC y reduce sustancialmente el costo sobre los diseños discretos convencionales.
    Para asegurar que empiecen las oscilaciones, se invierte la entrada y salida del amplificador A1 para una operación de clase A. A2 convierte la salida de A1 a una oscilación completa del punto de corte a saturación, reduciendo los tiempos de crecimiento y descarga así como el búfer de la salida de A1.
    La resistencia de salida de A1 se combina con el capacitor C1 para proporcionar el atraso de fase necesario de RC. Las versiones de CMOS (semiconductor metálico-óxido complementario) operan hasta aproximadamente 2 MHz, y las versiones de ECL (lógica acoplada al emisor) operan hasta 20 MHz.
    {http://www.unicrom.com/imagenes/OscPierceCI.gif}
    Oscilador de cristal resonante en serie y paralelo
    Oscilador de cristal resonante en serie: Un cristal excitado en modo resonancia en serie debe ser conectado a la realimentación del circuito en configuración serie.
    En esta configuración su impedancia más baja se produce para Ws, y de esta manera, el factor de realimentación es mayor.
    Las figuras presentan dos osciladores con estructura resonante en serie. Como resultado, la frecuencia de oscilación del circuito es estable e insensible a variaciones de los parámetros del circuito.
    {http://www.unicrom.com/imagenes/OscCristResSer1.gif} {http://www.unicrom.com/imagenes/OscCristResSer2.gif}
    Oscilador de cristal resonante en paralelo
    Un cristal excitado en modo resonancia en paralelo tiene máxima impedancia a la frecuencia Wp. El cristal de la figura mostrada a continuación en el lado izquierdo actúa como un elemento inductor en un oscilador modificado Colpitts cuya tensión de salida esta acoplada al emisor a través de C1 y C2.
    El oscilador controlado por cristal Miller de la figura a continuación a la derecha utiliza un circuito LC sintonizado de salida. La máxima tensión de puerta del JFET se produce a la frecuencia Wp del cristal.
    {http://www.unicrom.com/imagenes/OscCristResPar1.gif} {http://www.unicrom.com/imagenes/OscCristResPar2.gif}
    Osciladores para microcontroladores o microprocesadores y tipo XT
    Osciladores para microprocesa- dores o microcontroladores
    Todo microprocesador o microcontrolador requiere de un circuito que le indique a que velocidad debe trabajar. Este circuito es conocido como un oscilador de frecuencia.
    En el caso del microcontrolador PIC16F84 el pin 15 y el pin 16 son utilizados para introducir la frecuencia de reloj.
    Existen microcontroladores que tienen su oscilador internamente y no requieren de pequeños circuitos electrónicos externos. El microcontrolador PIC16F84 requiere de un circuito externo de oscilación o generador de pulsos de reloj. La frecuencia de reloj máxima es de 20 Mhz.
    Algunos osciladores son:
    Oscilador tipo "XT" (XTal) para frecuencias no mayores de 4 Mhz.:
    En la imagen siguiente figura se puede observar la configuración del circuito.
    {http://www.unicrom.com/imagenes/OscCrisXT.gif}
    La condición básica importante para que este oscilador funcione es que los condensadores C1 y C2 deberán ser iguales.
    A continuación se detallan algunos valores:
    {http://i43.tinypic.com/212amjc.jpg}
    Frec.de Osc. = Frecuencia de oscilación
    Oscilador tipo LP (low power), HS (hight speed), TTL
    Oscilador tipo "LP" (Low Power) para frecuencias entre 32 y 200 Khz
    Este oscilador es igual que el anterior, con la diferencia de que el PIC trabaja de una manera distinta. Este modo está destinado para trabajar con un cristal de menor frecuencia, que, como consecuencia, hará que el PIC consuma menos corriente.
    Oscilador tipo "HS" (High Speed) para frecuencias comprendidas entre 4 y 20 MHz:
    Habremos de usar esta configuración cuando usemos cristales mayores de 4 MHz. La conexión es la misma que la de un cristal normal
    Oscilador TTL
    Este tipo de oscilador está basado en un Cristal que contiene toda la circuitería para generar una onda cuadrada. Este ha de ser conectado como si de un generador de señal externa se tratase. Al incluir toda la circuitería esto lo convierte en la opción más costosa; pero representa la forma más práctica por la cantidad de conexiones y por la precisión en la señal de reloj emitida. En la imagen de la siguiente figura se muestra como debe conectarse al microcontrolador y las características del cristal.
    Estos tipos de cristales están diseñados especialmente para tecnologías TTL. La frecuencias disponibles para esta versión de cristal son muy amplias y las mas usuales son 1 - 1.8432 - 2 - 4 - 8 - 10 - 11.059 - 12 - 14.31818 - 16 - 20 - 25 - 32 - 33 - 40 - 50 - 80 y 100 Mhz.
    {http://www.unicrom.com/imagenes/OscTTL.gif}

