Laboratorio de
instrumentación basica
Índice
1. Objetivos
2. Resistencias
3. Clasificación De Resistencias Lineales
4. Clasificación de resistencias variables
5. El galvanómetro de d’arsonval y los
multimetros
6. Conclusiones
1. Objetivos
Obtener información general sobre las clases, características y
usos de los resistores.
Aprender el código de colores de la E.I.A. (
Electronics Industries Association )
Obtener información general sobre las clases, construcción y usos
de los multímetros.
Aprender a montar algunos circuitos simples.
Aprender el manejo del
multímetro en la medida de resistencias, voltajes y corrientes.
Verificar la ley de Ohm y comparar resultados practicos con
teóricos.
2. Resistencias
Desde el punto de vista de la resistividad , podemos
encontrar materiales conductores (no presentan ninguna oposición al paso
de la corriente eléctrica), aislantes (no permiten el flujo de
corriente), y resistivos (que presentan cierta resistencia). Dentro de este
último grupo se sitúan las resistencias. Es por esto que se
fabrican un tipo de componentes llamados resistores
cuyo único objeto es proporcionar en un pequeño tamaño una
determinada resistencia,
especificada por el fabricante.
Las resistencias son componentes eléctricos pasivos en
los que la tensión instantanea aplicada es proporcional a la
intensidad de corriente que circula por ellos. Su
unidad de medida es el ohmio (Ω).
Se pueden dividir en tres grupos:
Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es constante y
esta predeterminado por el fabricante.
Resistencias variables: suvalor de resistencia puede variar dentro de
unos límites.
Resistencias no lineales: su valor de resistencia varia de forma no
lineal dependiendo de distintas magnitudes físicas (temperatura,
luminosidad, etc.).
Resistencias Lineales Fijas
Estos componentes de dos terminales presentan un valor nominal de resistencia
constante (determinado por el fabricante), y un comportamiento lineal, se
representa por uno de estos símbolos
Estas son las especificaciones técnicas mas importantes que
podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el
fabricante:
Resistencia nominal (Rn): es el valor óhmico que se espera que tenga el
componente.
Tolerancia: es el margen de valores que rodean a la resistencia nominal y en el que se encuentra el
valor real de la resistencia.
Se expresa en tanto por ciento sobre el valor nominal.
Potencia nominal (Pn): es la potencia (en vatios) que la resistencia puede
disipar sin deteriorarse a la temperatura nominal de funcionamiento.
Tensión nominal (Vn): es la tensión continua que se corresponde
con la resistencia
y potencia nominal.
Intensidad nominal (In): es la intensidad continua que se corresponde con la resistencia
y potencia nominal.
Tensión maxima de funcionamiento (Vmax): es la maxima
tensión continua o alterna eficaz que el dispositivo no puede sobrepasar
de forma continua a la temperatura nominal de funcionamiento.
Temperatura nominal (Tn): es la temperatura ambiente a
la que se define la potencia nominal.
Temperatura maxima de funcionamiento (Tmax): es la maxima
temperatura ambiente en la que eldispositivo puede trabajar sin deteriorarse.
La disipación de una resistencia disminuye a medida que
aumenta la temperatura ambiente en la que esta trabajando.
Coeficiente de temperatura (Ct): es la variación del valor de la resistencia con la temperatura.
Coeficiente de tensión (Cv): es la
variación relativa del valor de la resistencia respecto al
cambio de tensión que la ha provocado.
Estabilidad, derivas: representa la variación relativa del valor de la resistencia por motivos operativos,
ambientales, periodos largos de funcionamiento, o por el propio funcionamiento.
Ruido: se debe a señal (o señales) que acompañan a la
señal de interés y que provoca pequeñas variaciones de
tensión.
3. Clasificación De Resistencias Lineales
La clasificación de estas resistencias se puede hacer en base a los
materiales utilizados para su construcción, basicamente mezclas
de carbón o grafitos y materiales o aleaciones metalicas. También se pueden distinguir distintos tipos atendiendo a
características constructivas y geométricas. Una
clasificación sería la siguiente:
DE CARBÓN: Aglomeradas y de capa.
METALICAS: De capa, de película y bobinadas.