    (view changes)
    1:41 pm
  2. page Unidad 8 edited Distorsión armónica Resumen: En este artículo se describen las causas de la generación de corrie…
    Distorsión armónica
    Resumen:
    En este artículo se describen las causas de la generación de corrientes y tensiones poliarmónicas en las redes de baja tensión, y las medidas mas apropiadas para mitigar su aparición.
    Desarrollo:
    Introducción
    La tensión en bornes de un alternador eléctrico aislado, naturalmente tiene una forma senoidal pura, y también lo es la respuesta de la onda de corriente cuando se trabaja con elementos de carga perfectamente lineales en las que la característica tensión-corriente es una línea recta.
    Por el contrario, la presencia de cargas no lineales da origen a una respuesta periódica que se aparta de la forma senoidal pura.
    El estudio de estas ondas no senoidales se encara utilizando el análisis de Fourier, que permite su descomposición en una suma de ondas senoidales puras de distintas frecuencias, de manera tal que cada componente senoidal se puede tratar separadamente con los métodos desarrollados para ondas senoidales puras.
    Las frecuencias de las diferentes ondas componentes resultan múltiplos enteros de la frecuencia de la fundamental, y las ondas correspondientes se conocen como armónicas superiores. En el caso particular de ondas de período T simétricas con respecto al eje de absisas ( f (x) = - f (x + T/2) ), no existen armónicas cuya frecuencia resulte un múltiplo par de la fundamental.
    Además, por lo indicado anteriormente, a estas ondas no senoidales se las conoce también como poliarmónicas y la acción distorsiva de los elementos no lineales da origen a la denominada distorsión armónica.
    En principio, la forma de onda de la tensión en barras de un sistema de potencia importante puede suponerse como puramente sinusoidal y de frecuencia constante (50 Hz en la Argentina). Esta frecuencia se denomina usualmente "frecuencia de red" o "frecuencia fundamental".
    Sin embargo, los niveles de distorsión armónica presentes en las redes de distribución eléctrica han aumentado en los últimos años, siendo un problema habitual en las plantas industriales modernas.
    En el pasado, la fuente más importante de generación de corrientes y tensiones poliarmónicas (también llamadas no sinusoidales o simplemente armónicas) era la rectificación con diodos de vapor de mercurio y el principal inconveniente que originaba era la interferencia telefónica.
    Con la demanda siempre creciente de la industria y el comercio, junto con el gran desarrollo de la electrónica de potencia, se produjo un aumento en el uso de equipos de conversion estática a tiristores, arrancadores y variadores de velocidad para motores de corriente altema y de corriente continua, rectificadores, atenuadores eléctronicos de iluminación, fuentes conmutadas, sistemas de alimentación ininterrumpida, etcétera; además del incremento en la utilización de lámparas de descarga en gases, circuitos ferroresonantes, reactores con núcleo saturable, hornos de arco, bancos de capacitores en paralelo para la corrección del factor de potencia y diversos equipos de características no lineales, que han producido un aumento del nivel de armónicas presentes en las redes.
    Un efecto importante de la presencia de armónicas es la reducción del factor de potencia total de la instalación, tal como se explica en detalle mas adelante. Por ejemplo, en el caso de la rectificación de potencia controlada por tiristores, retrasar la conmutación en un ángulo determinado equivale a desplazar en dicho ángulo todas las ondas de corriente de las distintas ramas rectificadoras, o sea, introducir una diferencia de fase entre las ondas de corriente y tensión en cada una de las ramas, produciéndose ondas en "zig zag" con gran generación de armónicas.
    Por lo tanto, desde la red se ve que la carga toma una corriente retrasada de su tensión, o lo que es lo mismo, posee un factor de potencia inductivo, exactamente igual que en el caso de introducir una inductancia "verdadera" en serie con la carga. De esta manera, se reduce la potencia activa transvasada y se conserva constante la potencia aparente, reduciéndose así el factor de potencia.
    Asimismo hay que considerar que las componentes armónicos de frecuencias altas dan lugar a mayores perdidas por histéresis y por corrientes parásitas en los circuitos magnéticos; y un mayor efecto pelicular en los conductores eléctricos. Además, en las máquinas rotativas originan campos giratorios de secuencia inversa (por ejemplo la 5ª armónica).
    Las armónicas pueden ocasionar una perturbación inaceptable sobre la red de distribución de energía eléctrica, y causar el recalentamiento de motores, cables y transformadores, el disparo de los interruptores automáticos, el sobrecalentamiento (y posible explosión) de capacitores, y también el mal funcionamiento de distintos equipos como computadoras, sistemas de comunicaciones, máquinas de control numérico y equipos de control, protección y medición en general.
    Esto último se agrava por el hecho que los equipos modernos se diseñan con tolerancias mucho mas estrechas, a fin de reducir costos. El resultado es que los equipos son menos capaces de tolerar armónicas.
    Otro aspecto a tener en cuenta en presencia de armónicas, es que los instrumentos de medición y los sensores de las protecciones deben estar diseñados para considerar valores eficaces verdaderos (True RMS).
    Cabe señalar que en los sistemas trifásicos, las tensiones compuestas de línea que se obtienen por diferencia de las tensiones de fase, no contienen armónicas de orden múltiplo de 3.
    Además, al aplicar tensiones poliarmónicas trifásicas a una carga simétrica en estrella con neutro, en éste circularán las armónicas de orden múltiplo de 3, pudiendo dar lugar a corrientes excesivas que generan calentamiento. Como se desprende de lo anterior, en presencia de armónicas debe prestarse especial atención al dimensionamiento del conductor neutro, pudiendo llegar a ser necesario utilizar el doble de la sección que se requiere en los conductores de fase.
    Para mantener la calidad de la tensión y la corriente de red dentro de un nivel aceptable para el mercado eléctrico moderno, las reglamentaciones vigentes exijen trabajar con armónicas que no superen ciertos valores límites establecidos (por ejemplo, IEEE 519, Tabla 1 y Tabla 2 - Resoluciones 465/96 y 99/97 del ENRE), y con valores del factor de potencia superiores a 0,90, ó a 0,95, dependiendo del ente regulador correspondiente.
    Esto trajo aparejado la instalación de equipos correctores del factor de potencia de potencias reactivas capacitivas superiores a las que se requerían cuando la exigencia vigente solicitaba sólo un valor del factor de potencia superior a 0,85.
    Además, muchos de los convertidores estáticos precisan potencia reactiva, que también debe ser compensada con capacitores.
    Cuando un equipo de compensación de potencia reactiva se instala en redes en las que parte de la carga esta constituida por equipos que son generadores de armónicas, se pueden formar lazos resonantes en varias regiones de la línea que, generando tensiones y corrientes armónicas, pueden dañar tanto a los capacitores como a la instalación eléctrica.
    Dadas las consecuencias, muchas veces destructivas, que una inadecuada evaluación de este tema puede originar, resulta conveniente alertar sobre esta situación y brindar criterios de evaluación generales, como así también presentar las soluciones habitualmente adoptadas en la práctica. Todo esto crea nuevos desafíos para el proyectista actual, que lo obligan a efectuar una serie de análisis y evaluaciones previas a la determinación de las características del equipamiento a instalar, que antes no se contemplaban.
    Potencia de las poliarmónicas
    Como se indicó en la introducción, todas las formas de ondas periódicas pueden descomponerse en una suma de ondas sinusoidales de diversas frecuencias, amplitudes y ángulos de fase por aplicación del análisis de Fourier.
    La componente cuya frecuencia coincide con la de la onda periódica original se llama fundamental, y todas las demás componentes se llaman ondas armónicas superiores (por ejemplo, cuando hacemos mención a la 5ª armónica estamos hablando de una onda cuya frecuencia es 5 veces mayor a la frecuencia fundamental).
    Para caracterizar la presencia de las armónicas en una onda dada, se define como distorsión armónica total respecto a la onda fundamental (THD-F) al cociente entre el valor eficaz de la componente armónica y el valor eficaz de la fundamental, expresándose generalmente en valores porcentuales.
    Asimismo se define como distorsión armónica total respecto a la onda eficaz (THD-R) al cociente entre el valor eficaz de la componente armónica y el valor eficaz de la onda dada (fundamental + armónicos), expresándose también generalmente en valores porcentuales.
    Por lo tanto, cuanto mayor sea el número de armónicas contenidas en una onda dada, y cuanto más grandes sean sus amplitudes, tanto más importante será la distorsión armónica total de dicha onda.
    Mediante el análisis de Fourier se demuestra que el valor eficaz de una función poliarmónica general es igual a la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los valores eficaces de cada una de las armónicas que la componen. Entonces para el caso de la tensión y de la corriente, se tiene:
    U = Raíz [ Suma i ( Ui )² ]
    I = Raíz [ Suma i ( Ii )² ]
    También se demuestra que la potencia activa total P en presencia de poliarmónicas se obtiene como la suma de las potencias activas de cada una de las armónicas respectivas, y analogamente, la potencia reactiva total Q es la suma de las potencias reactivas de cada una de las armónicas correspondientes:
    P = Suma i (Pi) = Suma i (Ui Ii cos ai)
    Q = Suma i (Qi) = Suma i (Ui Ii sen ai)
    En consecuencia, la potencia aparente S y el factor de potencia L (factor de potencia en presencia de poliarmónicas) resultan:
    S = U . I = Raíz [ Suma i (Ui)²] . Raíz [ Suma i (Ii)²]
    L = P / S = [Suma i (Ui Ii cos ai)] / [ Raíz [ Suma i (Ui)²] . Raíz [ Suma i (Ii)²] ]
    En algunos textos, el factor de potencia L se expresa como el coseno de cierto ángulo convencional, recurriendo al concepto de sinusoides equivalentes de tensión y corriente.
    En otros, el factor de potencia L se descompone en el producto del factor de potencia de la fundamental o electromagnético (cos a1); por un factor de desplazamiento, de contracción o de distorsión (Fd ó K ó cos ad) que engloba el aporte del resto de las armónicas.
    En presencia de poliarmónicas, el cuadrado de la potencia aparente no es igual generalmente a la suma de los cuadrados de las potencias activa y reactiva. En consecuencia se introduce el concepto de potencia de deformación D, que caracteriza el grado de contenido armónico y se define como:
    D = Raíz [ S² - P² - Q²]
    La potencia de deformación se mide en Volt Ampere de deformación (VAd) y es una potencia que tiene características reactivas, pues su valor medio es cero y por lo tanto no entrega trabajo útil.
    Entonces la potencia aparente puede escribirse como:
    S = Raíz [ P² + Q² + D²]
    Y además:
    P = Raíz [ S² - Q² - D²]
    L = P / S = [ Raíz [ S² - Q² - D²] ] / S = Raíz [ 1 - (Q/S)² - (D/S)²]
    De estas ecuaciones se desprende que la presencia de armónicas disminuye el factor de potencia L. Por lo tanto, cualquier proyecto de aumento del factor de potencia debe contemplar no sólo la compensación de las cargas inductivas, sino también la mitigación de las componentes poliarmónicas.
    Entonces, la mitigación de las armónicas permite mejorar el factor de potencia de la instalación, lo que redunda en una disminución de la corriente que circula por los transformadores, cables, aparatos de maniobra, etcétera; con la consecuente disminución de las pérdidas asociadas y de las caídas de tensión correspondientes, permitiendo que estos equipos puedan alimentar a otras cargas adicionales. Y como se dijo en la introducción, también se reducen los disparos erróneos de los relés, las perturbaciones en los equipos electrónicos, las interferencias en las comunicaciones, los errores en equipos de medición, etcétera.
    Análisis del sistema
    En general, un sistema eléctrico de potencia se comporta básicamente como un circuito RLC. Por lo tanto, su característica de respuesta en frecuencia presenta puntos de resonancia, esto es, frecuencias para las cuales la impedancia del sistema, visto de cualquier barra, toma un valor máximo (resonancia paralelo) o mínimo (resonancia serie).
    Si el sistema alimenta una carga alineal, surgirán corrientes armónicas de frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental del sistema. La presencia de corrientes armónicas junto con las posibilidades de resonancia del sistema, puede originar valores apreciables de tensiones armónicas superpuestas a la tensión fundamental del sistema, resultando una tensión en barras totalmente distorsionada.
    En particular, al incorporar un banco de capacitores de compensación de potencia reactiva en una instalación con equipos productores de armónicas, debemos tener en cuenta que aunque los capacitores son cargas lineales, y por lo tanto no crean armónicas por si mismos, pueden contribuir a producir una amplificación importante de los armónicos existentes.
    Al respecto hay que considerar que la impedancia de un capacitor se reduce cuando crece la frecuencia, presentando así un camino de baja impedancia para las corrientes de las armónicas superiores. Por su parte, los capacitores de corrección del factor de potencia forman un circuito paralelo con la inductancia de la red de distribución y con la del transformador. Así las corrientes armónicas generadas por los elementos alineales se dividen entre las dos ramas de este circuito paralelo, dependiendo de la impedancia presentada por el circuito para cada armónico.
    De esta manera, la corriente eficaz que pasa a través del capacitor y por la red de distribución puede ser mucho mayor que la generada por el equipo alineal, si la frecuencia de una armónica característica de la carga alineal con amplitud importante, fuera próxima a la frecuencia de resonancia del circuito paralelo, dada por la siguiente fórmula:
    fr = f1 . Raíz [ Xc / Xl] = f1 . Raíz [ Sk / Qc]
    Siendo f1 la frecuencia de red, Sk la potencia de cortocircuito y Qc la potencia reactiva del banco de capacitores.
    Esto puede provocar una sobrecorriente muy perjudicial para el capacitor. En el peor de los casos, cuando la frecuencia de alguna corriente armónica coincide, o está próxima, con la frecuencia de resonancia del circuito paralelo (fr), la corriente que circula por cada rama del banco puede llegar a ser tan grande que los capacitores se degraden aceleradamente, o eventualmente exploten. Asimismo, estas corrientes armónicas también producen sobretensiones que se suman a la tensión total aplicada al capacitor y pueden dañar al dieléctrico del mismo.
    Se recomienda que para evitar que la distorsión sobrecargue un capacitor, su corriente eficaz no debe sobrepasar un 115% de su valor a plena carga.
    Por todo lo anterior, al hacerse el análisis del problema, es fundamental que se haga un gráfico de la respuesta en frecuencia de la instalación, que permitirá la identificación clara de las posibles condiciones de resonancia que puedan presentarse a lo largo de dicho sistema.
    Como la impedancia del sistema es función de su configuración, es indispensable que se analice también el comportamiento de las distintas barras del sistema en las diversas situaciones posibles de operación (por ejemplo con o sin la presencia de un determinado banco de capacitores, etcétera).
    Una vez que se identificaron las condiciones de resonancia del sistema, debe procederse al análisis de las distorsiones en las barras de interés, y a continuación se deben dimensionar y localizar los filtros necesarios para mitigar las armónicas, de modo de mantener los niveles de distorsión dentro de lo establecido.
    Para hacer un estudio de la penetración de las armónicas en el sistema, actualmente se utilizan programas de simulación por computación que cálculan el flujo de potencia (uno para cada frecuencia armónica), y que informan las tensiones y corrientes armónicas que pueden existir a lo largo de todo el sistema de interés.
    Para esto se necesita conseguir toda la información posible sobre el sistema, como la potencia nominal, la tensión de cortocircuito del transformador de alimentación, la potencia de cortocircuito de la red, y también una monitorización de las corrientes de las cargas que generan armónicos, realizada durante un periodo de tiempo razonable.
    Como toda esta información algunas veces es difícil de obtener, la práctica común es realizar un estudio simplificado usando sólo dos valores: la potencia nominal del transformador de alimentación y la potencia de las cargas que generan armónicos.
    Métodos de mitigación de los efectos de las armónicas
    Como resultado del análisis indicado, y teniendo en cuenta el objetivo final del proyecto (corrección del factor de potencia, reducción de los niveles de distorsión armónica o ambos), se puede escoger alguna de las soluciones que se presentan en los apartados siguientes.
    - Evitar la resonancia
    Hay algunas maneras para evitar la resonancia cuando se instalan capacitores de compensación de potencia reactiva en redes con equipos productores de armónicas.
    En algunos casos de sistemas muy grandes, puede ser factible que la reubicación del banco de capacitores en otra parte de la red no genere situaciones de resonancia. El mismo valor de kVAr instalado en las barras de media tensión en vez de las de baja tensión puede eliminar algunas dificultades, o puede haber otra barra de diferente tensión en las que no existan armónicas.
    También puede variarse el tamaño del banco o distribuirlo en diferentes secciones de diversas frecuencias de resonancia.
    En todos los casos se necesita un profundo estudio de la red.
    - Capacitores especialmente reforzados
    Los capacitores reforzados se usan cuando los niveles de distorsión armónica, aun siendo reducidos, son suficientes para producir sobrecargas peligrosas en los mismos, excediendo los valores de seguridad indicados por las normas de aplicación.
    Estos capacitores se fabrican con un dieléctrico reforzado, lo cual hace que presenten una gran durabilidad bajo condiciones adversas y pueden trabajar de forma continua a una corriente máxima del 170 % de la corriente nominal.
    - Filtros de protección
    Los filtros de protección son usados en redes de distribución que tienen un alto nivel de distorsión armónica, cuando el objetivo final es la compensación del factor de potencia a la frecuencia fundamental. Su propósito es impedir las sobrecargas por corrientes armónicas en el capacitor, desviándolas hacia la red.
    Los filtros de protección se realizan mediante la conexión de inductancias antirresonantes en serie con los capacitores, y se diseñan de forma que el filtro presente una elevada impedancia para todas las frecuencias armónicas indeseables.
    Para las frecuencias menores a la frecuencia de resonancia del conjunto capacitor-inductor, el mismo se comporta como un capacitor que mejora el factor de potencia, de tal forma que la frecuencia de sintonización de cada filtro se ajusta a un valor entre la frecuencia fundamental y la frecuencia del menor armónico presente en la red, el que generalmente es el 5º armónico, consiguiéndose además una leve atenuación en el nivel de distorsión armónica de la onda de tensión resultante.
    Hay que considerar que la conexión de una inductancia en serie con un capacitor de potencia hace que la tensión de trabajo del capacitor sea mayor que la tensión de la red. A causa de ello, deben estar diseñados para trabajar a tensiones mayores que los capacitores normales.
    Por lo tanto, la elección del punto de sintonización del filtro, es un compromiso entre la cantidad de armónicos rechazados por el filtro y el incremento de tensión producido en el capacitor a la frecuencia fundamental.
    Además hay que tener en cuenta que la potencia reactiva proporcionada por el filtro a la frecuencia fundamental es diferente a la que proporcionaría el capacitor sin el inductor. En la práctica, la inductancia que normalmente se elige es aquella que su impedancia es el 7% de la impedancia del capacitor al que protege. Esto nos dará una frecuencia de sintonización, por ejemplo a 50 Hz, de 189 Hz. Evidentemente puede sintonizarse a otras frecuencias si el caso lo requiere.
    Tanto estos filtros como los del próximo apartado, generalmente deben ser diseñados caso por caso, e incluyen aparatos de maniobra y protección, como fusibles de alta capacidad de ruptura para la protección en caso de cortocircuito y la colocación de sensores térmicos en los nucleos de las reactancias para la protección térmica del filtro.
    - Filtros de absorción de armónicos
    Estos filtros se usan cuando el principal objetivo es la reducción de la distorsión armónica presente en la instalación.
    Los filtros de absorción de armónicos generalmente están formados por un conjunto de una o varias etapas filtrantes serie inductancia-capacitor (con un resistor para ajustar el factor de calidad), sintonizadas en el entorno de las frecuencias características que se desean eliminar, comenzando por la menor de las mismas, y sin omitir ninguna frecuencia característica intermedia (caso contrario, la misma se amplificaría).
    Ya que la mayor parte de las corrientes armónicas van a ser derivadas por cada filtro respectivo, los mismos debe diseñarse térmicamente para poder soportarlas. Asimismo, las tolerancias de los elementos constitutivos son muy estrictas, pues la frecuencia de sintonia real debe coincidir con la prevista en la etapa de diseño. A menudo, los capacítores y/o los reactores constitutivos se suministran con "taps", para poder realizar un ajuste fino de las frecuencias de sintonía del filtro.
    Asimismo también hay que tener en cuenta que la impedancia de los filtros es capacitiva por debajo de su frecuencia de sintonización. Por ello, en la práctica los filtros están sintonizados a frecuencias ligeramente inferiores al armónico a filtrar, para contribuir en parte a la compensación del factor de potencia a la frecuencia fundamental.
    Las armónicas de bajo orden poseen en general mayores amplitudes, y exigen por lo tanto filtros de baja impedancia para frecuencias en el entorno de estas frecuencias armónicas. En general, es más barato utilizar un filtro sintonizado cada una de esas armónicas en lugar de utilizar solamente un filtro de banda ancha.
    Por el contrario, como los armónicos de mayor frecuencia suelen tener una amplitud reducida, es habitual que se disponga un sólo filtro de banda ancha para todos los armónicos de orden superior.
    Si bién los filtros proporcionan potencia reactiva a la frecuencia fundamental, esta potencia generalmente no es suficiente para la compensación del factor de potencia de la instalación, por lo que el filtro de absorción debe ser complementado con un banco de capacitores de la potencia requerida.
    La instalación de los filtros produce una modificación importante en la topología del sistema eléctrico de alimentación. Por esta razón, el diseño de los filtros de absorción debe ser realizado mediante un cuidadoso análisis y un estudio del sistema completo en todas las situaciones operativas. La eficacia de cualquier instalación de filtros depende del rendimiento reactivo del filtro, la exactitud de su sintonización y la impedancia de la red en el punto de conexión.
    - Filtros activos
    Los filtros activos son circuitos electrónicos especiales que analizan continuamente la corriente de carga y generan una corriente de compensación que resulta igual a la diferencia entre la corriente de carga y la corriente de frecuencia fundamental.
    Esta diferencia, que es la suma de las corrientes armónicas defasadas en 180º, se inyecta a la carga de modo que la resultante no contenga componentes armónicos.
    Resonancia serie
    Además de la resonancia paralelo, que es la más habitual, en la práctica también se encuentran situaciones de resonancia serie o combinaciones de ambas, por lo que es necesario evaluar sus efectos superpuestos.
    En redes muy contaminadas, es común encontrar que también está deformada la tensión de alimentación del transformador de distribución en cuyo secundario deseamos instalar un equipo corrector del factor de potencia.
    En este caso, se considera que en el primario de dicho transformador existe una fuente de tensiones armónicas y, desde su punto de vista, el transformador aparece conectado en serie con el banco de capacitores, constituyendo dicha combinación un circuito resonante serie.
    Las fórmulas que describen esta situación y las correspondientes consideraciones a efectuar, son semejantes a las del caso de resonancia paralelo, por lo que el empleo de filtros de protección del banco y/o filtros de absorción de armónicos también constituyen una adecuada solución.
    Finalmente digamos que las instalaciones de los filtros descriptos anteriormente suelen tener un costo bastante elevado, por lo que deberá efectuarse un detallado análisis costo-beneficio en cada caso particular, evaluando distintas soluciones con diferente número de ramas filtrantes.
    Generalidades sobre back-ends
    Se denomina back-end al conjunto de subsistemas situados al final de la cadena receptora, encargados del tratamiento de la señal recibida previamente detectada y convertida a frecuencia intermedia en el front-end (que llamaremos señal de FI). Existen distintos tipos de back-end:
    Los que sólo registran la señal de FI con un determinado formato e información adicional de la observación para su posterior tratamiento y análisis, como es el caso de los backend de VLBI (por ejemplo, el Mark IV).
    Los que la detectan y procesan. Estos últimos se dividen a su vez en dos tipos, Continuo y Espectral, según la forma de detección de la señal de FI:
    El detector de continuo estima la potencia recibida en toda la banda de paso del receptor.
    El detector espectral, también llamado espectrómetro, estima la densidad espectral de potencia, DEP, de la señal de FI dividiendo la banda de paso del receptor en tramos adyacentes y midiendo la potencia recibida en cada tramo. Esto permite, por ejemplo, estudiar las líneas de emisión de los átomos y moléculas del medio interestelar.
    El espectrómetro es probablemente el back-end de propósito general más importante en un radiotelescopio. Sus características más importantes son:
    El ancho de banda de la señal de FI que puede analizar.
    La resolución espectral de la DEP (esto es, el grado de detalle de los espectros obtenidos).
    La flexibilidad para elegir los parámetros anteriores.
    Hay tres tipos fundamentales de espectrómetros radio: El banco de filtros, el espectrómetro acustóptico y el autocorrelador digital.
    Banco de filtros
    Divide la banda de FI en N subbandas consecutivas, con un banco de N filtros de frecuencias de corte adyacentes de forma que, a la salida de cada filtro, se detecta la potencia que llega en esa subbanda usando un detector cuadrático.
    Para que funcione correctamente la función de transferencia de los N filtros debe ser idéntica. Además será necesario realizar ciclos de calibración periódicos para eliminar las variaciones de ganancia entre subbandas debido a que es imposible que los componentes electrónicos de cada subbanda tengan exactamente el mismo comportamiento.
    En este espectrómetro el coste por canal es elevado aunque su inconveniente fundamental es que no permite variar la resolución. La resolución máxima es la anchura del filtro y para modificarla habría que cambiar los filtros. Por esta razón, este tipo de espectrómetro es poco utilizado en la actualidad.
    Espectrómetro acusto-óptico
    Se basa en la difracción que experimenta un haz de luz monocromática al atravesar un líquido sometido a una onda ultrasónica, efecto predicho en 1921 por Brillouin. La señal de FI se convierte en una onda ultrasónica (haciendo uso de un transductor piezoeléctrico) que atraviesa un medio (habitualmente un líquido transparente). Esa onda produce variaciones periódicas de la densidad de dicho medio, lo que a su vez causa variaciones del índice de refracción del medio, a un ritmo mucho menor que la velocidad de la luz por lo que pueden considerarse estacionarias. En estas condiciones, un haz de luz monocromática que atraviese dicho medio será difractado en una dirección que depende de la distancia entre puntos de máxima densidad, lo que significa que el ángulo de difracción del haz depende de la frecuencia de la señal de FI. La cantidad de luz difractada en cada ángulo está directamente relacionada con la potencia de cada frecuencia de la señal de FI.
    Las ventajas de este espectrómetro es que permite analizar grandes anchos de banda, con un gran número de canales por banda y un bajo coste por canal. Sin embargo, mecánicamente son delicados, la máxima resolución alcanzable es menor que la del autocorrelador digital, no permite variar la resolución y hay que someterlo a calibraciones periódicas.
    Autocorrelador digital
    Es un espectrómetro digital que estima el espectro de potencia de la señal de FI haciendo uso del teorema de Wiener-Kintchine, que relaciona la DEP de un proceso aleatorio ergódico y la transformada de Fourier de su función de autocorrelación, ACF.
    En concreto se llama autocorrelador digital al circuito que estima la ACF de la señal de FI, para lo cual primero ha de convertirse la señal de FI, analógica, en una señal análoga pero digital. Este proceso consta de dos partes, el muestreo y la cuantificación. Las funciones que realiza el autocorrelador son las siguientes:
    Muestrea la señal de FI cumpliendo el teorema de Nyquist. La máxima frecuencia de muestreo que pueda implementarse limita el ancho de banda de la señal de FI.
    Cuantificación de las muestras: Consiste en asignar un valor numérico discreto a cada intervalo continuo de amplitudes de las muestras de la señal de FI. Para dos niveles de cuantificación, lo que equivale a especificar la amplitud de la muestra con 1 bit (esto es, sólo se recoge la información del signo de la amplitud de la muestra), se produce una degradación de la sensibilidad del radiómetro de 1.9dB (36%).
    {http://www.fomento.es/NR/rdonlyres/3DBC1CBF-F6FC-45FE-9AC4-2BE0864095A7/2615/detec002.gif} Fórmula de la sensibilidad de un radiómetro
    Usando 2-bit (cuatro niveles de cuantificación) y eligiendo un valor óptimo del umbral de amplitud, la cuantificación produce una degradación de la sensibilidad de tan solo 0.5dB (12%), con un aumento asumible de la complejidad del autocorrelador.
    Se retardan las muestras y se multiplican adecuadamente, para obtener la estimación de la ACF de la señal de FI digitalizada:
    {http://www.fomento.es/NR/rdonlyres/3DBC1CBF-F6FC-45FE-9AC4-2BE0864095A7/2616/detec004.gif} Fórmula de la ACF discreta
    donde n = 0,1,..N-1 siendo N el número máximo de retardos del autocorrelador (o número de canales), K el número de productos promediados y Dt el periodo de muestreo, que limita el máximo ancho de banda de la señal de FI que podremos analizar con el autocorrelador.
    La ACF así obtenida es sólo una estimación debido a que:
    K, el número de productos promediados, es un número finito lo que significa que se calcula la ACF sólo de un tramo de la señal de FI.
    N, el número de retardos del autocorrelador, es finito. Esto es, no se calcula la ACF completa, sino sólo un tramo de N valores y,por tanto, la DEP (calculada como la transformada de Fourier de la ACF), tendrá también N valores. Calcular sólo N valores de ACF equivale, en el dominio del tiempo, a multiplicar la ACF completa por una ventana rectangular, y en el dominio de la frecuencia, a convolucionar la transformada de Fourier de la ACF completa, que sería la DEP real, con la transformada de Fourier de la ventana. Esta convolución limita la resolución de la DEP (mínima separación entre canales). Se puede concluir que, cuanto mayor sea el número de canales o retardos del autocorrelador, mayor será la resolución de la DEP resultante.
    El proceso de cuantificación introduce un término de error que puede reducirse aplicando el teorema de Van Vleck.
    Después, un microprocesador realiza básicamente las siguientes operaciones:
    Normaliza la ACF calculada en el correlador, para poder aplicar la corrección del teorema de Van Vleck.
    Aplica la corrección de Van Vleck, que establece la relación que existe entre la ACF calculada a partir de la señal de FI cuantificada (con 1 o 2 bits) y la ACF calculada a partir de la señal de FI sin cuantificar. Este teorema es aplicable ya que la señal de FI es de estadística gaussiana.
    Se enventana la ACF con una ventana apropiada. Como hemos dicho anteriormente, tomar sólo un número N de muestras de la ACF equivale a aplicar una ventana cuadrada sobre la ACF completa. Esto produce un suavizado de la DEP al quedar convolucionada con la transformada de Fourier de la ventana rectangular, cuya forma en frecuencia se representa con la función sinc. Aplicando otro tipo de ventanas, como la de Hanning, se puede conseguir disminuir el efecto de los altos lóbulos secundarios de la ventana principal de la sinc, y por consiguiente, un ligero empeoramiento de la resolución del autocorrelador.
    Cálculo de la transformada de Fourier de la ACF enventanada. Habitualmente se calcula la FFT (Fast Fourier Transform) para lo cual es necesario que el número de muestras de la ACF, N, sea potencia de 2.
    Se calibra el espectro obtenido mediante una medida de calibración independiente, con una carga caliente.
    Existen dos arquitecturas para construir un autocorrelador, la XF y la FX. La diferencia entre ambas es el orden en que se realizan las operaciones “cálculo de la ACF” y “transformada de Fourier”:
    La arquitectura del autocorrelador se denomina XF cuando se calcula primero la función de autocorrelación (de la señal de entrada) y después la transformada de Fourier de la función de autocorrelación. No requieren realizar la transformada de Fourier (FFT) en tiempo real. Se utiliza cuando el número de antenas (señales a correlar) es pequeño puesto que la complejidad (y por tanto el coste de fabricación) del autocorrelador digital aumenta con el cuadrado del número de antenas.
    Se llama arquitectura FX cuando se calcula primero la transformada de Fourier de la señal de FI muestreada y luego la autocorrelación (que equivale a multiplicar la transformada por la transformada de Fourier conjugada y dividir por T). Se utiliza en interferómetros cuando el número de antenas es grande porque resulta más barato ya que, al aumentar el número de antenas, el aumento de la complejidad es lineal. El inconveniente es que requieren procesadores FFT en tiempo real.
    El autocorrelador digital es el espectrómetro más utilizado en la actualidad debido a que permite variar la resolución espectral, tiene gran estabilidad en frecuencia al enganchar todos los osciladores a un patrón común (MASER) y su coste es bajo.
    Back-ends en el CAY
    Radiotelescopio de 14 m
    Existen cuatro tipos de back-end actualmente en funcionamiento:
    Detector de continuo: 50MHz - 1500MHz
    Banco de filtros:
    Número de canales:
    256
    Resolución:
    50 kHz
    Espectrómetro acusto-óptico:
    Número de canales:
    576
    Resolución:
    108 kHz
    Back-end para VLBI:
    Terminal VLBA 4 (VLBA DAR y formateador Mark 4)
    Dos registradores:
    En cinta magnética de alta densidad (estándar Mark4).
    En paquetes de discos duros (estándar Mark 5).
    Radiotelescopio de 40 m
    Actualmente se está desarrollando en el CAY un espectrómetro autocorrelador digital de 2 bit/muestra y arquitectura XF para el Radiotelescopio de 40m. A continuación se muestra un esquema general y un resumen de sus parámetros principales:
    Ancho de banda
    Resolución
    1024 MHz
    512 MHz
    256 MHz
    128 MHz
    2000 kHz
    500 kHz
    125 kHz
    62.5 kHz
    {http://www.fomento.es/NR/rdonlyres/3DBC1CBF-F6FC-45FE-9AC4-2BE0864095A7/6803/detec006.gif} Esquema del autocorrelador

    (view changes)
    1:38 pm
  3. page Unidad 7 edited Convertidores analógicos-digitales Los convertidores A/D son dispositivos electrónicos que esta…

    Convertidores analógicos-digitales
    Los convertidores A/D son dispositivos electrónicos que establecen una relación biunívoca entre el valor de la señal en su entrada y la palabra digital obtenida en su salida. La relación se establece en la mayoría de los casos, con la ayuda de una tensión de referencia.
    La conversión analógica a digital tiene su fundamento teórico en el teorema de muestreo y en los conceptos de cuantificación y codificación.
    Una primera clasificación de los convertidores A/D, es la siguiente:
    Conversores de transformación directa.
    Conversores con transformación (D/A) intermedia, auxiliar.
    Circuitos de captura y mantenimiento (S/H:Sample and Hold).
    Los circuitos de captura y mantenimiento se emplean para el muestreo de la señal analógica (durante un intervalo de tiempo) y el posterior mantenimiento de dicho valor, generalmente en un condensador, durante el tiempo que dura la transformación A/D, propiamente dicha.
    El esquema básico de un circuito de captura y mantenimiento, así como su representación simplificada, se ofrece en la figura:
    {http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/220/clip_image001.jpg} Circuitos de captura y mantenimiento (S/H:Sample and Hold)
    {http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/220/clip_image002_0000.jpg} Circuitos de captura y mantenimiento (S/H:Sample and Hold)
    El funcionamiento del circuito de la figura es el siguiente: El convertidor A/D manda un impulso de anchura tw por la línea C/M, que activa el interruptor electrónico, cargándose el condensador C, durante el tiempo tw. En el caso ideal, la tensión en el condensador sigue la tensión de entrada. Posteriormente el condensador mantiene la tensión adquirida cuando se abre el interruptor.
    En la siguiente figura se muestran las formas de las señales de entrada, salida y gobierno del interruptor.
    {http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/220/clip_image004.jpg} carga como la descarga del condensador
    El gráfico tiene un carácter ideal, puesto que tanto la carga como la descarga del condensador están relacionadas estrechamente con su valor y con el de las resistencias y capacidades parásitas asociadas al circuito.
    Se recalca el hecho de que el control de la señal C/M procede del convertidor A/D, que es el único que conoce el momento en que finaliza la conversión de la señal.
    Conversor A/D con comparadores.
    Es el único caso en que los procesos de cuantificación y codificación están claramente separados. El primer paso se lleva a cabo mediante comparadores que discriminan entre un número finito de niveles de tensión . Estos comparadores reciben en sus entradas la señal analógica de entrada junto con una tensión de referencia, distinta para cada uno de ellos. Al estar las tensiones de referencia escalonadas, es posible conocer si la señal de entrada está por encima o por debajo de cada una de ellas, lo cual permitirá conocer el estado que le corresponde como resultado de la cuantificación. A continuación será necesario un codificador que nos entregue la salida digital.
    {http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/220/clip_image005.jpg} Conversor A/D con comparadores
    Este convertidor es de alta velocidad, ya que el proceso de conversión es directo en lugar de secuencial, reduciéndose el tiempo de conversión necesario a la suma de los de propagación en el comparador y el codificador. Sin embargo, su utilidad queda reducida a los casos de baja resolución, dado que para obtener una salida de N bits son necesarios 2N-1 comparadores, lo que lleva a una complejidad y encarecimiento excesivos en cuanto se desee obtener una resolución alta.
    Conversor A/D con contadores.
    Llamado también convertidor con rampa en escalera. Usa el circuito más sencillo de los conversores A/D y consta básicamente de los elementos reflejados en la figura siguiente:
    {http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/220/clip_image006.jpg} Conversor A/D con contadores
    Un comparador, reloj, circuito de captura y mantenimiento (S&H), contador, conversor D/A y buffers de salida.
    Una vez que el circuito de captura y mantenimiento (S/H), ha muestreado la señal analógica, el contador comienza a funcionar contando los impulsos procedentes del reloj. El resultado de este contaje se transforma en una señal analógica mediante un convertidor D/A, proporcional al número de impulsos de reloj recibidos hasta ese instante.
    La señal analógica obtenida se introduce al comparador en el que se efectúa una comparación entre la señal de entrada y la señal digital convertida en analógica. En el momento en que esta última alcanza el mismo valor ( en realidad algo mayor) que la señal de entrada, el comparador báscula su salida y se produce el paro del contador.
    El valor del contador pasa a los buffers y se convierte en la salida digital correspondiente a la señal de entrada.
    Este convertidor tiene dos inconvenientes:
    Escasa velocidad.
    Tiempo de conversión variable.
    El segundo inconveniente puede comprenderse fácilmente con la ayuda de la siguiente figura, en la que se aprecia que el número de impulsos de reloj (tiempo), precisos para alcanzar el valor Vien el conversor D/A depende del valor de Vi.
    {http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/220/clip_image007.jpg}
    Dicho tiempo de conversión viene dado por la expresión:
    {http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/220/clip_image008.jpg}
    Conversor A/D con integrador.
    Este tipo de convertidores son más sencillos que los anteriores ya que no utilizan convertidores D/A. Se emplean en aquellos casos en los que no se requiere una gran velocidad, pero en los que es importante conseguir una buena linealidad. Son muy usados en los voltímetros digitales. Existen dos tipos:
    Convertidor A/D de rampa única
    Consta, como se refleja en la figura, de un integrador, un comparador, un generador de impulsos y un contador con sus buffers de salida.
    fig.13-15
    En la puesta en marcha tanto el integrador como el contador son puestos a cero por el circuito de control.
    Convertidor digital/analógico
    Frecuentemente es necesario convertir una palabra digital que tenga cada bit representado por un 0 ó 1 lógico, en señal analógica.
    Esta red convierte una palabra binaria de cuatro bit en una tensión proporcional al numero decimal representado por la palabra codificada. Cada bit sensibiliza electrónicamente un conmutador, gobernando el bit mas significativo al conmutador conectado a la resistencia de 10kohms y el menos significativo a la de 80kohms. Un 1 lógico conecta la resistencia de –4v y un 0 lógico la conecta a tierra. Las resistencias estan ponderadasde igual manera que los bit de la palabra digital, gobernando el bit mas significativo al conmutador de la resistencia mas baja. El sistema puede ampliarse fácilmente para la conversión de palabras que tengan mayor numero de bit.
    Los conmutadores del convertidor D/A de la fig. 14-20 estan en las posiciones correspondientes a la palabra binaria 1010 correspondiente al decimal 10. este sistema de codificación se explica en la ecuación 14-29 se aplica siendo Rb = 0 y con cada tensión de entrada igual o a –4V o a 0, según sea el conmutador. En la fig. vemos que:
    {http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/220/clip_image009.gif}
    {http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/220/clip_image010.gif}
    Vo= 5 4/10 + 0/20 + 4/40 + 0/80 = 2.5
    {http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/220/clip_image002.jpg}
    METODO DE APROXIMACIONES SUCESIVAS.
    En el método de conversión ADC por "Conversión Inversa", utiliza un convertidor DAC y tiene la ventaja de su simplicidad, pero se obtiene el inconveniente del retardo de tiempo de conversión que se precisa para realizar el contaje de los "n" bits, la adición de un comparador adicional, para acelerar el contaje si el error es mayor que un cierto nivel, permite reducir apreciablemente el tiempo de conversión del orden de 2n al de orden 2n/2+1 ; tiempo que aún es posible de acotar si se efectúan"n" comparaciones sucesivas entre la tensión de entrada Vx y la tensión Vh que se genera durante la conversión, para ésto se substituye el contador del "convertidor inverso" por una unidad lógica de comparación que determina la secuencia de conversión del diagrama de un convertidor ADC de aproximaciones sucesivas.
    La primera comparación se efectua entre la tensión de entrada Vx y la tensión Vh=Vmax/2, correspondiente a la palabra 1000, si Vh es mayor o igual a Vx, se determina que el bit de mayor peso es un uno lógico, pero si Vh<Vx, se memorizar un cero lógico en el registro de salida, el siguiente impulso de reloj efectúa una segunda comparacion del Vh correspondiente a la palabra 1100, si la comparación anterior fue positiva, sino se compara contra 0100 en caso contrario, la salida del comparador determina el valor que se memoriza con un bit de peso Vmax/4, configurándose de esta forma, la palabra de salida digital una vez efectuadas las "n" comparaciones sucesivas. El registro de aproximaciones sucesivas esta constituido básicamente por un contador y un decodificador, que efectúa el direccionamiento de los "n" biestables del registro.
    {http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/practicas/adc/Metodos.gif}
    El ciclo se inicia mediante un impulso de inicio de conversión, que pone a cero el contador al mismo tiempo que se desbloquea el oscilador, durante cada fase, mientras que el reloj esta en nivel alto, el biestable direcionado es puesto en estado " 1 " y al bajar a cero la señal de reloj, se memoriza el estado del comparador, al quedar abierta la entrada R del biestable correspondiente, de esta forma, al sucederse los " n " impulsos de reloj se producen las sucesivas aproximaciones de la palabra de salida.
    Los convertidores de aproximaciones sucesivas tienes la presición del convertidos DAC que contienen y poseen un tiempo de conversión que llega a ser del orden de 0.1 µsg, estos tiempos de conversión y su relativamente bajo costo, hacen que sean los convertidores de 8, 10 y 12 bits que más se utilizan, incluso en la mayoría de los sistemas de adquisición de datos en que se requiere la exploración de todas las entradas con un reducido tiempo de ciclo.
    {http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/practicas/adc/Bloques.gif}
    La señal de entrada proviene de un instrumento transmisor, éste transmisor Tx, produce una corriente que se encuentra en el rango de instrumentación estándar de 4 mA a 20 mA, ésta corriente se convierte fácilmente a una señal de tensión en la entrada del " Convertidor ADC " por medio del circuito convertidor de corriente a voltaje, la tensión de entrada en proporcional a la señal del transmisor Tx y se envía directamente al microcircuito ADC0803, éste circuito produce en su salida un código binario natural que cumple la tabla de calibración.
    Entrada
    Salida
    Porcentaje
    4 mA
    19 h
    0%
    20 mA
    7dh
    100%
    El código resultante en la salida del Convertidor ADC se introduce a un sistema con micropocesador a través del puerto de entrada. {http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/practicas/adc/Oldbook.gif}
    funcionamiento----
    Funcionamiento del microcircuito ADC0809: Este chip ADC contiene un circuito equivalente a una red DAC tipo 256R, los interruptores analógicos están secuenciados por una lógica de aproximaciones sucesivas que detecta la diferencia de los voltajes de entrada Vin (+) y Vin (-), con su correspondiente derivación en la red resistiva, el bit más significativo se compara primeramente, para realizar 8 comparaciones se necesitan 64 ciclos de reloj, se produce una salida digital codificada en binario de 8 bits BCD, esto es 11111111 en base binaria a escala completa, la salida digital se transfiere a un "latch" de salida, y posteriormente se asegura la señal de interrupción, una conversión ADC en proceso se interrumpe en cualquier momento, ésto se logra al transmitir una segunda señal del START, el dispositivo ADC0809 se opera en modo de carrera libre, al conectar INTR con WR estando CS en nivel 0, con ésta restricción se asegura la primera conversión bajo cualquier condición, se requiere un pulso externo en WR al conectar el convertidor por primera vez, la transición de alto a bajo de un pulso de reloj en la entrada WR del ADC0809 hace comenzar el proceso de conversión, la salida digital binaria aparece 100 µsg más tarde, éste convertidor realiza más de 500 conversiones por segundo, sus salidas contienen "buffers" de tres estados, que permiten conectarlos directamente al "bus de datos" de las terminales de un microprocesador, la ventaja del ADC0809 es que tiene una salida INTR que realiza una doble función, ya que a parte de señalarle al ADC el momento en que se termina el proceso del conversión, se vuelve útil al conectarlo a dispositivos asíncronos más lentos, como por ejemplo la entrada serial de una computadora ó una interface serial, o una entrada serie de un microprocesador.
    Una parte importante del convertidor es la señal de reloj, esta se toma directamente del CPU o se sustituye por alguna red RC, para añadirle así, su propia señal de reloj, la entrada CLK IN hace uso de un comparador "Schmidt Trigger", la exactitud del convertidor ADC0809 depende de varios factores, es importante tomar en cuenta el valor inicial, la estabilidad de la temperatura y el voltaje de referencia, para el Vref/2 los voltajes deben tener un valor nominal de 2.4 VDC se causa errores de conversión de ± 1 LSB, en las aplicaciones se utiliza la reducción del span, los valores iniciales y la estabilidad del Vref/2 son importantes, por ejemplo, si el span se reduce a 2.5 VDC al voltaje de entrada analógica del bit menos significativo le corresponde a una reducción del 20 mVDC (5 VDC=Span) a 10 mV y 1 LSB en la entrada de Vref/2 llega a ser de 5m VDC.
    Para un span más pequeño de 2.5 VDC se requiere de condiciones iniciales más exactas, en general, la magnitud del voltaje de referencia requerirá siempre de un ajuste inicial, la resolución de éste convertidor en particular es de ( 1/255 ) X ( 28-1) de la tensión analógica a escala completa, a cada incremento de 0.02 VDC, le corresponde un valor de ( 1/255 ) X ( 5 VDC )=0.02 VDC.
    La salida en código binario se incrementa en 1 LSB, por tanto, si la entrada analógica es igual a 0.1 VDC la salida binaria será del : (0.1 VDC)/(0.002 VDC)=5, su correspondiente valor se codifica en binario natural con 8 bits y es 0000 0101. {http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/practicas/adc/Oldbook.gif}
    diagrama----
    DIAGRAMA DEL CONVERTIDOR ANALOGICO DIGITAL
    {http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/practicas/adc/adc.jpg}
    tabla de calibracion
    Download la Simulación del ADC en Flash ( 20 Kbytes ). {http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/practicas/sqr/dldicn.gif}
    TABLA DE CALIBRACION DEL ADC0809
    Porcentaje
    Entrada
    Binario
    Hexadecimal
    0
    .25
    0001 0011
    13H
    5
    .30
    0001 1111
    1FH
    10
    .35
    0010 0100
    24H
    15
    .40
    0010 1010
    2AH
    20
    .45
    0010 1110
    2EH
    25
    .50
    0011 0011
    33H
    30
    .55
    0011 1000
    38H
    35
    .60
    0011 1101
    3DH
    40
    .65
    0100 0010
    42H
    45
    .70
    0100 0111
    47H
    50
    .75
    0100 1100
    4AH
    55
    .80
    0101 0001
    51H
    60
    .85
    0101 0110
    56H
    65
    .90
    0101 1011
    5BH
    70
    .95
    0110 0000
    60H
    75
    1.00
    0110 0101
    65H
    80
    1.05
    0110 1010
    6AH
    85
    1.10
    0110 1111
    6FH
    90
    1.15
    0111 0100
    74H
    95
    1.20
    0111 1001
    79H
    Span
    1.25
    0111 1110
    7EH

    (view changes)
    1:36 pm
  4. page Unidad 6 edited 10.1.- Introducción La función de un generador de señal es producir una señal dependiente del t…

    10.1.- Introducción
    La función de un generador de señal es producir una señal dependiente del tiempo con unas características determinadas de frecuencia, amplitud y forma.
    Algunas veces estas características son externamente controladas a través de señales de control; el oscilador controlado por tensión (voltage-controlled oscillator o VCO) es un claro ejemplo.
    Para ejecutar la función de los generadores de señal se emplea algún tipo de realimentación conjuntamente con dispositivos que tengan características dependientes del tiempo (normalmente condensadores).
    Hay dos categorías de generadores de señal: osciladores sintonizados o sinusoidales y osciladores de relajación.
    Los osciladores sintonizados emplean un sistema que en teoría crea pares de polos conjugados exactamente en el eje imaginario para mantener de una manera sostenida una oscilación sinusoidal.
    Los osciladores de relajación emplean dispositivos biestables tales como conmutadores, disparadores Schmitt, puertas lógicas, comparadores y flip-flops que repetidamente cargan y descargan condensadores.
    Las formas de onda típicas que se obtiene con este último método son del tipo triangular, cuadrada, exponencial o de pulso.
    DIAGRAMA DE BLOQUES
    La tarjeta controladora CNICE es un sistema o equipo electrónico que permite la comunicación entre el ordenador y el sistema o máquina a controlar. Interpreta y adapta las señales procedentes del ordenador para gobernar los elementos correspondientes del sistema bajo control y proporciona al ordenador las señales y valores producidos por los sensores del sistema para que puedan ser leídos por éste.
    El diagrama de bloques es una herramienta a través de la cual podremos interpretar de una forma más clara el esquema eléctrico.
    Como ya se verá mas adelante, se ha dividido el esquema electrónico de la controladora en tres partes para facilitar una mejor interpretación:
    Fuente de alimentación
    Circuito de potencia
    Circuito de control
    En el circuito de control se ha efectuado una subdivisión, quedando integrado por el circuito analógico y el circuito digital, para su mejor comprensión.
    Descripción del diagrama de bloques
    Recordemos que el diagrama de bloques es una simple representación gráfica del esquema eléctrico.
    En esta representación de bloques no entraría la fuente de alimentación, ya que partimos de la idea de que el circuito se encuentra ya alimentado y no es significativo a la hora de representar la estructura de nuestra controladora.
    {http://innovacion.cnice.mec.es/control/control/contenido/Descripcion/Diagrama_de_bloques/diagrama_bloques.JPG} Diagrama de bloques de la controladora CNICE
    Funcionamiento de ejemplo
    Supongamos que en la entradas digitales tenemos un sensor o un pulsador. Cuando éste es activado envía un impulso eléctrico ya sea un 1 o un 0 lógico (5v o 0v), este dato llegará al buffer triestado 74LS244 que almacenará los 8 bits del input con el fin de enviar primero los 4 bits de menor peso y luego los otros 4 bits de mayor peso,adaptando la información a las 4 líneas de entrada de datos del puerto LPT de la impresora.
    A través del puerto LPT introducimos la información en el ordenador, con lo cual éste ya puede comenzar a ejecutar el programa (Ej.: INPORT). En todo este proceso, cada dato es guardado en un registro del puerto paralelo.
    Una vez que ha finalizado el procesado de la información el resultado lo lanzaremos otra vez por el puerto paralelo, exactamente por la salida de datos (D0....D7) que finalmente pasará por las distintas partes del circuito de la controladora como, por ejemplo, el LATCH 74LS373 que mantendrá el dato hasta que sea habilitado mediante una línea de control asignada por el ordenador mediante una dirección hexadecimal.
    Por último, la orden pasará a los relés, los cuales activarán el actuador que tengamos conectado a la salida, encendiendo, a la vez, los led que correspondan.
    En el caso de utilizar las entradas analógicas, conectaremos un componente analógico de entrada, por ejemplo una LDR, que es una resistencia sensible a la luz, que nos dará más o menos voltaje dependiendo de la luz que incida en ella (en este caso utilizando las entradas analógicas para una señal analógica el objetivo final es que en las salidas tengamos una señal digital). Este voltaje será transformado por el conversor analógico/digital ADC0804 en una señal digital de 8 bits, esta señal digital recorrerá el mismo camino explicado en el ejemplo anterior.
    La única diferencia a la hora de utilizar entradas digitales o analógicas es que cuando introducimos señales analógicas estas deben ser transformadas en el conversor analógico/digital ADC804 para luego seguir el mismo camino que la señal digital.
    En todo este proceso las líneas de control serán las encargadas de habilitar las distintas partes del circuito.