Resistencias De Carbón
Es el tipo mas utilizado y el material base en su construcción es
el carbón o grafito. Son de pequeño
tamaño y baja disipación de potencia. Según el
proceso de fabricación y su constitución interna, podemos
distinguir:
Resistencias Aglomeradas
También se conocen con el nombre de 'composición',
debido a su constitución: una mezcla de carbón, materia aislante,
y resina aglomerante. Variando el porcentajede estos
componentes se obtienen los distintos valores de resistencias. Entre sus
características se puede destacar:
- Robustez mecanica y eléctrica (sobrecarga).
- Bajos coeficientes de tensión y temperatura.
- Elevado nivel de ruido.
- Considerables derivas.
Resistencias de Capa de Carbón
En este tipo de resistencias, la fabricación
esta basada en el deposito de la composición resistiva sobre un
cuerpo tubular formado por materiales vítreos ceramicos. Como
características mas importantes:
- Elevado coeficiente de temperatura.
- Soportan mal las sobrecargas.
- Ruido y coeficiente de tensión practicamente nulos.
- Mayor precisión y menores derivas que las aglomeradas:
Resistencias Metalicas
Estas resistencias estan constituidas por metales, óxidos y
aleaciones metalicas como material base. Según el
proceso de fabricación y aplicación a la que se destinan podemos
distinguir:
Resistencias De Capa Metalica
Estan constituidas por un soporte que puede ser de pirex, vidrio, cuarzo
o porcelana, sobre el que se depositan capas por reducción
química para el caso de óxidos metalicos o por
vaporización al vacío para metales o aleaciones metalicas.
Los óxidos mas utilizados son de estaño, antimonio e indio, como
metales y aleaciones de oro, platino, indio y
paladio dentro del
grupo de metales preciosos.
Estos componentes tienen una gran estabilidad y precisión y un bajo nivel de ruido por lo que suelen ser utilizadas en
aplicaciones exigentes.
Entre sus caracteristicas mas importantes:
- Rangos reducidos de potencia y tensión.
- Estrechas tolerancias yelevada estabilidad.
- Bajo coeficiente de temperatura y altas temperaturas
de funcionamiento.
- Reducido nivel de ruido.
Resistencias De Película Metalica
La diferencia fundamental con las anteriores esta en las técnicas
de fabricación utilizadas, mediante las cuales se han
conseguido integrar redes de resistencias. Los materiales base usados en su
fabricación y los cuerpos soporte son los característicos de las
resistencias metalicas, a excepción de
los óxidos metalicos. Dentro de este
tipo también podemos diferenciar dos tipos: de película delgada y
de película gruesa, diferenciandose en las características
constructivas.
Las principales ventajas de estas resistencias radica en su reducido
tamaño, y sobretodo en la disponibilidad de redes de resistencias como
componente integrado. A pesar de su reducido margen de potencia, inferior a 1/2
W, las ventajas respecto a las resistencias discretas se pueden resumir en:
- Costo menor para un mismo número de
resistencias.
- Reducción del cableado, peso y espacio en el circuito.
- Tolerancias mas ajustadas.
- Características generales de las unidades integradas muy similares y
valores nominales practicamente idénticos.
- Posibilidad de obtención de valores óhmicos distintos en
función de la configuración interna y el número de
resistencias integradas.
Esta última posibilidad esta ligada al tipo de
encapsulado en que se presenta la red. En la practica los
mas comunes que se nos presentan son:
-Tipo SIL, disposición de terminales en una linea, usada también
para algunos tipos de conectores.
-Tipo DIL,característica de los encapsulados de
circuitos integrados.
Resistencias Metalicas Bobinadas
En este tipo se emplean como
soportes núcleos ceramicos y vítreos, y como materiales resistivos metales o
aleaciones en forma de hilos o cintas de una determinada resistividad, que son
bobinados sobre los núcleos soporte.
Generalmente se suele hacer una subdivisión de este
tipo en bobinadas de potencia y bobinadas de precisión, según la
aplicación a la que se destinan.
Como características
generales se pueden destacar las siguientes:
- Gran disipación de potencias y elevadas temperaturas de trabajo.
- Elevada precisión, variación con la temperatura y baja
tensión de ruido.
- Considerables efectos inductivos.
- Construcción robusta.
Las resistencias bobinadas se pueden incluir en algunos de los modelos
comerciales siguientes: hilo descubierto, esmaltadas,
vitrificadas o sementadas y aisladas.