    (view changes)
    1:33 pm
  5. page Unidad 5 edited RESISTORES Prácticamente no existen esquemas electrónicos en los que no se vean una o más resiste…
    RESISTORES
    Prácticamente no existen esquemas electrónicos en los que no se vean una o más resistencias. Estos componentes tienen como función distribuir adecuadamente las tensiones y corrientes que circulan por el circuito. Su funcionamiento se basa en la dificultad que ofrecen al paso de la corriente eléctrica algunos materiales, generalmente con valores de resistividad altos. Para definir el valor de una resistencia se utiliza como unidad el Ohm, que se representa por la letra griega omega (Ω).
    Casualmente, una ley física que lleva como nombre Ley de Ohm, es la que explica como se relacionan entre si tres valores fundamentales de la electricidad: la tensión, la corriente y la resistencia. La ley mencionada establece que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un resistor es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, tal como lo expresa la fórmula siguiente:
    I = V / R
    En la que, si estamos empleando unidades del Sistema internacional, I representa la intensidad de la corriente medida en amperios (A), V la diferencia de potencial expresada en voltios (V), y R es el valor de nuestro resistor en ohmios (Ω).
    Esta formula es todo lo que necesitamos conocer para saber como se comportara un resistor sometido a una diferencia de potencial, y como será la corriente que lo atraviese.
    Actualmente, el proceso de fabricación de resistores se ha optimizado tanto, que se pueden comprar de a miles por unos pocos Euros.
    A continuación, veremos como emplearlos, solos o combinados entre si.
    {http://www.neoteo.com/Portals/0/imagenes/cache/7E1x550y1000.jpg} El humilde resistor, siempre presente.
    El humilde resistor, siempre presente.
    Si bien técnicamente seria posible construir un resistor de cualquier valor que deseemos, por una cuestión practica solo se las construye de una serie de valores perfectamente normalizados, y que combinados como veremos mas adelante, permiten lograr cualquier valor de resistencia que necesitemos para nuestro proyecto. En realidad, existen varias “familias” de valores posibles, llamados E6, E12, E24, etc., donde el numero que acompaña a la “E” representa el numero de valores diferentes que componen la familia mencionada. A los valores base se los multiplica por 10, 100, 1.000, 10.000, 100.000 o 1.000.000 para las resistencias más altas.
    Los valores base de la familia E6 son 1.0, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8 (presentan una tolerancia del 20%). La familia E12 esta compuesta por valores 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2 y tienen una tolerancia del 10%. Los valores básicos de la familia E24 son 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.7, 3.0, 3.3, 3.6, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1 (Tolerancia: 5%). Las demás series, como la E48 (2% de tolerancia), y las menos utilizadas E96 y E192 agregan valores intermedios a los mencionados, y tolerancias más pequeñas. Cuando decimos “tolerancia” nos referimos al error máximo que puede presentar en su valor. Por ejemplo, una resistencia de un valor teórico de 1000 ohms con un 10% de tolerancia tendrá un valor real de entre 900 y 1100 ohms.
    Para no tener necesidad de escribir grandes cantidades de ceros al expresar valores de resistencias elevadas, se utilizan la letra “K” y “M”, que designan factores multiplicativos de 1.000 y 1.000.000. Si a un valor cualquiera de la tabla anterior, por ejemplo a 4,7 le agregamos la “K” obtenemos 4.7K que significan 4700 Ω. Si le añadimos la “M”, nos queda 4.7M que indica 4.700.000 Ω. Muchas veces se utiliza la letra en lugar de la coma, por lo que 4.7K y 4K7 representan el mismo valor.
    {http://www.neoteo.com/Portals/0/imagenes/cache/7E2x550y1000.jpg} Símbolos utilizados para representar a los resistores.
    Símbolos utilizados para representar a los resistores.
    Existen básicamente dos tipos de códigos, uno utiliza cinco bandas y el otro cinco.
    En el código de cuatro bandas, los dos primeros anillos representan los dígitos que forman el valor base de la resistencia, el tercero el numero de ceros que es necesario añadir, y el cuarto el valor de la tolerancia.
    En la figura al pie de este texto podemos ver un grafico que muestra el color correspondiente a cada valor.
    Veamos con un ejemplo como se procede a determinar el valor de la resistencia de un resistor mirando sus bandas de colores. Si tomamos un resistor que tiene una banda marrón, una roja, una naranja y una dorada, su valor será 12000 ohms, con el 5% de tolerancia, dado que según la tabla de colores el marrón representa el “1”, el rojo un “2” y el naranja significa que se agregan tres ceros.
    Los resistores con cinco bandas de colores se leen de la misma manera, pero teniendo en cuenta que las tres primeras son los dígitos que forman el valor base, la cuarta banda la cantidad de ceros a agregar y la quinta la tolerancia.
    Si bien en un principio esta manera de rotular a los resistores pude parecer un poco confuso, se debe a que como el cuerpo del componente es redondo, si se escribiera su valor con números, podría darse el caso que al soldarlos en el circuito este valor quedara hacia abajo y no se pudiera leer. Al utilizar una banda que rodea todo el cuerpo del resistor, su valor es legible en cualquier posición, incluso en los casos en que parte del código se haya borrado. Con la habilidad que brinda la practica, es posible leer los valores de los resistores sin consultar para nada la tabla de colores.
    {http://www.neoteo.com/Portals/0/imagenes/cache/7E3x550y1000.jpg} Los resistores se identifican mediante colores.
    Los resistores se identifican mediante colores.
    La agrupación en serie consiste en unir los resistores una a continuación de la otra, como se ve en el esquema de la figura. De esta manera, la corriente I que circula por ambas es la misma, mientras que, cada resistor presenta una diferencia de potencial distinta entre sus extremos, que dependerá, según la ley de Ohm, de los valores de cada resistor.
    No es difícil jugar matemáticamente sumando los productos parciales de tensiones y corrientes para demostrar que la resistencia total de la agrupación de resistores en serie es igual a la suma de las resistencias individuales:
    R = R1 + R2 + R3 + ……+ Rn
    Este método de agrupación permite obtener valores de resistencia mayores que los de los resistores individuales empleados. En caso de necesitar un valor de resistencia más pequeño que el de los resistores disponibles, podemos agruparlas en paralelo. En este caso, la conexión se efectúa como muestra la otra figura, en la que se ve que los terminales se unen en dos puntos comunes llamados nodos. En este caso, por cada rama, compuesta por un resistor, circula una corriente diferente, pero la tensión aplicada a todas es la misma. Nuevamente, trabajando matemáticamente con las corrientes y tensiones se puede demostrar que la resistencia equivalente de una asociación de resistores en paralelo es igual a la inversa de la suma de las inversas de cada una de los resistores.
    En paralelo: 1 / R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
    Hay dos casos particulares a tener en cuenta, que pueden facilitar los calculos:
    - La resistencia equivalente de solo dos resistores en paralelo es R = (R1xR2) / (R1 + R2).
    - Si todas los resistores son iguales, R = R/n
    Por supuesto, nada impide asociar resistores de maneras que sean una combinación de las dos agrupaciones vistas. En esos casos, se dice que los resistores presentan una asociación mixta, y para calcular el valor de la resistencia equivalente habrá que ir resolviendo el circuito por partes, en cada una de las cuales utilizaremos alguna de las formulas que vimos, según sea el caso.
    En el caso del circuito de la tercer figura, la resistencia total se calcularía sumando en primer lugar las agrupaciones en serie R1 y R2 por un lado, y R3 y R4 por otro, con lo que el circuito quedaría como una agrupación en paralelo de cuatro resistores: R1+R2, R3+R4, R5 y R6. Utilizando la formula vista mas arriba, podemos calcular el valor de la resistencia equivalente del circuito.
    {http://www.neoteo.com/Portals/0/imagenes/cache/7E4x275y1000.jpg} Resistores en serie.
    {http://www.neoteo.com/Portals/0/imagenes/cache/7E5x275y1000.jpg} Resistores en paralelo.
    Resistores en serie.
    Resistores en paralelo.
    {http://www.neoteo.com/Portals/0/imagenes/cache/7E6x275y1000.jpg} Agrupación mixta de resistores.
    Agrupación mixta de resistores.
    Quizás los más comunes dentro de este grupo sean los llamados “potenciómetros” o “presets”, que consisten en una pista de material resistivo por la que se desliza un cursor capaz de recorrerla de un extremo al otro al ser accionado por un mando externo. La resistencia del dispositivo se toma entre uno de los extremos y el cursor, por lo que su valor varia de acuerdo a la posición de este. En el caso de los potenciómetros, están construidos para que su valor se varíe con frecuencia, y se utilizan por ejemplo para controlar el volumen de un amplificador o la luminosidad de una lámpara. En el caso de los presets, la función es de ajuste, y se supone que solo se modificara su valor muy de vez en cuando, por lo que generalmente no disponen de un mando sino de un tornillo o ranura para ser accionadas con un destornillador. La forma en que varia la resistencia del resistor variable a medida que deslizamos el cursor puede ser lineal o logarítmica. En algunas aplicaciones, como el audio, se utilizan potenciómetros logarítmicos dado que se ajustan mejor a las características del oído humano.
    También existen resistores para usos especiales que varían su valor con la temperatura. Se fabrican de dos tipos, dependiendo si su resistencia aumenta o disminuye con la temperatura. Reciben el nombre de NTC y PTC, según tengan un coeficiente negativo (su valor disminuye al aumentar la temperatura) o positivo de temperatura.
    Las LDR (Light Dependent Resistor, o Resistor Dependiente de la Luz) son, como su nombre lo indica, resistores cuyo valor varia de acuerdo al nivel de luz al que están expuestas. Los valores extremos que adopta una LDR cuando esta en total oscuridad o expuesta a plena luz varían de un modelo a otro, y se sitúan en el rango de los 50Ω a 1000 Ω (1K) cuando están iluminadas con luz solar y valores comprendidos entre 50.000 Ω (50K) y varios megohmios (millones de ohms) cuando está a oscuras.
    Por ultimo, al momento de seleccionar uno u otro resistor para su uso en nuestros proyectos debemos considerar la potencia máxima para la que fue construida. En efecto, la caída de tensión que se produce cuando la corriente atraviesa la resistencia se transforma en calor, y el componente elegido debe ser capaz de soportarlo sin destruirse. Para potencias pequeñas, de 1/8 de Watt a 1 Watt suelen ser fabricados a partir de una barra de carbón, pero los que son capaces de disipar potencias mayores se construyen arrollando un hilo resistivo sobre un cilindro metálico, todo cubierto por un esmalte vitrificado. Este tipo de resistor puede llegar a disipar hasta 100 Watts, y a menudo es necesario algún tipo de mecanismo para proveer la ventilación adecuada.
    {http://www.neoteo.com/Portals/0/imagenes/cache/7E7x275y1000.jpg} Potenciometro.
    {http://www.neoteo.com/Portals/0/imagenes/cache/7E8x275y1000.jpg} Preset.
    Potenciometro.
    Preset.
    En notas sucesivas veremos otros elementos que componen los circuitos, y la forma en que se calcula su comportamiento, con el fin de familiarizarnos con ellos lo suficiente para poder encarar con éxito algunos proyectos, en los que construiremos interesantes equipos electrónicos para el hogar, el ocio o como herramienta en nuestro taller.
    Efecto pelicular
    {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f4/EfectoKelvin.png} {http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png} Corriente en un conductor macizo cuando es recorrido por: a) Una corrienrte continua y b) Una corriente alterna.
    En corriente continua, la densidad de corriente es similar en todo el conductor (figura a), pero en corriente alterna se observa que hay una mayor densidad de corriente en la superficie que en el centro (figura b). Este fenómeno se conoce como efecto pelicular de avila aroche,efecto skin-aroche o efecto Kelvin. Este fenómeno hace que la resistencia efectiva o de corriente alterna sea mayor que la resistencia óhmica-arochiana o de corriente continua. Este efecto es el causante de la variación de la resistencia eléctrica, en corriente alterna, de un conductor debido a la variación de la frecuencia de la corriente eléctrica que circula por éste.
    El efecto pelicular se debe a que la variación del campo magnético ( {http://upload.wikimedia.org/math/4/f/5/4f53a12c174111abb4e80c8e0be22b0b.png} {dPhi over dt} ) es mayor en el centro, lo que da lugar a una reactancia inductiva mayor, y, debido a ello, a una intensidad menor en el centro del conductor y mayor en la periferia.
    Este efecto es apreciable en conductores de grandes secciones, especialmente si son macizos. Aumenta con la frecuencia, en aquellos conductores con cubierta metálica o si están arrollados en un núcleo ferromagnético.
    En frecuencias altas los electrones tienden a circular por la zona más externa del conductor, en forma de corona, en vez de hacerlo por toda su sección, con lo que, de hecho, disminuye la sección efectiva por la que circulan estos electrones aumentando la resistencia del conductor.
    Este fenómeno es muy perjudicial en las líneas de transmisión que conectan dispositivos de alta frecuencia (por ejemplo un transmisor de radio con su antena).
    Si la potencia es elevada se producirá una gran pérdida en la línea debido a la disipación de energía en la resistencia de la misma.
    También es muy negativo en el comportamiento de bobinas y transformadores para altas frecuencias, debido a que perjudica al factor Q de los circuitos resonantes al aumentar la resistencia respecto a la reactancia.
    Una forma de mitigar este efecto es el empleo en las líneas y en los inductores del denominado hilo de Litz, consistente en un cable formado por muchos conductores de pequeña sección aislados unos de otros y unidos solo en los extremos. De esta forma se consigue un aumento de la zona de conducción efectiva.
    Cálculo de la profundidad superficial
    Se define la profundidad superficial de los conductores al área efectiva por la que circula corriente en el conductor. Depende de la frecuencia, permeabilidad magnética y resistividad del material; se da en metros.
    {http://upload.wikimedia.org/math/b/7/1/b71229335a41f99fef70859d716f73cd.png} delta = sqrt{2over{omega mu sigma}}
    Inductor
    {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/15/Inductors-photo.JPG/370px-Inductors-photo.JPG} {http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png} Figura 1: Inducido.
    Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.
    Construcción
    Un inductor está constituido usualmente por una cabeza hueca de una bobina de conductor, típicamente alambre o hilo de cobre esmaltado. Existen inductores con núcleo de aire o con núcleo de un material ferroso, para incrementar su capacidad de magnetismo.
    Los inductores pueden también estar construidos en circuitos integrados, usando el mismo proceso utilizado para realizar microprocesadores. En estos casos se usa, comúnmente, el aluminio como material conductor. Sin embargo, es raro que se construyan inductores dentro de los circuitos integrados; es mucho más práctico usar un circuito llamado "girador" que, mediante un amplificador operacional, hace que un condensador se comporte como si fuese un inductor. El inductor consta de las siguientes partes:
    Pieza polar: Es la parte del circuito magnético situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar.
    Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado inductor.
    Devanado inductor: Es el conjunto de espiras destinado a producir el flujo magnético, al ser recorrido por la corriente eléctrica.
    Expansión polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que bordea al entrehierro.
    Polo auxiliar o de conmutación: Es un polo magnético suplementario, provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutación. Suelen emplearse en las máquinas de mediana y gran potencia.
    Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por devanados, y destinada a unir los polos de la máquina.
    También pueden fabricarse pequeños inductores, que se usan para frecuencias muy altas, con un conductor pasando a través de un cilindro de ferrita o granulado.
    Energía almacenada
    La bobina almacena energía eléctrica en forma de campo magnético cuando aumenta la intensidad de corriente, devolviéndola cuando ésta disminuye. Matemáticamente se puede demostrar que la energía, {http://upload.wikimedia.org/math/1/a/a/1aa24adc8d8be00d88de98600497a7ee.png} mathcal{E} ,!, almacenada por una bobina con inductancia {http://upload.wikimedia.org/math/1/0/2/102dc7004515c2ac64327380faa80844.png} L,!, que es recorrida por una corriente de intensidad {http://upload.wikimedia.org/math/5/7/f/57f3dca18fc4d521ae37ec18d689a9a7.png} I ,!, viene dada por:
    {http://upload.wikimedia.org/math/a/c/7/ac7e5bfd0dfd720ae26256cfb910de79.png} mathcal{E} = {1 over 2} L I^2,!
    Modelo matemático de una bobina
    Sea una bobina o solenoide de longitud l, sección S y de un número de espiras N, por el que circula una corriente eléctrica i(t).
    Aplicando la Ley de Biot-Savart que relaciona la inducción magnética, B(t), con la causa que la produce, es decir, la corriente i(t) que circula por el solenoide, se obtiene que el flujo magnético Φ(t) que abarca es igual a:
    {http://upload.wikimedia.org/math/0/0/e/00ecb32119087d5f1f086d1d4665a089.png} {phi(t)}={B(t)}cdot{S}={mu_o}cdot{{N^2}over{l}}cdot{i(t)}cdot{S}={mu_o}cdot{{N^2}{S}over{l}}cdot{i(t)},A la expresión {http://upload.wikimedia.org/math/c/b/e/cbe190a903de94c587f53cd94b95da21.png} {mu_o}cdot{{N^2}{S}over{l}},!quad se le denomina Coeficiente de autoinducción, L, el cuál, como se puede ver, únicamente depende de la geometría de la bobina o solenoide. Se mide en Henrios.
    Así pues obtenemos la expresion:
    {http://upload.wikimedia.org/math/1/4/1/14101c1900aae265935b14a14b49547f.png} {phi(t)}={L}cdot{i(t)},
    Pero además, al ser el flujo magnético variable en el tiempo, genera, según la Ley de Faraday, una fuerza electromotriz (f.e.m.) de autoinducción que, según la Ley de Lenz, tiende a oponerse a la causa que la produce, es decir, a la variación de la corriente eléctrica que genera dicho flujo magnético. Por esta razón suele llamarse fuerza contraelectromotriz. Ésta tiene el valor:
    {http://upload.wikimedia.org/math/3/b/1/3b1647c305cacb34256e64c0add9a6aa.png} {e(t)}={-}{{d}{phi(t)}over{dt}}={-L}cdot{{di(t)}over{dt}} {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dd/Inductancia.png} {http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png} Figura 2: Circuito con inductancia.
    Suponiendo una bobina ideal, figura 2, sin pérdidas de carga, aplicando la segunda Ley de Kirchhoff, se tiene que:
    {http://upload.wikimedia.org/math/2/2/f/22f743a6a3a49f200d6c16728c3270e5.png} {v(t)}+{e(t)}={0},!Es decir, en toda bobina eléctrica dentro de un circuito se produce en ella una caída de tensión:
    {http://upload.wikimedia.org/math/1/2/0/1203efd07a38462b18e6afa2f0de0b47.png} {v_{L}(t)}={v(t)}={-e(t)}={L}cdot{{di(t)}over{dt}}
    Despejando la intensidad:
    {http://upload.wikimedia.org/math/3/b/2/3b2028473da9df5b35a0b94455530b60.png} {i(t)}={i(0)}+{{1}over{L}}cdot{int_{0}^{t} v(t) , dt},!Si en el instante t = 0, la bobina está cargada con una corriente I, ésta se puede sustituir por una bobina descargada y una fuente de intensidad de valor i(0) = I en paralelo.