Resistencias Variables
Estas resistencias pueden variar su valor óhmico dentro de unos
límites. Para ello se les ha añadido un
tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el
elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer
terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio)
o longitudinal (deslizante).
Según su función en el circuito, estas resistencias se denominan:
Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia
la efectúa el usuario desde el exterior (controles de audio, video,
etc.).
Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que su
ajustees definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su
acceso esta limitado al personal técnico (controles de ganancia,
polarización, etc.).
Reóstatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales
extremos esta eléctricamente anulado. Tanto en un
potenciómetro como un trimmer, al dejar
unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento sera el de un
reóstato, aunque estos estan diseñados para soportar
grandes corrientes.
Características técnicas
Estas son las especificaciones técnicas mas importantes que
podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el
fabricante:
Recorrido mecanico: es el desplazamiento que limitan los puntos de
parada del
cursor (puntos extremos).
Recorrido eléctrico: es la parte del
desplazamiento que proporcionan cambios en el valor de la resistencia. Suele coincidir con el recorrido
mecanico.
Resistencia nominal (Rn): valor esperado de resistencia variable entre los
límites del
recorrido eléctrico.
Resistencia residual de fin de pista (rf): resistencia comprendida
entre el límite superior del recorrido
eléctrico del
cursor y el contacto B (ver figura).
Resistencia residual de principio de pista (rd):
valor de resistencia
comprendida entre límite inferior del
recorrido eléctrico y el contacto A (ver figura).
Resistencia total (Rt):
resistencia entre los terminales fijos A o A' y
B, sin tener en cuenta la conexión del cursor e incluyendo la tolerancia. Aunque
a efectos practicos se considera igual al valor
nominal (Rt=Rn).
Resistencia de contacto (rc):
resistencia que
presenta el cursor entresu terminal de conexión externo y el punto de
contacto interno (suele despreciarse, al igual que rd y rf).
Temperatura nominal de funcionamiento (Tn): es la
temperatura ambiente a la cual se define la disipación nominal.
Temperatura maxima de funcionamiento (Tmax): maxima temperatura
ambiente en la que puede ser utilizada la resistencia.
Potencia nominal (Pn): maxima potencia que puede disipar el dispositivo
en servicio continuo y a la temperatura nominal de funcionamiento.
Tensión maxima de funcionamiento (Vmax): maxima
tensión continua ( o alterna eficaz) que se
puede aplicar a la resistencia
entre los terminales extremos en servicio continuo, a la temperatura nominal de
funcionamiento.
Resolución: cantidad mínima de resistencia que se
puede obtener entre el cursor y un extremo al desplazar (o girar) el cursor.
Suele expresarse en % en tensión, en resistencia, o resolución
angular.
Leyes de variación: es la característica que particulariza la
variación de la resistencia
respecto al desplazamiento del
cursor. Las mas comunes son la ley de variación lineal, y la
logarítmica (positiva y negativa):
Linealidad o conformidad: indica el grado de acercamiento a la ley de
variación teórica que caracteriza su comportamiento, y es la
maxima variación de resistencia real que se puede producir
respecto al valor total (nominal) de la resistencia.
4. Clasificación de resistencias variables
Los materiales usados para la fabricación de estas resistencias suelen
ser los mismos que los utilizados para las resistencias fijas, es decir,
mezclas de carbón y grafito, metales yaleaciones metalicas. La
diferencia fundamental, a parte de las aplicaciones, esta en los
aspectos constructivos. Tomando este criterio podemos
hacer la siguiente clasificación:
DE CAPA: Carbón, metalica y cermet.
BOBINADAS: Pequeña disipación, potencia y precisión.
Resistencias variables de capa
Capa de carbón
Estan constituidas por carbón coloidal (negro
de humo), mezclado en proporciones adecuadas con baquelita y plastificantes.
Bajo estas características podemos encontrarnos con:
Potenciómetros de carbón:
- Valores de resistencias entre 50 y 10M óhmios.
- Tolerancias del
+/- 10% y +/- 20%.
- Potencias de hasta 2W.
- Formatos de desplazamiento giratorio y longitudinal, con encapsulado simple,doble resistencia
o con interruptor incorporado.
Trimmers de carbón:
- Valores usuales entre 100 y 2M óhmios.