    La corriente por la bobina y por tanto el flujo no pueden variar bruscamente ya que si no la tensión vL(t) debería hacerse infinita. Por eso al abrir un circuito en donde se halle conectada una bobina, siempre saltará un arco de corriente entre los bornes del interruptor que da salida a la corriente que descarga la bobina.
    Cuando el inductor no es ideal porque tiene una resistencia interna en serie, la tensión aplicada es igual a la suma de la caída de tensión sobre la resistencia interna más la fuerza contra-electromotriz autoinducida.
    Comportamientos ideal y real
    Comportamiento en corriente continua
    Una bobina ideal en corriente continua se comporta como un cortocircuito (conductor ideal), ya que al ser i(t) constante, es decir, no varía con el tiempo, no hay autoinducción de ninguna f.e.m.
    {http://upload.wikimedia.org/math/0/6/d/06d53c210afdd1e20a23bce038ab84a8.png} {v_{L}(t)}={L}cdot{{di(t)}over{dt}}={0},!Una bobina real en régimen permanente se comporta como una resistencia cuyo valor RL (figura 5a) será el de su devanado.
    En régimen transitorio, esto es, al conectar o desconectar un circuito con bobina, suceden fenómenos electromagnéticos que inciden sobre la corriente (ver circuitos serie RL y RC).
    Comportamiento en corriente alterna
    {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9c/Diagrama1.png/400px-Diagrama1.png} {http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png} Figura 3. Diagrama cartesiano de las tensiones y corriente en una bobina. {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c3/FasorialL.png} {http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png} Figura 4. Diagrama fasorial.
    En corriente alterna, una bobina ideal ofrece una resistencia al paso de la corriente que recibe el nombre de reactancia inductiva, XL, cuyo valor viene dado por el producto de la pulsación ( {http://upload.wikimedia.org/math/e/4/4/e44bc5588b0d012381f90f22370a0a6f.png} quad omega = 2 pi f ,!) por la inductancia, L:
    {http://upload.wikimedia.org/math/a/7/e/a7e0c63975e15725bdacbb0a198b9a05.png} quad X_L = omega L ,!
    Si la pulsación está en radianes por segundo (rad/s) y la inductancia en henrios (H) la reactancia resultará en ohmios.
    Al conectar una CA senoidal v (t) a una bobina aparecerá una corriente i (t), también senoidal, esto es, variable, por lo que, como se comentó más arriba, aparecerá una fuerza contraelectromotriz, -e (t), cuyo valor absoluto puede demostrase que es igual al de v (t). Por tanto, cuando la corriente i (t) aumenta, e (t) disminuye para dificultar dicho aumento; análogamente, cuando i (t) disminuye, e (t) aumenta para oponerse a dicha disminución. Esto puede apreciarse en el diagrama de la figura 3. Entre 0º y 90º la curva i (t) es negativa, disminuyendo desde su valor máximo negativo hasta cero, observándose que e (t) va aumentando hasta alcanzar su máximo negativo. Entre 90º y 180º, la corriente aumenta desde cero hasta su valor máximo positivo, mientras e (t) disminuye hasta ser cero. Desde 180º hasta los 360º el razonamiento es similar al anterior.
    Dado que la tensión aplicada, v (t) es igual a -e (t), o lo que es lo mismo, está desfasada 180º respecto de e (t), resulta que la corriente i (t) queda retrasada 90º respecto de la tensión aplicada. Consideremos por lo tanto, una bobina L, como la de la figura 2, a la que se aplica una tensión alterna de valor:
    {http://upload.wikimedia.org/math/8/c/b/8cb8d2a93cc6c3a1b224844a9ffc777b.png} u(t)=V_0 cdot sin(omega t + beta), {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7f/CircuitosEquivalentesInductancia.png} {http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png} Figura 5.: Circuitos equivalentes de una bobina real en CC, a), y en CA, b) y c).
    De acuerdo con la ley de Ohm circulará una corriente alterna, retrasada 90º (π / 2) respecto a la tensión aplicada (figura 4), de valor:
    {http://upload.wikimedia.org/math/0/d/6/0d6f5d58487ee6825d6bc75c7f436640.png} i(t)= {u(t) over R} = I_0 cdot sin(omega t+ beta - {pi over 2}),
    donde {http://upload.wikimedia.org/math/0/a/9/0a9e4b40baaf09e3edd2c46b120153a4.png} I_0 = {V_0 over X_L}. Si se representa el valor eficaz de la corriente obtenida en forma polar:
    {http://upload.wikimedia.org/math/2/7/7/277082196aed45366a9affd7bbe7a148.png} vec{I} = I underline{mid beta -90^circ}
    Y operando matemáticamente:
    {http://upload.wikimedia.org/math/d/0/d/d0de21bd3a6d7c92d23e6e976dc37327.png} vec{I} = {V over X_L} underline{midbeta - 90^circ} = {{V underline{mid beta}} over {X_L \underline{mid 90^circ}}}
    Por lo tanto, en los circuitos de CA, una bobina ideal se puede asimilar a una magnitud compleja sin parte real y parte imaginaria positiva:
    {http://upload.wikimedia.org/math/8/6/5/86537cfdc462ad3a0ed38ba35cb7676d.png} vec{X_L} = 0 + X_Lj = X_L \underline{mid 90^circ}En la bobina real, habrá que tener en cuenta la resistencia de su bobinado, RL, pudiendo ser su circuito equivalente o modelo, el que aparece en la figura 5b) o 5c) dependiendo del tipo de bobina o frecuencia de funcionamiento, aunque para análisis más precisos pueden utilizarse modelos más complejos que los anteriores.
    Asociaciones comunes
    {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b4/Inductorsseries.png} {http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png} Figura 6. Asociación serie general. {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/Inductorsparallel.png} {http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png} Figura 7. Asociación paralelo general.
    Al igual que las resistencias, las bobinas pueden asociarse en serie (figura 6), paralelo (figura 7) o de forma mixta. En estos casos, y siempre que no exista acoplamiento magnético, la inductancia equivalente para la asociación en serie vendrá dada por:
    {http://upload.wikimedia.org/math/9/9/c/99cf677e4018dd9e05c91ff43c9a54ed.png} L_{AB} = L_1 + L_2 +...+ L_n = sum_{k=1}^nL_k
    {http://upload.wikimedia.org/math/7/9/4/79431d23c1d9de5296f362ccf71ddc58.png} L_{AB} = {1 over sum_{k=1}^n {1 over L_k} }
    Para la asociación mixta se procederá de forma análoga que con las resistencias.
    Si se requiere una mayor comprensión del comportamiento reactivo de un inductor, es conveniente entonces analizar detalladamente la "Ley de Lenz" y comprobar de esta forma cómo se origina una reactancia de tipo inductiva, la cual nace debido a una oposición que le presenta el inductor o bobina a la variación de flujo magnético.
    [editar] Comportamiento a la interrupción del circuito. Análisis de transitorios
    {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0f/Induc1a.png} La alimentación carga el inductor a través la resistencia.
    Examinemos el comportamiento práctico de un inductor cuando se interrumpe el circuito que lo alimenta. En el dibujo de derecha aparece un inductor que se carga a través una resistencia y un interruptor. El condensador dibujado en punteado representa las capacidades parásitas del inductor. Está dibujado separado del inductor, pero en realidad forma parte de él, porque representa las capacidades parásitas de las vueltas del devanado entre ellas mismas. Todo inductor tiene capacidades parásitas, incluso los devanados especialmente concebidos para minimizarlas como el devanado en "nido de abejas".
    {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/14/Induc2a.png} El interruptor se abre. La corriente solo puede circular cargando las capacidades parásitas.
    A un cierto momento {http://upload.wikimedia.org/math/7/f/8/7f83042dab9c07e37a2f9de9cc5fcc2a.png} scriptstyle{t_circ} el interruptor se abre. Si miramos la definición de inductancia:
    {http://upload.wikimedia.org/math/d/7/1/d71820054ad6111af3b594bb46d1df5d.png} V = L{dIover dt}
    vemos que, para que la corriente que atraviesa el inductor se detenga instantáneamente, seria necesario la aparición de una tensión infinita, y eso no puede suceder. ¿Qué hace la corriente? Pues continúa pasando. ¿Por donde? Ella "se las arregla" para continuar. Al principio, el único camino que tiene es a través las capacidades parásitas. La corriente continúa circulando a través la capacidad parásita, cargando negativamente el punto alto del condensador en el dibujo.
    {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3c/InductA.png} En el instante {http://upload.wikimedia.org/math/7/f/8/7f83042dab9c07e37a2f9de9cc5fcc2a.png} scriptstyle{t_circ} el interruptor de abre dejando la inductancia oscilar con las capacidades parásitas.
    Nos encontramos con un circuito LC que oscilará a una pulsación:
    {http://upload.wikimedia.org/math/7/2/f/72fdde1f71951dbabd7d2160e97e2a05.png} textstyle{omega = {1over sqrt{LC}}}
    donde {http://upload.wikimedia.org/math/9/3/1/931ac67033f934a57dcc2b844a41aebf.png} scriptstyle{C} es el valor equivalente de las capacidades parásitas. Si los aislamientos del devanado son suficientemente resistentes a las altas tensiones, y si el interruptor interrumpe bien el circuito, la oscilación continuará con una amplitud que se amortiguará debido a las pérdidas dieléctricas y resistivas de las capacidades parásitas y del conductor del inductor. Si además, el inductor tiene un núcleo ferromagnético, habrá también pérdidas en el núcleo.
    Hay que ver que la tensión máxima de la oscilación puede ser muy grande. Eso le vale el nombre de sobretensión. Se comprende que pueda ser grande, ya que el máximo de la tensión corresponde al momento en el cual toda la energía almacenada en la bobina {http://upload.wikimedia.org/math/6/1/8/618a554a136d9bf489c5a1c531107834.png} scriptstyle{{1over 2}LI^2} habrá pasado a las capacidades parásitas {http://upload.wikimedia.org/math/1/6/6/166762f011402c124fa66400c6c9a1d4.png} scriptstyle{{1over 2}CV^2}. Si estas son pequeñas, la tensión puede ser muy grande y pueden producirse arcos eléctricos entre vueltas de la bobina o entre los contactos abiertos del interruptor.
    Aunque los arcos eléctricos sean frecuentemente perniciosos y peligrosos, otras veces son útiles y deseados. Es el caso de la soldadura al arco, lámparas a arco, alto horno eléctrico y hornos a arco.
    En el caso de la soldadura al arco, el interruptor de nuestro diagrama es el contacto entre el metal a soldar y el electrodo.
    {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d1/Induc3a.png} Si la tensión es grande pueden producirse arcos en el interruptor o en la bobina.
    Lo que sucede cuando el arco aparece depende de las características eléctricas del arco. Y las características de un arco dependen de la corriente que lo atraviesa. Cuando la corriente es grande (decenas de amperios), el arco está formado por un camino espeso de moléculas y átomos ionizados que presentan poca resistencia eléctrica y una inercia térmica que lo hace durar. El arco disipa centenas de vatios y puede fundir metales y crear incendios. Si el arco se produce entre los contactos del interruptor, el circuito no estará verdaderamente abierto y la corriente continuará circulando.
    Los arcos no deseados constituyen un problema serio y difícil de resolver cuando se utilizan altas tensiones y grandes potencias.
    {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/79/InductB.png} En el instante {http://upload.wikimedia.org/math/1/b/a/1bad74c21e9bb8f07893c43615c52103.png} scriptstyle{t_1} se produce un arco que dura hasta el instante {http://upload.wikimedia.org/math/0/0/b/00b0fe8f718c4c025c51a563ba62921a.png} scriptstyle{t_2}. A partir de ese momento, la inductancia oscila con las capacidades parásitas. En punteado la corriente y la tensión que habría si el arco no se produjese.
    Cuando las corrientes son pequeñas, el arco se enfría rápidamente y deja de conducir la electricidad.
    En el dibujo de la derecha hemos ilustrado un caso particular que puede producirse, pero que solo es uno de los casos posibles. Hemos ampliado la escala del tiempo alrededor de la apertura del interruptor y de la formación del arco.
    Después de la apertura del interruptor, la tensión a los bornes de la inductancia aumenta (con signo contrario). En el instante {http://upload.wikimedia.org/math/1/b/a/1bad74c21e9bb8f07893c43615c52103.png} scriptstyle{t_1}, la tensión es suficiente para crear un arco entre dos vueltas de la bobina. El arco presenta poca resistencia eléctrica y descarga rápidamente las capacidades parásitas. La corriente, en lugar de continuar cargando las capacidades parásitas, comienza a pasar por el arco. Hemos dibujado el caso en el cual la tensión del arco es relativamente constante. La corriente del inductor disminuye hasta que al instante {http://upload.wikimedia.org/math/0/0/b/00b0fe8f718c4c025c51a563ba62921a.png} scriptstyle{t_2} sea demasiado pequeña para mantener el arco y este se apaga y deja de conducir. La corriente vuelve a pasar por las capacidades parásitas y esta vez la oscilación continúa amortiguándose y sin crear nuevos arcos, ya que esta vez la tensión no alcanzará valores demasiado grandes.
    Recordemos que este es solamente un caso posible.
    Se puede explicar por qué una persona puede recibir una pequeña descarga eléctrica al medir la resistencia de un bobinado con un simple óhmetro que solo puede alimentar unos miliamperios y unos pocos voltios. La razón es que para medir la resistencia del bobinado, le hace circular unos miliamperios. Si, cuando se desconectan los cables del óhmetro, se sigue tocando con los dedos los bornes de la bobina, los miliamperios que circulaban en ella continuarán haciéndolo, pero pasando por los dedos.
    {http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/InductC.png} El diodo sirve de camino a la corriente del inductor cuando el transistor se bloquea. Esto evita la aparición de altas tensiones entre el colector y la base del transistor.
    La regla es que, para evitar los arcos o las sobretensiones, hay que proteger los circuitos previendo un pasaje para la corriente del inductor cuando el circuito se interrumpe. En el diagrama de la derecha hay un ejemplo de un transistor que controla la corriente en una bobina (la de un relé, por ejemplo). Cuando el transistor se bloquea, la corriente que circula en la bobina carga las capacidades parásitas y la tensión del colector aumenta y puede sobrepasar fácilmente la tensión máxima de la unión colector-base y destruir el transistor. Colocando un diodo como en el diagrama, la corriente encuentra un camino en el diodo y la tensión del colector estará limitada a la tensión de alimentación más los 0,6 V del diodo. El precio funcional de esta protección es que la corriente de la bobina tarda más en disminuir y eso, en algunos casos, puede ser un inconveniente. Se puede disminuir el tiempo si, en lugar de un diodo rectificador, se coloca un diodo zener o Transil.
    No hay que olvidar que el dispositivo de protección deberá ser capaz de absorber casi toda la energía almacenada en el inductor.
    Frecuencia de resonancia
    Todo cuerpo o sistema tiene una, o varias, frecuencias características. Cuando un sistema es excitado a una de sus frecuencias características, su vibración es la máxima posible. El aumento de vibración se produce porque a estas frecuencias el sistema entra en resonancia.
    1. Sistemas eléctricos
    En un sistema eléctrico, la frecuencia de resonancia es aquella a la que la función de transferencia alcanza su máximo. Es decir, dada una entrada, se obtiene una salida máxima.
    Por ejemplo, al sintonizar una emisora de radio estamos haciendo funcionar el circuito interno de la radio a una frecuencia natural que entra en resonancia con la frecuencia de emisión de la emisora deseada y esta última se amplifica, pero dejando el sistema estable.
    2. Sistemas mecánicos
    Cuando un sistema físico se somete a un estímulo, parte de la energía pasa al mismo. Si el aporte de energía se hace a una frecuencia determinada, la tasa de absorción es la máxima posible. Esto puede dar lugar a la inestabilidad en el sistema, o simplemente a la ruptura en algún punto del mismo.
    El ejemplo más conocido puede ser la imagen de una soprano haciendo estallar el cristal al alcanzar una nota especialmente aguda, que no es otra, que la frecuencia de resonancia de la copa. Como anécdota, se puede decir que a los soldados se les hace romper la marcha cuando pasan por un puente, ya que la frecuencia de los pasos de todos juntos puede coincidir con la frecuencia del puente. Simplemente es una anécdota, pues en los puentes actuales no ocurriría nada ya que se diseñan para que su frecuencia propia no coincida con otras frecuencias que podrían afectarlo.
    En las escuelas de ingeniería y arquitectura es habitual hacer referencia al puente Tacoma, un viento racheado provocó su derrumbe al hacer que el puente entrara en resonancia
    Capacitancia Distribuida
    Por definición, la capacitancia entre dos conductores cualesquiera o elementos de conductores es la razón de la magnitud de cualquiera de las cargas iguales y opuestas en ellos a la diferencia de potencial asociada con las cargas. Entonces, si {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add2.jpg} es la capacitancia entre los conductores de una línea coaxial para la longitud {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add3.jpg} , {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add2.jpg} = {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add4.jpg} /(Vb – Va), y la capacitancia distribuida de la línea es C = {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add2.jpg} / {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add3.jpg} = ( {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add4.jpg} / {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add3.jpg} )/ (Vb – Va). Reemplazando en la ecuación obtenemos:
    {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/2.jpg}
    micromicrofaradios/metro
    Donde ke’ es la constante del dieléctrico real del material sin pérdidas, que llena el espacio interconductor, {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add5.jpg} tenemos que {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add6.jpg} = 8,85 x 10 –12 faradios/metro es la permitividad del espacio libre.
    También se expresa así:
    {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/3.jpg}
    La capacitancia distribuida de una línea de transmisión coaxial está generalmente en el rango de cerca de 25 a 200 micromicrofaradios/metro y valores entre 50 y 100 micromicrofaradios /metro son más comunes.
    Conductancia Distribuida
    En casos muy especiales, el espacio interconductor de una línea de transmisión se llena de material que conduce electricidad por medio del flujo de portadores de carga, ya sean electrones o iones. Entre esos materiales están: la tierra húmeda, las soluciones electrolíticas y los emplastes o la cerámica con carbón disperso, cuyas propiedades portadoras se describirán con la ayuda de un valor verdadero de conductividad que tiene el mismo significado que la conductividad de un metal.
    Por esto encontramos que la conductancia distribuida de una línea coaxial es la siguiente:
    {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/4.jpg}
    La cantidad {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add7.jpg} se utiliza para designar las pérdidas de un dieléctrico en campos eléctricos a-c, se llama factor de pérdida o tangente del ángulo de pérdida del material.
    La ecuación anterior nos muestra que la conductancia distribuida de una línea de transmisión coaxial es directamente proporcional a la frecuencia, si el factor de pérdida tand y la capacitancia distribuida de la línea don independientes de la frecuencia. Además la conductancia por unidad de longitud puede determinarse fácilmente a partir de la expresión de la capacitancia anterior utilizando la analogía con la corriente, así:
    {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/5.jpg}
    donde {http://www.angelfire.com/electronic2/proyectolineas2003/imagenes/chap1/add8.jpg} es la conductividad del dieléctrico que existe entre los conductores a la frecuencia de operación.

    (view changes)
    1:23 pm
  6. page Unidad 4 edited Transductor Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado ti…

    Transductor
    Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida. El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza (p.e. electromecánica, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa), aunque no necesariamente la dirección de la misma. Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina, en la agricultura, en robótica, en aeronáutica, etc. para obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa. Los transductores siempre consumen algo de energía por lo que la señal medida resulta debilitada.
    Ejemplos
    Un micrófono es un transductor electroacústico que convierte la energía acústica
    (vibraciones sonoras: oscilaciones en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje).
    Un altavoz también es un transductor electroacústico, pero sigue el camino contrario. Un altavoz transforma la corriente eléctrica en vibraciones sonoras.
    Otros ejemplos son los teclados comunes que transforman el impulso de los dedos sobre las membranas y éstas generan el código de la tecla presionada.
    Otro ejemplo es el sistema de alarma de un automóvil, el cual transforma los cambios de presión dentro del vehículo a la activación de dicha alarma. Algunas de estas son termistores, galgas extensiométricas, piezoeléctricos, termostatos, etc.
    Otro ejemplo es un ventilador.
    Otro ejemplo es una estufa doméstica.
    Clasificación de los transductores según la variable física a medir
    Temperatura:
    RTD: Sensor de tipo resistivo y que varía su resistencia según la temperatura. Actúa como un metal, por lo tanto tiene coeficiente de temperatura positivo.
    Es un sensor muy lineal, repetibilidad alta y presentan un error del 0,1% a 1%.
    La sensibilidad es 10 veces mayor a los termopares, y 10 veces menor que los termistores.
    TERMISTORES: Son semiconductores sensibles a la T. Se consigue actuando sobre la movilidad de los semiconductores.
    Hay de 2 tipos: NTC (coeficiente de temperatura negativo) y PTC (coeficiente de temperatura positivo).
    Las NTC son incluso más alineales que las PTC.
    Tienen una alta sensibilidad (10+ que las RTD), presenta una resistencia muy alta a la temperatura de trabaja, bajo calentamiento y son económicos.
    Son no-lineales. Presentan una disparidad de valores ente el mismo componente de la misma familia.
    TERMOPAR: Son sensores generadores y se basan en el efecto Peltier y del efecto Seebeck.
    Se basan en que dos metales homogéneos, A y B, con dos uniones a diferente temperatura, aparecerá una corriente eléctrica.
    PIROELECTRICOS: Son sensores generadores. Aparecen cargas superficiales en una dirección determinada cuando el material experimenta un cambio de temperatura. Estas cargas son debidas al cambio de su polarización espontánea al variar la temperatura.
    Osciladores de Cuarzo
    UNIONES P-N: DIODO, TRANSISTORES, dada sus características estáticas, la movilidad de los semiconductores variará a la temperatura variando la corriente que circule por ella.
    Distancia, desplazamiento o posición:
    POTENCIOMETROS: Es un sensor de tipo resistivo. Básicamente es un resistor con un contacto móvil deslizante o giratorio. Y según el ángulo girado o la distancia recorrida x la resistencia entre el contacto móvil y uno de los terminales varía.
    GALGAS: Se basan en la variación de resistencia de un conductor o un semiconductor cuando es sometido a un esfuerzo mecánico.
    Si se le somete a un esfuerzo en dirección longitudinal, cada una de las tres magnitudes que intervienen en el valor de R experimenta un cambio, por lo tanto, R también cambia la forma.
    MAGNETORRESISTENCIAS: Si se le aplica un campo eléctrico a un conductor por el que circula una corriente eléctrica, dependiendo de la dirección del campo, además de la tensión de Hall hay una reducción de la corriente al ser desviados algunos electrones de su trayectoria.
    CONDENSADOR DIFERENCIAL: Sensor de tipo capacitivo. Consiste en dos condensadores variables dispuestos físicamente de tal modo que experimenten el mismo cambio pero en sentidos opuestos.
    LVDT: Sensor inductivo. Es un transformador diferencial de variación lineal. Se basa en la variación de la inductancia mutua ente un primario y cada uno de los secundarios al desplazarse a lo largo de su interior un núcleo de material ferromagnético, arrastrado por un vástago no ferromagnético, unido a la pieza cuyo movimiento se desea medir.
    CORRIENTES DE FOUCAULT: Sensor inductivo. La impedancia de una bobina por la que circula una corriente alterna queda alterada si se introduce una superficie conductora dentro de su campo magnético. Ello es debido a que se inducen corrientes de Foucault en la superficie que crean su propio campo magnético, opuesto al de la bobina. Cuanto más próximas estén la bobina y la superficie, mayor es el cambio de impedancia.
    RESOLVER
    EFECTO HALL: Sensor inductivo. Consiste en la aparición de una diferencia de potencial transversal en un conductor o semiconductor, por el que circula corriente, cuando hay un campo magnético aplicado en dirección perpendicular a ésta.
    CODIFICADOR INCREMENTAL: Es un sensor digital. Hay un elemento lineal o un disco con poca inercia que se desplaza solidario a la pieza cuya posición se desea determinar.
    CODIFICADOR ABSOLUTO: Sensor digital. Ofrecen a su salida una señal codificada correspondiente a la posición de un elemento móvil, regla o disco, con respecto a una referencia interna.
    FOTOELÉCTRICOS: Basada en uniones p-n.
    REFLEXIÓN: Por ultrasonidos.
    Velocidad:
    LEY FARADAY: Sensor inductivo. En un circuito con N espiras que abarque un flujo magnético, si éste varía con el tiempo se induce en él una tensión o fuerza electromotriz e.
    CODIFICADORES INCREMENTALES
    EFECTO DOPPLER

    (view changes)
    1:17 pm
  7. page Unidad 3 edited gal El galvanómetro ... campo magnético. {http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image29…
    gal
    El galvanómetro
    ...
    campo magnético.
    {http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2973.gif}
    El momento de torsión experimentado por la bobina es proporcional a la corriente que circula por ella. Esto significa que cuanto más grande es la corriente, tanto mayor es el momento de torsión, así como el giro de la bobina antes de que el resorte se tense lo suficiente para detener la rotación. Por tanto, la cantidad de inclinación o rotación de la bobina es proporcional a la corriente. Después de que el instrumento se calibra de manera apropiada, puede usarse junto con otros elementos de circuito para medir ya sea corrientes o diferencias de potencial (voltaje). Algunos instrumentos de laboratorio que emplean los movimientos de D' Arsonval pueden medir corrientes tan pequeñas como 1.0 X 10-13 A
    ...
    La mayor parte de los voltímetros emplean también 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. En el caso del voltímetro el instrumento es ideal si ofrece resistencia infinita entre los puntos sobre los cuales se esta realizando la medición del voltaje, es decir constituye un circuito abierto entre sus puntas de prueba, pero esto es difícil de lograr por lo que 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.
    Para construir un voltímetro de múltiple rango, se puede emplear un interruptor que conecte resistencias de varias magnitudes en serie con el movimiento del medidor. Para obtener una deflexión hacia los valores altos de la escala, los bornes se deben conectar con el voltímetro con la misma polaridad que las marcas de las terminales. Los voltímetros típicos de corriente directa (CD) de laboratorio tienen exactitudes de ± 1 % de la escala completa.
    ...
    por volts.
    {http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2975.gif}
    Fig. Voltímetro de varios rangos.
    Ohmetro
    ...
    y/o derivación.
    Ohmetro Tipo Serie
    El ohmetro tipo serie consta de un galvanómetro o movimiento D`Arsonal conectado en serie con una resistencia y una batería, con un par de terminales a los cuales se conecta la resistencia desconocida. La corriente que circula a través del galvanómetro depende de la magnitud de la resistencia desconocida y la indicación del medidor es proporcional a su valor, siempre y cuando se hayan tomado en cuenta una debida calibración
    ...
    Aun cuando el ohmetro tipo serie es un diseño popular y se utiliza extensamente en los instrumentos portátiles para servicio general, tiene ciertas desventajas. Las más importantes se relacionan con la disminución del voltaje de la batería interna con el tiempo y el uso, de forma que la corriente a escala completa disminuye y el medidor no lee "0" cuando A y B están en cortocircuito. La resistencia de derivación R2 provee un ajuste para contrarrestar el efecto de la descarga de la batería. Es posible ajustar la aguja a escala completa con R1 eliminando a R2, pero esto cambiaría la calibración en toda la escala. El ajuste de R2 es una mejor solución, ya que la resistencia equivalente del paralelo de R2 y la bobina Rm siempre es baja
    Comparada con R1, y por consiguiente el cambio requerido en R2 para el ajuste no cambia mucho de calibración.
    ...
    del ohmetro.
    Ohmetro Tipo Derivacion
    Este consiste de una batería enserie con una resistencia de ajuste R1 y un galvanómetro D' Arsonal. La resistencia desconocida se conecta a través de las terminales A y B, en paralelo con el medidor. Para este circuito es necesario tener un interruptor que desconecte la batería cuando no se use el instrumento. Cuando la resistencia desconocida Rx = 0 {http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/electronica/ohm.gif} ( A y B están abiertas), las corrientes circulará únicamente a través del medidor; y con la apropiada selección del valor de R1, se puede hacer que la aguja marque escala completa. De esta forma, el ohmetro tiene la marca "cero" en el lado izquierdo de la escala ( no circula corriente) y la marca "infinito" en el lado derecho de la escala ( corriente de deflexión a plena escala).
    ...
    El elemento mas versátil en la construcción de amperímetros, voltímetros y ohmetros es el mecanismo de D’Arsonval, ya que presenta alta sensibilidad a corrientes pequeñas y solo basta un arreglo resistivo para hacer de él uno de esto aparatos.
    Para elegir los resistores que deben montarse sobre un circuito debe tenerse muy en la cuenta la corriente que va a pasar por ellos y así mismo determinar la potencia que deben soportar para evitar averías en los mismos.
    Óhmetro
    Un óhmetro, Ohmímetro, u Ohmiómetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica.
    El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia.
    La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.
    Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendrá dado por:
    {http://upload.wikimedia.org/math/f/6/c/f6cda470e0dda83a09efbbbc84c9ee66.png} R = frac{V}{I} Para medidas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba.
    Para evitar este inconveniente, un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvín. 2 terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.
    Óhmetro PCE-DM 12 (CAT III / 600 V)
    óhmetro con selección de rango automática, gran pantalla y múltiples funciones
    Este óhmetro equipado con una pantalla LCD de alto contraste es un nuevo óhmetro de medición de sólida construcción que cuenta con doble carcasa de plástico.
    El óhmetro tiene selección de rango automática y una precisión básica DC del 0,5 %. La solidez y fiabilidad del óhmetro lo hace apto para ser utilizado tanto en laboratorio o en investigación y desarrollo como en el servicio técnico in situ.
    Forma parte de la normativa CAT III / 600 V / EN 61010-1.
    En esta visión general puede encontrar cualquier tipo de óhmetro pueda necesitar. Este óhmetro cuenta con las siguientes características:
    - Gran pantalla LCD rica en contrastes que ga-
    rantiza una buena lectura incluso en condicio-
    nes ambientales difíciles.
    - Sencillo manejo
    - Diseño seguro
    - Selección de rango automática
    - Función Data Hold
    - Función de auto desconexión
    - Control de paso
    - Prueba de diodos
    - Se entrega con cables de comprobación, ba-
    tería, sensor de temperatura tipo K e instruc-
    ciones de uso del ohmetro
    Disponemos de otro óhmetro digital el PCE-DM 22 con una memoria interna de 32.000 valores, software para la transmisión de datos y con capacidad para la medición de la temperatura.
    {http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/images/ohmetro-pce-dm-12.jpg} Ohmetro (CAT III / 600 V) con un diseño seguro y de sencillomanejo.
    Ohmetro con selección de rango PCE-DM12
    Ver / imprimir las instrucciones
    de uso del ohmetro
    {http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/images/adobe.gif} Manual de instrucciones de uso del óhmetro PCE-DM 12.
    Funciones del óhmetro PCE-DM 12
    {http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/images/ohmetro-pce-dm12-imagen.JPG} Funciones del óhmetro PCE-DM 12.
    Funciones del óhmetro PCE-DM 12
    Funciones del óhmetro:
    1. Pantalla LCD
    2. Selector de funciones.
    3. Hendidura de entrada positiva 10 A.
    4. Hendidura de entrada negativa COM
    5. Hendidura de entrada positiva
    6. Tecla de modo.
    7. Tecla de rango de medición.
    8. Tecla de memoria de valores.
    9. Tecla de medición relativa.
    Símbolos que aparecen en pantalla del óhmetro:
    AC DC - Corriente o tensión alterna / continua
    BAT - Batería vacía
    AUTO - Selección de rango automática
    {http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/images/flecha.gif} ├ - Modo de prueba de diodos
    {http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/images/ondas.jpg} - Símbolo de control de paso
    HOLD - Memoria de valores
    ºC, ºF, nF,Hz, V,A, M, Ω - Unidades
    Para realizar una medición de la corriente DC/AC con el óhmetro debe de seguir los siguientes pasos:# Debe de conectar el cable de comprobación negro en la hendidura COM (4) del óhmetro y el cable de comprobación rojo en la hendidura de entrada positiva 10 A (3) o la hendidura de entrada positiva mA / uA (5) según las necesidades de medición.
    Tiene que seleccionar el rango de medición en el óhmetro 10 A, mA o bien uA con el selector de funciones (2) dependiendo de las necesidades de medición.
    Seleccione AC o DC con la tecla Mode del óhmetro (6).
    Debe de mantener los cables de comprobación del óhmetro en los correspondientes puntos a comprobar.
    A continuación puede leer el valor de corriente en la pantalla del óhmetro. En caso de permutación de la polaridad DC aparece el símbolo (-) antepuesto al valor de medición.
    Para realizar una medición de la tensión DC/AC con el óhmetro debe de seguir estos pasos:
    Tiene que conectar el cable de comprobación negro en la hendidura COM (4) del óhmetro y el cable de comprobación rojo en la hendidura de entrada positiva (5).
    Debe colocar el selector de funciones (2) en la posición V del óhmetro.
    Seleccione AC o DC con la tecla Mode del óhmetro (6).
    Mantenga los cables de comprobación del óhmetro en los correspondientes puntos de comprobación.
    Puede leer el valor de tensión en la pantalla del óhmetro y en caso de permutación de la polaridad DC aparece el símbolo (-) antepuesto el valor de medición.
    Especificaciones técnicas del óhmetro
    Rangos de medición
    - DCV
    - ACV
    - DCA
    - ACA
    - Resistencia
    - Capacidad
    - Frecuencia
    - Temperatura
    - Duty Cycle
    600 V
    600 V
    10 A, 600 V
    10 A, 600 V
    2 / 20 / 40 MΩ
    200 μF
    10 MHz
    + 760 °C
    9,99 %
    Resolución
    - DCV
    - ACV
    - DCA
    - ACA
    - Resistencia
    - Capacidad
    - Frecuencia
    - Temperatura
    - Duty Cycle
    0,1 mV ... 1 V (dependiendo del rango)
    0,1 mV ... 1 V (dependiendo del rango)
    0,1 µA ... 10 mA (dependiendo del rango)
    0,1 µA ... 10 mA (dependiendo del rango)
    0,1 Ω ... 10 kΩ (dependiendo del rango)
    1 pF ... 0,1 µF (dependiendo del rango)
    0,001 Hz ... 1 kHz (dependiendo del rango)
    1 °C
    0,1 %
    Precisión
    - DCV
    - ACV
    - DCA
    - ACA
    - Resistencia
    - Capacidad
    - Frecuencia
    - Temperatura
    - Duty Cycle
    ± 0,5 ... 1,5 % (dependiendo del rango)
    ± 1,2 ... 2,0 % (dependiendo del rango)
    ± 1,0 ... 2,5 % (dependiendo del rango)
    ± 1,5 ... 3,0 % (dependiendo del rango)
    ± 1,2 ... 2,0 % (dependiendo del rango)
    ± 3,0 ... 5,0 % (dependiendo del rango)
    ± 1,2 ... 1,5 % (dependiendo del rango)
    ± 3,0 %
    ± 1,2 %
    Indicador
    pantalla LCD de 4000 recuentos
    Selección de rango
    automática
    Cuota de medición
    2 / s
    Temperatura ambiental
    0 ... + 50 °C
    Humedad ambiental
    20 ... 95 % H.r.
    Alimentación
    batería de bloque de 9 V
    Indicador de estado de la batería
    aparece "BAT" con la batería baja
    Auto desconexión
    a los 15 min. sin actividad
    Carcasa
    plástico ABS
    Dimensiones
    150 x 70 x 48 mm
    Peso
    255 g
    Grado de contaminación
    II
    Normativa
    EN 61010-1; CAT III / 600V; EMC;
    LVD; EN 50081-1; EN 50082-1
    Vatimetro
    Es un instrumento para le medida de la energía eléctrica, o índice de la energía eléctrica a cualquier circuito. El término se aplica generalmente para describir una forma particular de electrodinamómetro, consistiendo en una bobina fija del alambre y de un abrazo o de una bobina vecina del alambre suspendida para ser movible. En la construcción general el instrumento se asemeja a un electrodinamómetro, la bobina fija se llama la bobina actual, y la bobina movible se llama la bobina potencial, y cada uno de éstos arrolla hace sus extremos traer para separar los terminales en la base del instrumento.
    El principio en el cual el instrumento funciona es como sigue: Suponga cualquier circuito, tal como un motor eléctrico, una lámpara o un transformador, está recibiendo la corriente eléctrica; entonces la energía dada a ese circuito contado en vatios es medida por el producto de la corriente que atraviesa el circuito en amperios y la diferencia potencial de los extremos de ese circuito en voltios, multiplicados por cierto factor llamado el factor de la energía en esos casos en los cuales el circuito sea inductivo y el alternarse actual.
    Tome primero el caso más simple de un circuito que absorbe energía. Si un electrodinamómetro, hecho como esta descrito arriba, tiene su circuito fijo conectado en serie con el circuito que absorbe energía y su bobina móvil (herida con el alambre fino) conectada a través de los terminales del circuito, después una corriente atravesará la bobina fija, y una corriente atravesará la bobina alta de la resistencia del vatímetro proporcional a la diferencia potencial en los terminales del circuito. La bobina movible del vatímetro se suspende normalmente de modo que su eje sea perpendicular al de la bobina fija y sea obligado por la torsión de un resorte espiral.
    Cuando las corrientes atraviesan las dos bobinas, las fuerzas se atraen en la acción que obliga a las bobinas que fijen sus hachas en la misma dirección, y estas fuerzas se pueden oponer por otro esfuerzo de torsión debido al control de un resorte espiral regulado moviendo una cabeza de la torsión en el instrumento.
    El esfuerzo de torsión requerido para sostener las bobinas en su posición normal es proporcional al valor medio del producto de las corrientes que atraviesan dos bobinas respectivamente, o al valor medio del producto de la corriente en el circuito que absorbe energía y la diferencia potencial en sus extremos, es decir, a la energía tomada por el circuito.
    Por lo tanto esta energía se puede medir por la torsión que se debe aplicar al trabajo movible del vatímetro para sostenerlo en la posición normal contra la acción de las fuerzas que tienden para desplazarla.
    El vatímetro se puede por lo tanto calibrar para dar las lecturas directas de la energía contada en los vatios, tomados en el circuito; por lo tanto su nombre, vatímetro. En esos casos en los cuales el circuito absorbente de energía sea inductivo, la bobina del vatímetro conectado a través de los terminales del circuito “powerabsorving” debe tener una inductancia excesivamente pequeña, una corrección considerable puede llegar a ser necesaria.
    Por lo tanto un vatímetro electrodinámico, aplicado para medir la corriente eléctrica tomada en un circuito al emplear corrientes alternas da lecturas absolutamente correctas solamente en el caso cuando el circuito potencial del vatímetro y el circuito tienen inductancias insignificantes, y cuando los mismos dos circuitos tienen constantes de tiempo iguales. Si estas condiciones no se satisfacen, se asume que el vatímetro puede haber sido calibrado con las corrientes continuas, pueden ser demasiado altas o demasiado bajas cuando se están utilizando las corrientes alternas.
    Para que un vatímetro sea conveniente para la medida de la energía tomada en un circuito inductivo es necesario que ciertas condiciones de la construcción deben ser satisfechas. El marco y el caso del instrumento deben ser corrientes de Foucault totalmente no-metálicas, otras corrientes inducidas harán fuerzas que no permiten actuar sobre la bobina movible. Otra vez el circuito de la desviación debe tener inductancia cero y la bobina de serie o actual se debe herir o construir con el alambre de cobre trenzado, cada filamento debe ser de seda cubierta, para prevenir la producción de las corrientes de Foucault en la masa del conductor.
    Los Vatímetros de esta clase fueron ideados por J. A. Fleming, Kelvin y W. Duddell y Mather. W. E. Sumpner, sin embargo, se han ideado formas de vatímetros del dinamómetro, y ha definido las condiciones bajo las cuales estos instrumentos están disponibles para las medidas exactas.
    Hay métodos de medir corriente eléctrica por medio de los voltímetros electrostáticos, o de electrómetros del cuadrante adaptados para el propósito, que cuando está empleado también se puede usar los vatímetros electrostáticos. Si los cuadrantes de un electrómetro están conectadas con los extremos de un circuito no inductor en serie con el circuito que absorbe energía, y si la aguja está conectada con el extremo de este último circuito opuesto a el en las cuales la resistencia inducción esté conectada, después la desviación del electrómetro será proporcional a la energía tomada en el circuito, puesto que es proporcional al valor medio (AB) de IC3/4 (A+B)~, donde están los potenciales A y B de los cuadrantes y C es la de la aguja. Esta expresión, sin embargo, mide la energía tomada en el circuito que absorbe energía. En el caso del método del voltímetro de medir energía ideado por W. E. Ayrton y W. E. Stimpner en 1891, fue un voltímetro electrostático empleado para medir la caída del potencial VI de cualquier circuito inductivo en el cual se desee.
    {http://html.rincondelvago.com/000440100.png} 'Vatímetro'
    La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un vatímetro, un instrumento parecido al electrodinamómetro. El vatímetro tiene su bobina fija dispuesta de forma que toda la corriente del circuito la atraviese, mientras que la bobina móvil se conecta en serie con una resistencia grande y sólo deja pasar una parte proporcional del voltaje de la fuente. La inclinación resultante de la bobina móvil depende tanto de la corriente como del voltaje y puede calibrarse directamente en vatios, ya que la potencia es el producto del voltaje y la corriente.
    A-A´: bobina de intensidad o amperimétrica.
    M-N : bobina de tensión o voltimétrica.
    VATÍMETRO
    (Definición II)
    Es un instrumento que realiza solo las funciones combinadas del amperímetro y voltímetro y señala directamente la potencia.
    Se compone de una bobina con una aguja indicadora, unida a ella, que gira alrededor de un eje, de tal modo que puede oscilar en el campo magnético de la segunda bobina, y esta sometida a un resorte cuyo momento recuperador es proporcional al ángulo girado. El par que tiende a hacer girar la bobina es proporcional al mismo tiempo, a la intensidad de corriente que la recorre y al campo magnético proporcional a la intensidad de corriente en la bobina fija.
    Por consiguiente si la bobina fija se conecta como el amperímetro, la intensidad que pasa por ella es proporcional a la intensidad total y su campo magnético es proporcional a esta intensidad. Si la bobina móvil se conecta como el voltímetro, la intensidad de la corriente que la recorre es proporcional a la diferencia de potencial entre los bornes de x.
    El vatímetro esta provisto de cuatro bornes, dos correspondientes al amperímetro y dos al voltímetro.
    El Vatímetro esta compuesto internamente por un
    Voltímetro y un Amperímetro
    El Amperímetro: Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético.
    El Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente, esta función se puede destacar en un Multimetro. Si hablamos en términos básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia paralela llamada Shunt. Los amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmnio, debido a que no se disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito energizado.
    {http://html.rincondelvago.com/000440101.png} 'Vatímetro'
    Uso del Amperímetro
    Es necesario conectarlo en serie con el circuito.
    Se debe tener un aproximado de corriente a medir ya que si es mayor de la escala del amperímetro, lo puede dañar. Por lo tanto, la corriente debe ser menor de la escala del amperímetro.
    Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada. Si no se siguen estas reglas, las medidas no serían del todo confiable y se puede dañar el eje que soporta la aguja.
    Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.
    Las lecturas tienden a ser más exactas cuando las medidas que se toman están intermedias a al escala del instrumento.
    Nunca se debe conectar un amperímetro con un circuito que este energizado.
    Utilidad del Amperímetro
    Su principal, conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento. Además, muchos Laboratorios lo usan al reparar y averiguar subidas de corriente para evitar el malfuncionamiento de un equipo
    Se usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A esta técnica se le denomina el “Método del Voltímetro - Amperímetro”
    El Voltímetro: Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos.
    Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R) no varía.
    {http://html.rincondelvago.com/000440102.png} 'Vatímetro'
    Uso del Voltímetro
    Es necesario conectarlo en paralelo con el circuito, tomando en cuenta la polaridad si es C.C.
    Se debe tener un aproximado de tensión a medir con el fin de usar el voltímetro apropiado
    Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada.
    Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.
    Vatímetro
    INTRODUCCION
    Es un instrumento para le medida de la energía eléctrica, o índice de la energía eléctrica a cualquier circuito. El término se aplica generalmente para describir una forma particular de electro-dinamómetro, consistiendo en una bobina fija del alambre y de un abrazo o de una bobina vecina del alambre suspendida para ser movible. En la construcción general el instrumento se asemeja a un electro-dinamómetro, la bobina fija se llama la bobina actual, y la bobina movible se llama la bobina potencial, y cada uno de éstos arrolla hace sus extremos traer para separar los terminales en la base del instrumento.
    La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un vatímetro.
    En el desarrollo de este trabajo analizaremos la constitución y funcionamiento del vatímetro.
    CONCLUSIÓN
    Luego de analizar la constitución y el funcionamiento del vatímetro, podemos decir que gracias a este instrumento capaz de combinar un voltímetro con un amperímetro, es posible obtener una lectura rápida de la potencia de la energía eléctrica presente en un circuito. De no existir este tendríamos que conectar un voltímetro y un amperímetro al circuito para luego a través de la ecuación P = V * I. determinar el valor de dicha potencia.
    Su principal utilidad es conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento. Además, muchos Laboratorios lo usan al reparar y averiguar subidas de corriente para evitar el malfuncionamiento de un equipo
    Se usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A esta técnica se le denomina el “Método del Voltímetro - Amperímetro”
    CONSIDERACIONES SEGUNDAS
    La energía eléctrica se mide por medio de un vatímetro. Este instrumento es del tipo electro-dinámico. Consiste en un par de bobinas fijas, de una bobina fija y una bobina movible conocida como la bobina potencial. Las bobinas fijas se componen de algunas vueltas de un conductor comparativamente grande. La bobina potencial consiste en muchas vueltas del alambre fino. Se monta en un eje, llevado adentro jeweled los cojinetes, de modo que pueda dar vuelta dentro de las bobinas inmóviles. La bobina movible lleva una aguja que se mueve sobre una escala convenientemente marcada. Los muelles en espiral sostienen la aguja a una posición cero.
    Un circuito electro-dinámico simplificado del Vatimetro.
    {http://html.rincondelvago.com/000440103.png} 'Vatímetro'
    La bobina actual (bobina inmóvil) del vatímetro está conectada en serie con el circuito (carga), y la bobina potencial (bobina movible) está conectada a través de la línea. Cuando la corriente de la línea atraviesa la bobina actual del vatímetro, un campo se instala alrededor de la bobina. La fuerza de este campo es proporcional a la línea actual y en fase con ella. La bobina potencial tiene generalmente un resistor muy grande conectado en serie con ella. Esto es con el fin de fabricar al circuito tan puramente resistente como sea posible. Consecuentemente, actual en el circuito potencial es prácticamente en fase con voltaje de línea. Por lo tanto, cuando el voltaje se aplica al circuito potencial, la corriente es proporcional a la fase con el voltaje de línea.
    La fuerza de actuación viene del campo de su bobina actual y del campo de su bobina potencial. La fuerza que actúa en la bobina movible en el instante (que tiende para darle vuelta) es proporcional a los valores instantáneos de la corriente y del voltaje de la línea.
    El vatímetro consiste en dos circuitos, cualquiera de los cuales será dañado si la corriente se pasa a través de ellos. Este hecho debe ser acentuado especialmente en el caso de vatimetro, porque la lectura del instrumento no sirve para decir al usuario que se estén recalentando las bobinas. Si se sobrecarga un amperímetro o un voltímetro, el indicador indicará más allá del límite superior de su escala. En el vatímetro, los circuitos potenciales pueden llevar tal sobrecarga que su aislamiento se esté quemando, pero el indicador puede ser solamente marcar la parte encima de la escala. Esto es porque la posición del indicador depende del factor de la energía del circuito así como del voltaje y la corriente. Así, un circuito bajo de energía dará una lectura muy baja en el vatímetro incluso cuando los circuitos actuales y potenciales se cargan al límite seguro máximo. Este grado seguro se da generalmente en la cara del instrumento. Siempre se clasifica distintamente, no en vatios sino en voltios y amperios. El cuadro 1-45 demuestra la manera apropiada de conectar un vatímetro en varios circuitos.
    Cuadro 1-45. - Un vatímetro conectado en varios circuitos. SISTEMA Bifásico
    {http://html.rincondelvago.com/000440104.png} 'Vatímetro'
    METRO Del Vatio-hora
    El metro del vatio-hora es un instrumento que mide la energía, el metro del vatio-hora debe tomar en consideración algunos factores.
    En principio, el metro del vatio-hora es un motor pequeño cuya velocidad instantánea es proporcional a la energía que pasa a través de él. Las revoluciones totales en un rato dado son proporcionales a la energía total, o a los vatios-hora, consumidos durante ese tiempo.
    Las direcciones siguientes deben ser seguidas al leer los diales de un metro del vatio-hora. El metro, en este caso, es un tipo del cuatro-dial.
    El indicador en el dial derecho de la figura coloca 1 kilovatio-hora, o 1.000 vatios-hora, para cada división del dial.
    Una revolución completa de la mano en este dial moverá la mano de la segunda división del dial uno y colocará 10 kilovatios-hora, o 10.000 vatios-hora. Una revolución completa de la mano del segundo dial moverá la tercera división de la mano una y colocará 100 kilovatios-hora o 100.000 vatios-hora, etcétera.
    Metro del vatio-hora.
    {http://html.rincondelvago.com/000440105.png} 'Vatímetro'
    Por consiguiente, usted debe leer las manos de izquierda a derecha, y agrega tres ceros a la lectura del dial más bajo para obtener la lectura del metro en vatios-hora.
    Medición de Potencia Trifásica con dos wattmetros
    Este método es apropiado para medir factor de potencia KVAR, KW, KVA en cargas conectadas en delta o en estrella que estén balanceados.
    Todos los wattmetros monofásicos están construidos de acuerdo a su principio de operación, con dos bobinas una bobina que es de corriente (B. C) que se conecta en serie y una bobina de potencia (B. P) que se conecta en paralelo, la lectura que nos da un sistema monofásico es:
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/fig01.gif}
    Donde V es el voltaje aplicado en las terminales de la carga. I es la corriente que pasa la carga y q es el ángulo de defasamiento entre V e I que es el mismo ángulo de la impedancia de carga Z=R± jXLC.
    Puede observar en el circuito anterior que la B.P. del wattmetro esta en paralelo con carga y mide el voltaje de fase y que la B.C. esta en serie con la carga y mide la corriente de fase.
    Ahora bien cuando conectamos uno o más wattmetro monofásicos en una carga trifásica, las corrientes que medirán las B.C. serán de línea o de fase y los voltajes que medirán las B.P serán de línea o de fase según sea la conexión de la carga (delta o estrella)
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/fig02.gif}
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/w1.gif}
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/w2.gif}
    Si la carga es estrella (los resultados que obtendremos en delta serían los mismos). La corriente que mide la B. C es de fase, que es igual a la de línea. La B.P esta midiendo el voltaje de línea, que es igual a raíz de tres veces mayor que el de fase y con 30°de defasamiento.
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/fig03.gif}
    Como se ve en la figura la lectura de wattmetro 1 y 2 será:
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/w1w2.gif}
    Nuestro problema ahora es saber como es el ángulo formado entre el voltaje VAB y la corriente IA para el wattmetro 1 y cual será el ángulo formado entre VCB y IC para el wattmetro 2.
    Un diagrama fasorial servirá de ayuda para encontrar cuánto valen esos ángulos; supondremos un sistema de secuencia (+).
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/fig04.gif}
    Si {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/Image5.gif}
    Si suponemos que q =30° con el fin de poder verlo en un diagrama y calcular IA y IC:
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/Image6.gif}
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/fig05.gif}
    Gráfica de valores
    Ahora si en esta gráfica vectorial podemos ver cual es el ángulo tomado entre IA y VAB, que es lo que mide el wattmetro uno, y podemos observar cual es el ángulo entre IC y VCB que es lo que mide el wattmetro dos:
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/cos.gif}
    Estos mismos ángulos serían los mismos para un análisis de una carga conectado en delta. Concluyendo, lo que leen los wattmetros es :
    W1 = ½ VAB½ ½ IA½ cos (q + 30° ) = VL IL cos (q + 30° )
    W2 = ½ VCB½ ½ IC½ cos (q - 30° ) = VL IL cos (q - 30° )
    Medición de potencia trifásica (Pt)
    Si sumamos los dos Wattmetros W1 + W2
    W1 + W2 = VL IL Cos (q + 30°) + VL IL Cos (q -30=
    VL IL Cos 30° Cos q - VL IL Sen 30 Sen q + VL IL Cos 30 Cos q + VL IL Sen 30° Sen q
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/Image7.gif} esto es lo que conocemos como potencia trifásica.
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/Image8.gif}
    Medición de potencia reactiva trifásica (Qr)
    Si restamos los dos Wattmetros:
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/Image9.gif}
    W2-W1=VLILSenq
    Ahora bien si multiplicamos por {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/Image10.gif} (W2-W1) nos dará la potencia reactiva trifásica:
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/Image11.gif}
    Medición de la potencia aparente-trifásica (Sr)
    Si queremos conocer la potencia aparente con la lectura de los wattometros:
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/Image12.gif}
    Medición del ángulo en un ángulo q en un sistema trifásico:
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/Image13.gif}
    Medición del factor de potencias
    {http://webdiee.cem.itesm.mx/web/servicios/archivo/tutoriales/fp/Image14.gif}
    Esta tabla nos ayudará a ser expertos para poder pronosticar el comportamiento del factor de potencia con solo ver las lecturas de los wattmetros:
    q
    fip
    W1
    W2
    WT
    0
    1
    W1=W2
    W2=W1
    2W1=2W2
    30°
    0.866
    W1=1/2W2
    W2=2W1
    WT=W1+W2
    60°
    0.5
    W1=0
    W2=WT
    WT=W2
    90°
    0
    -W1=W2
    W2=-W1
    WT=0
    Nota 1. Si ahora q es carga capacitiva el wattmetro 2 se comporta como se comporta el wattmetro 1 y viceversa (haz tú ese ejercicio)
    Nota 2. También es importante notar que si yo cambio la secuencia de fase, el orden de los wattmetros cambia.
    Nota 3. Es importante tener una referencia desde el principio para saber qué tipo de carga es la que está usando. Por ejemplo si la primer carga es un motor, es lógico suponer que el tipo de carga es atrasado o inductivo y ésas serán mis referencias.

    (view changes)
    1:15 pm
  8. page Unidad 3 edited gal El El galvanómetro es ... campo magnético. {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5C…
    gal
    El

    El
    galvanómetro es
    ...
    campo magnético.
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image001.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2973.gif

    {http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2973.gif}

    El momento de torsión experimentado por la bobina es proporcional a la corriente que circula por ella. Esto significa que cuanto más grande es la corriente, tanto mayor es el momento de torsión, así como el giro de la bobina antes de que el resorte se tense lo suficiente para detener la rotación. Por tanto, la cantidad de inclinación o rotación de la bobina es proporcional a la corriente. Después de que el instrumento se calibra de manera apropiada, puede usarse junto con otros elementos de circuito para medir ya sea corrientes o diferencias de potencial (voltaje). Algunos instrumentos de laboratorio que emplean los movimientos de D' Arsonval pueden medir corrientes tan pequeñas como 1.0 X 10-13 A
    En algunos medidores analógicos las escalas son no lineales. Esto se debe por lo general a que el campo magnético no es uniforme en toda la zona entre las piezas polares del imán. Para que la indicación del medidor sea exacta, la escala del medidor debe desviarse de la linealidad para compensar esa falta de uniformidad del medidor.
    El mecanismo o movimiento que patentó D' Arsonval se basa en este principio. Una bobina de alambre se fija en un eje que gira en dos cojinetes de joya. La bobina puede girar en un espacio entre un núcleo cilíndrico de hierro suave y dos piezas polares magnéticas. Las piezas polares crean el campo magnético y el núcleo de hierro restringe el campo al espacio de aire (entrehierro) entre él y las piezas polares. Si se aplica una corriente a la bobina suspendida, la fuerza resultante hará que gire. A este giro se oponen dos resortes pequeños que originan un par (fuerza giratoria) que se opone al par magnético. Las fuerzas de los resortes se calibran de modo que una corriente conocida origine una rotación de ángulo conocido.(También, los resortes sirven como conexiones eléctricas para la bobina.) El puntero liviano muestra la cantidad de rotación sobre una escala calibrada.
    ...
    escala completa.
    Construcción De Multimetros
    ...
    un ohmetro.
    Ampérimetro Analógico
    ...
    daños graves.
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image002.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2974.gif

    {http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2974.gif}

    Fig. Amperímetro de varios rangos
    ...
    la medición.
    Vóltimetros Analógicos
    La mayor parte de los voltímetros emplean también 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. En el caso del voltímetro el instrumento es ideal si ofrece resistencia infinita entre los puntos sobre los cuales se esta realizando la medición del voltaje, es decir constituye un circuito abierto entre sus puntas de prueba, pero esto es difícil de lograr por lo que 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.
    Para construir un voltímetro de múltiple rango, se puede emplear un interruptor que conecte resistencias de varias magnitudes en serie con el movimiento del medidor. Para obtener una deflexión hacia los valores altos de la escala, los bornes se deben conectar con el voltímetro con la misma polaridad que las marcas de las terminales. Los voltímetros típicos de corriente directa (CD) de laboratorio tienen exactitudes de ± 1 % de la escala completa.
    ...
    por volts.
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image003.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2975.gif

    {http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2975.gif}

    Fig. Voltímetro
    ...
    varios rangos.
    Ohmetro
    ...
    y/o derivación.
    Ohmetro Tipo Serie
    ...
    debida calibración
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image004.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2976.gif

    {http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2976.gif}

    Fig. Ohmetro tipo Serie
    Cuando

    Cuando
    la resistencia
    ...
    marca "0 {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image005.gif}{http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/electronica/ohm.gif} ". En
    ...
    Rx = {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image006.gif}{http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/electronica/infinito.gif} (terminales A
    ...
    marca " {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image006.gif}{http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/electronica/infinito.gif} " en
    Aun cuando el ohmetro tipo serie es un diseño popular y se utiliza extensamente en los instrumentos portátiles para servicio general, tiene ciertas desventajas. Las más importantes se relacionan con la disminución del voltaje de la batería interna con el tiempo y el uso, de forma que la corriente a escala completa disminuye y el medidor no lee "0" cuando A y B están en cortocircuito. La resistencia de derivación R2 provee un ajuste para contrarrestar el efecto de la descarga de la batería. Es posible ajustar la aguja a escala completa con R1 eliminando a R2, pero esto cambiaría la calibración en toda la escala. El ajuste de R2 es una mejor solución, ya que la resistencia equivalente del paralelo de R2 y la bobina Rm siempre es baja
    Comparada con R1, y por consiguiente el cambio requerido en R2 para el ajuste no cambia mucho de calibración.
    ...
    del ohmetro.
    Ohmetro Tipo Derivacion
    ...
    = 0 {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image005.gif}{http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/electronica/ohm.gif} ( A
    El ohmetro tipo derivación es adecuado para medir valores bajos de resistencia; no se suele emplear en los instrumentos de prueba, pero se encuentra en los laboratorios o para aplicaciones especiales de medición de resistencia baja.
    ...
    de ohm
    TABLA

    TABLA
    1
    R1
    R2
    R3
    R4
    R5
    R6
    R7
    R8
    R9

    R1
    R2
    R3
    R4
    R5
    R6
    R7
    R8
    R9
    Color
    Rojo
    Amarillo
    Amarillo
    Amarillo
    Verde
    Café
    Naranja
    Café
    Azul

    Rojo
    Amarillo
    Amarillo
    Amarillo
    Verde
    Café
    Naranja
    Café
    Azul
    Color
    Negro
    Violeta
    Violeta
    Violeta
    Azul
    Rojo
    Naranja
    Negro
    Gris

    Negro
    Violeta
    Violeta
    Violeta
    Azul
    Rojo
    Naranja
    Negro
    Gris
    Color
    Amarillo
    Amarillo
    Naranja
    Negro
    Negro
    Amarillo
    Rojo
    Café
    Rojo
    Valor

    Amarillo
    Amarillo
    Naranja
    Negro
    Negro
    Amarillo
    Rojo
    Café
    Rojo
    Valor
    cód.
    200K
    470K
    47K
    47
    56
    120K
    3.3K
    100
    6.8K
    tolerancia
    5%
    5%
    5%
    5%
    10%
    5%
    5%
    5%
    10%
    Vatiaje
    ¼
    ½
    ½
    ½
    ½
    ¼
    ½
    ¼
    ½
    Valor

    200K
    470K
    47K
    47
    56
    120K
    3.3K
    100
    6.8K
    tolerancia
    5%
    5%
    5%
    5%
    10%
    5%
    5%
    5%
    10%
    Vatiaje
    ¼
    ½
    ½
    ½
    ½
    ¼
    ½
    ¼
    ½
    Valor
    medido
    195.7K
    473K
    46.8K
    48.1
    55.5
    119.5K
    3.29K
    99.4
    6.7K
    %

    195.7K
    473K
    46.8K
    48.1
    55.5
    119.5K
    3.29K
    99.4
    6.7K
    %
    error
    0.215
    -0.063
    0.0425
    -0.234
    0.089
    0.0416
    0.0303
    0.06
    0.147
    CIRCUITO

    0.215
    -0.063
    0.0425
    -0.234
    0.089
    0.0416
    0.0303
    0.06
    0.147
    CIRCUITO
    A.
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image007.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2977.gif

    {http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2977.gif}

    VT
    R1
    R2
    R3
    V1
    V2
    V3
    I
    Valor

    R1
    R2
    R3
    V1
    V2
    V3
    I
    Valor
    teórico
    10

    10
    v
    47W
    56W
    100W
    2.37

    47W
    56W
    100W
    2.37
    v
    2.73

    2.73
    v
    4.89

    4.89
    v
    49.26

    49.26
    mA
    Valor

    Valor
    medido
    9.98

    9.98
    v
    48.1W
    55.5W
    99.4W
    2.37

    48.1W
    55.5W
    99.4W
    2.37
    v
    2.74

    2.74
    v
    4.87

    4.87
    v
    49.3

    49.3
    mA
    %

    %
    error
    -0.2
    0.234
    -0.089
    -0.06
    0
    0.364
    -0.41
    -0.0081

    -0.2
    0.234
    -0.089
    -0.06
    0
    0.364
    -0.41
    -0.0081

    Valor medido de los resistores:
    R1 = 48.1 W R2 = 55.5 W R3 = 99.4 W
    ...
    V3 = 4.87 V
    Valor medido de la corriente circulante:
    ...
    49.30 mA.
    CIRCUITO

    CIRCUITO
    B.
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image008.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2978.gif

    {http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2978.gif}

    R4
    R5
    R6
    R7
    IR4
    IR5
    IR6
    IR7
    VR7
    Valor

    R5
    R6
    R7
    IR4
    IR5
    IR6
    IR7
    VR7
    Valor
    teórico
    47K
    200K
    120K
    6.8K
    0.172
    mA
    0.041
    mA
    0.067
    mA
    0.282
    mA
    1.89

    47K
    200K
    120K
    6.8K
    0.172
    mA
    0.041
    mA
    0.067
    mA
    0.282
    mA
    1.89
    V
    Valor

    Valor
    medido
    46.8K
    195.7K
    119.5K
    6.7K
    0.17
    mA
    0.04
    mA
    0.06
    mA
    0.28
    mA
    1.9

    46.8K
    195.7K
    119.5K
    6.7K
    0.17
    mA
    0.04
    mA
    0.06
    mA
    0.28
    mA
    1.9
    V
    %

    %
    error
    0.0425
    0.215
    0.0416
    0.147
    -1.16
    -3.14
    -4.47
    -0.71
    0.53

    0.0425
    0.215
    0.0416
    0.147
    -1.16
    -3.14
    -4.47
    -0.71
    0.53

    Conexiones De Los Medidores
    Cuando R es muy grande es recomendable utilizar la conexión de la figura (a) debido a que se ubica el miliamperímetro de forma tal que mide la corriente antes de que pueda ser afectada por del voltímetro, ya que este posee una resistencia demasiado grande que puede afectar los factores de medición.
    ...
    resistencia mencionada.
    Un óhmetro, Ohmímetro, u Ohmiómetro es

    {http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2979.gif}
    con
    Todas las resistencias presentan
    un instrumento para medir la resistencia eléctrica.
    El diseño
    margen de error que identificamos como tolerancia, el cual representa también un óhmetro se componemargen de una pequeña batería para aplicar un voltajeerror en los cálculos realizados a la resistencia bajo medida, para luego mediantepartir de ellas.
    Cuando hay que realizar
    un galvanómetro medir la corriente que circula a travéscambio de la resistencia.
    La
    escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltajeMultímetro cuando se esta midiendo corriente, este debe hacerse con las puntas de la batería fijo, la intensidad circulante a travésprueba fuera del galvanómetro sólo va a dependercircuito en cuestión por protección del valortester.
    Antes
    de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.
    Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por
    energizar un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje Vdebe revisarse su correcto montaje para evitar averías tanto en los extremosequipos como en los elementos del circuito.
    Para calcular
    de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohmmanera efectiva el valormargen de R vendrá dado por:
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image009.gif} R = frac{V}{I}
    Para medidas
    error entre dos lecturas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuantomisma magnitud, se debe tener en cuenta que las cifras significativas juegan un papel muy importante en cuando a la lecturaexactitud del medidor es la sumamargen de error.
    El elemento mas versátil en
    la resistenciaconstrucción de los cablesamperímetros, voltímetros y ohmetros es el mecanismo de medidaD’Arsonval, ya que presenta alta sensibilidad a corrientes pequeñas y lasolo basta un arreglo resistivo para hacer de la resistencia bajo prueba.él uno de esto aparatos.
    Para evitar este inconveniente,elegir los resistores que deben montarse sobre un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvín. 2 terminales llevancircuito debe tenerse muy en la cuenta la corriente constante desde el medidorque va a pasar por ellos y así mismo determinar la resistencia, mientraspotencia que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensióndeben soportar para evitar averías en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.mismos.
    (view changes)
    1:12 pm
  9. page Unidad 3 edited gal El galvanómetro es el principal componente utilizado en la construcción de amperímetros y vo…
    gal
    El galvanómetro es el principal componente utilizado en la construcción de amperímetros y voltímetros dada la característica esencial de un tipo común, conocido como galvanómetro de D’Arsonval el cual está compuesto por una bobina de alambre montada de modo que pueda girar libremente sobre un pivote en un campo magnético proporcionado por un imán permanente. La operación básica del galvanómetro aprovecha el hecho de que un momento de torsión actúa sobre una espira de corriente en presencia de un campo magnético.
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image001.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2973.gif
    El momento de torsión experimentado por la bobina es proporcional a la corriente que circula por ella. Esto significa que cuanto más grande es la corriente, tanto mayor es el momento de torsión, así como el giro de la bobina antes de que el resorte se tense lo suficiente para detener la rotación. Por tanto, la cantidad de inclinación o rotación de la bobina es proporcional a la corriente. Después de que el instrumento se calibra de manera apropiada, puede usarse junto con otros elementos de circuito para medir ya sea corrientes o diferencias de potencial (voltaje). Algunos instrumentos de laboratorio que emplean los movimientos de D' Arsonval pueden medir corrientes tan pequeñas como 1.0 X 10-13 A
    En algunos medidores analógicos las escalas son no lineales. Esto se debe por lo general a que el campo magnético no es uniforme en toda la zona entre las piezas polares del imán. Para que la indicación del medidor sea exacta, la escala del medidor debe desviarse de la linealidad para compensar esa falta de uniformidad del medidor.
    El mecanismo o movimiento que patentó D' Arsonval se basa en este principio. Una bobina de alambre se fija en un eje que gira en dos cojinetes de joya. La bobina puede girar en un espacio entre un núcleo cilíndrico de hierro suave y dos piezas polares magnéticas. Las piezas polares crean el campo magnético y el núcleo de hierro restringe el campo al espacio de aire (entrehierro) entre él y las piezas polares. Si se aplica una corriente a la bobina suspendida, la fuerza resultante hará que gire. A este giro se oponen dos resortes pequeños que originan un par (fuerza giratoria) que se opone al par magnético. Las fuerzas de los resortes se calibran de modo que una corriente conocida origine una rotación de ángulo conocido.(También, los resortes sirven como conexiones eléctricas para la bobina.) El puntero liviano muestra la cantidad de rotación sobre una escala calibrada.
    La desviación de la aguja es directamente proporcional a la corriente que fluye en la bobina, siempre que el campo magnético sea uniforme y la tensión del resorte es lineal. En ese caso, la escala del medidor también es lineal. La exactitud de los movimientos de D' Arsonval que se emplean en los medidores comunes de laboratorio es de aproximadamente el 1% de la lectura de la escala completa.
    Construcción De Multimetros
    La totalidad de los amperímetros, voltímetros y ohmetros de tipo análogo son fabricados a partir de un galvanómetro de D’Arsonval y un conjunto de resistencias acompañadas algunas veces de una fuente de poder. Si añadimos resistencias en serie obtenemos un voltímetro, si las añadimos en paralelo obtenemos un amperímetro y si a uno de los arreglos conectamos una fuente fácilmente se obtiene un ohmetro.
    Ampérimetro Analógico
    Los amperímetros electromecánicos industriales y de laboratorio se emplean para medir corrientes desde 1m A (10-6 A) hasta varios cientos de amperes. El movimiento de D' Arsonval ya que el paso de una corriente por la bobina genera un movimiento de la aguja proporcional a tal corriente. Para construir un amperímetro se emplea en la mayoría de los casos una llave selectora para conectar diferentes resistencia en paralelo con el galvanómetro llamadas comúnmente shunts, permitiendo de esta manera hacer lecturas de corrientes mas grandes que las que puede hacer el galvanómetro solamente, que normalmente son pequeñas. El cambio de shunt de hacerse sin corriente, ya que sin estas resistencias toda la corriente pasaría por el galvanómetro causándole daños graves.
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image002.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2974.gif
    Fig. Amperímetro de varios rangos
    Los medidores típicos para banco de laboratorio tienen exactitudes de aproximadamente 1 % del valor de la escala completa debido a las inexactitudes del movimiento del medidor. Además de este error, la resistencia de la bobina del medidor introduce una desviación con respecto al comportamiento de un amperímetro ideal, este instrumento es ideal cuando su resistencia interna es cero, es decir si actúa como un corto entre los puntos del circuito donde se desea realizar la medición.
    Vóltimetros Analógicos
    La mayor parte de los voltímetros emplean también 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. En el caso del voltímetro el instrumento es ideal si ofrece resistencia infinita entre los puntos sobre los cuales se esta realizando la medición del voltaje, es decir constituye un circuito abierto entre sus puntas de prueba, pero esto es difícil de lograr por lo que 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.
    Para construir un voltímetro de múltiple rango, se puede emplear un interruptor que conecte resistencias de varias magnitudes en serie con el movimiento del medidor. Para obtener una deflexión hacia los valores altos de la escala, los bornes se deben conectar con el voltímetro con la misma polaridad que las marcas de las terminales. Los voltímetros típicos de corriente directa (CD) de laboratorio tienen exactitudes de ± 1 % de la escala completa.
    La sensibilidad de un voltímetro se puede especificar por el voltaje necesario para una deflexión de escala completa. Pero otro criterio de sensibilidad, que se usa ampliamente, es la capacidad de ohms por volts.
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image003.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2975.gif
    Fig. Voltímetro de varios rangos.
    Ohmetro
    Es un instrumento que mide la resistencia o simplemente continuidad, de un circuito o parte del directamente en ohmios sin necesidad de cálculos, su principio de funcionamiento se basa en el método del voltímetro para medir resistencias y se configura habitualmente en circuitos tipo serie y/o derivación.
    Ohmetro Tipo Serie
    El ohmetro tipo serie consta de un galvanómetro o movimiento D`Arsonal conectado en serie con una resistencia y una batería, con un par de terminales a los cuales se conecta la resistencia desconocida. La corriente que circula a través del galvanómetro depende de la magnitud de la resistencia desconocida y la indicación del medidor es proporcional a su valor, siempre y cuando se hayan tomado en cuenta una debida calibración
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image004.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2976.gif
    Fig. Ohmetro tipo Serie
    Cuando la resistencia desconocida Rx = 0 (terminales A y B en cortocircuito), circula corriente máxima en el circuito. En estas condiciones, la resistencia de derivación R2 se ajusta hasta que el galvanómetro indique la corriente a escala completa (Ifsd). La posición de la aguja para la corriente de escala completa se marca "0 {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image005.gif} ". En forma similar, cuando Rx = {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image006.gif} (terminales A y B abiertas) la corriente en el circuito es cero y el galvanómetro indica cero corriente, esta posición se marca " {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image006.gif} " en la escala. Se colocan las marcas intermedias en la escala conectando valores conocidos de resistencia Rx en las terminales del instrumento. La exactitud de estas marcas depende de la exactitud respectiva del galvanómetro y de las tolerancias de las resistencias de calibración.
    Aun cuando el ohmetro tipo serie es un diseño popular y se utiliza extensamente en los instrumentos portátiles para servicio general, tiene ciertas desventajas. Las más importantes se relacionan con la disminución del voltaje de la batería interna con el tiempo y el uso, de forma que la corriente a escala completa disminuye y el medidor no lee "0" cuando A y B están en cortocircuito. La resistencia de derivación R2 provee un ajuste para contrarrestar el efecto de la descarga de la batería. Es posible ajustar la aguja a escala completa con R1 eliminando a R2, pero esto cambiaría la calibración en toda la escala. El ajuste de R2 es una mejor solución, ya que la resistencia equivalente del paralelo de R2 y la bobina Rm siempre es baja
    Comparada con R1, y por consiguiente el cambio requerido en R2 para el ajuste no cambia mucho de calibración.
    Una cantidad conveniente al uso en el diseño de un ohmetro tipo serie es el valor de Rx que origina media deflexión en el medidor. A esta posición, la resistencia a través de las terminales A y B se define como la resistencia de media escala Rh. El circuito es analizable a partir de la corriente a escala completa Ifsd y la resistencia interna del galvanómetro Rm, se reduce la corriente a 1/2 Ifsd, y la resistencia desconocida debe ser igual a la resistencia interna total del ohmetro.
    Ohmetro Tipo Derivacion
    Este consiste de una batería enserie con una resistencia de ajuste R1 y un galvanómetro D' Arsonal. La resistencia desconocida se conecta a través de las terminales A y B, en paralelo con el medidor. Para este circuito es necesario tener un interruptor que desconecte la batería cuando no se use el instrumento. Cuando la resistencia desconocida Rx = 0 {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image005.gif} ( A y B están abiertas), las corrientes circulará únicamente a través del medidor; y con la apropiada selección del valor de R1, se puede hacer que la aguja marque escala completa. De esta forma, el ohmetro tiene la marca "cero" en el lado izquierdo de la escala ( no circula corriente) y la marca "infinito" en el lado derecho de la escala ( corriente de deflexión a plena escala).
    El ohmetro tipo derivación es adecuado para medir valores bajos de resistencia; no se suele emplear en los instrumentos de prueba, pero se encuentra en los laboratorios o para aplicaciones especiales de medición de resistencia baja.
    Valores teoricos, porcentajes de error y Verificacion de la ley de ohm
    TABLA 1
    R1
    R2
    R3
    R4
    R5
    R6
    R7
    R8
    R9
    1° Color
    Rojo
    Amarillo
    Amarillo
    Amarillo
    Verde
    Café
    Naranja
    Café
    Azul
    2° Color
    Negro
    Violeta
    Violeta
    Violeta
    Azul
    Rojo
    Naranja
    Negro
    Gris
    3° Color
    Amarillo
    Amarillo
    Naranja
    Negro
    Negro
    Amarillo
    Rojo
    Café
    Rojo
    Valor cód.
    200K
    470K
    47K
    47
    56
    120K
    3.3K
    100
    6.8K
    tolerancia
    5%
    5%
    5%
    5%
    10%
    5%
    5%
    5%
    10%
    Vatiaje
    ¼
    ½
    ½
    ½
    ½
    ¼
    ½
    ¼
    ½
    Valor medido
    195.7K
    473K
    46.8K
    48.1
    55.5
    119.5K
    3.29K
    99.4
    6.7K
    % error
    0.215
    -0.063
    0.0425
    -0.234
    0.089
    0.0416
    0.0303
    0.06
    0.147
    CIRCUITO A.
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image007.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2977.gif
    VT
    R1
    R2
    R3
    V1
    V2
    V3
    I
    Valor teórico
    10 v
    47W
    56W
    100W
    2.37 v
    2.73 v
    4.89 v
    49.26 mA
    Valor medido
    9.98 v
    48.1W
    55.5W
    99.4W
    2.37 v
    2.74 v
    4.87 v
    49.3 mA
    % error
    -0.2
    0.234
    -0.089
    -0.06
    0
    0.364
    -0.41
    -0.0081
    Valor medido de los resistores:
    R1 = 48.1 W R2 = 55.5 W R3 = 99.4 W
    Valor medido del voltaje de la fuente:
    E = 10 V.
    Calculo de la resistencia total del circuito:
    Rt = R1 + R2 + R3 = 48.1 W + 55.5 W + 99.4 W = 203.0 W
    Calculo de las caídas de voltaje sobre las resistencias:
    V1 = i . R1 = 49.26 mA. * 48.1 W = 2.37 V
    V2 = i . R2 = 49.26 mA. * 55.5 W = 2.73 V
    V2 = i . R3 = 49.26 mA. * 99.4 W = 4.89 V
    Vt = V1 + V2 + V3 = 2.37 V + 2.74 V + 4.87 V = 9.98 V
    Valores medidos de las caídas de voltaje sobre las resistencias:
    V1 = 2.37 V.
    V2 = 2.74 V
    V3 = 4.87 V
    Valor medido de la corriente circulante:
    i = 49.30 mA.
    CIRCUITO B.
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image008.gif} http://www.monografias.com/trabajos7/inba/Image2978.gif
    R4
    R5
    R6
    R7
    IR4
    IR5
    IR6
    IR7
    VR7
    Valor teórico
    47K
    200K
    120K
    6.8K
    0.172
    mA
    0.041
    mA
    0.067
    mA
    0.282
    mA
    1.89 V
    Valor medido
    46.8K
    195.7K
    119.5K
    6.7K
    0.17
    mA
    0.04
    mA
    0.06
    mA
    0.28
    mA
    1.9 V
    % error
    0.0425
    0.215
    0.0416
    0.147
    -1.16
    -3.14
    -4.47
    -0.71
    0.53
    Conexiones De Los Medidores
    Cuando R es muy grande es recomendable utilizar la conexión de la figura (a) debido a que se ubica el miliamperímetro de forma tal que mide la corriente antes de que pueda ser afectada por del voltímetro, ya que este posee una resistencia demasiado grande que puede afectar los factores de medición.
    En la conexión de la figura (b) lo más factible sería conectar una resistencia pequeña debido a la ubicación del voltímetro, es decir, si ponemos el miliamperímetro después del voltímetro, como este tiene una resistencia interna muy grande, la corriente no intentará desviarse por el voltímetro sino que viajará a través de la resistencia pequeña ya que esta no presenta mayor oposición. Así la corriente medida en la resistencia pequeña será demasiado aproximada a la corriente real que circula en la resistencia mencionada.
    Un óhmetro, Ohmímetro, u Ohmiómetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica.
    El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia.
    La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.
    Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendrá dado por:
    {file:///E:%5CDOCUME%7E1%5C$$$DAV%7E1%5CCONFIG%7E1%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image009.gif} R = frac{V}{I}
    Para medidas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba.
    Para evitar este inconveniente, un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvín. 2 terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.

    (view changes)
    1:11 pm

More