- Potencia de 0,25W.
- Pequeñas dimensiones y bajo costo.
Capa Metalica
Las capas de estos tipos de resistencias estan formadas a base de
mezclas de óxidos de estaño y antimonio depositadas sobre un soporte de vidrio generalmente. El cursor, como
en las de capa de carbón, suele ser de aleaciones de cobre y oro o
plata, tomando los terminales de salida en contactos metalizados practicados
sobre la capa, para ajustes desde el exterior, por lo que integran el grupo de
los potenciómetros. Como
características importantes:
- Bajas tolerancias: +/- 5%, +/- 2%, +/- 1%.
- Potencias desde 0,25W a 4W.
- Muy bajo ruido de fondo.
- Buena linealidad %.
Capa Tipo Cermet
La capa esta constituida por mezcla aglomerada de materiales
vítreos ymetales nobles, depositada sobre un
substrato de ceramica. Las principales aplicaciones
son para ajustes por lo que concluimos que pertenecen al grupo de los trimmers.
Sus características principales:
- Valores desde 10 a 2M óhmios.
- Potencias entre 0 y 2W.
- Elevada precisión en modelos multivuelta.
- Muy buena linealidad y resolución.
Resistencias variables bobinadas
De pequeña disipación
La constitución de este tipo de resistencias es
muy parecida a la de las resistencias bobinadas fijas. Suelen usar los mismos materiales, aleaciones Ni-Cu para
pequeños valores de resistencia,
y Ni-Cr para valores altos. Su principal aplicación es la
limitación de corriente en circuitos serie, por lo que se pueden
denominar reóstatos, aunque la potencia que pueden aguantar no es muy
elevada, por lo que también los encontraremos en aplicaciones como
potenciómetros. Sus principales características:
- Valores desde 50 hasta 50K óhmios.
- Tolerancias entre +/-10% y +/-5%.
- Potencia nominal entre 0 y 8W.
- Ruido de fondo despreciable.
Bobinadas De Potencia
Se pueden comparar a los modelos vitrificados de alta
precisión de las resistencias fijas. Este tipo de resistencias son las
que realmente se denominan reóstatos, capaces de disipar elevadas
potencias aplicadas como
limitadores de corriente.
Entre sus características podemos destacar:
- Valores desde 1 a 2,5K óhmios para potencias de hasta 50W, hasta 5K
óhmiospara 100W, y hasta 10K óhmios para 250W.
- Tolerancias del
+/-10%, y +/-5%.
- Potencias nominales entre 25W y 1KW.
- Maxima temperatura defuncionamiento en torno a los 200ºC.
Bobinadas De Precisión
En este tipo se usan aleaciones metalicas de
pequeña resistividad (Au-Ag) en lugar de aumentar el diametro del hilo
y así conseguir pequeños valores con reducidas dimensiones. Por
sus aplicaciones, a este tipo se les suele denominar
trimmers bobinados.
Sus características principales:
- Valores resistivos de 5 a 100K óhmios.
- Tolerancias del
+/-5% y +/-1%.
- Disipación de potencia de 0 a 1,5W.
- Linealidad comprendida entre +/-1% y +/-0 %.
- Resolución del orden de 0,001.
- Modelos multivuelta y simples.
Resistencias No Lineales
Estas resistencias se caracterizan porque su valor óhmico, que
varía de forma no lineal, es función de distintas magnitudes
físicas como
puede ser la temperatura, tensión, luz, campos magnéticos, etc Así estas resistencias estan consideradas como
sensores.
Entre las mas comunes podemos destacar las siguientes:
- Termistores o resistencias NTC y PTC. En ellas la resistencia es
función de la temperatura.
- Varistores o resistencias VDR. En ellas la resistencia es
función de la tensión.
- Fotoresistencias o resistencias LDR. En estas últimas la resistencia
es función de la luz.
Termistores
En estas resistencias, cuyo valor óhmico cambia con la temperatura,
ademas de las características típicas en resistencias
lineales fijas como valor nominal, potencia nominal, tolerancia, etc., que son
similares para los termistores, hemos de destacar otras:
Resistencia nominal: es la resistencia que presenta a la temperatura ambiente
(25°).
Autocalentamiento:este fenómeno produce cambios
en el valor de la resistencia
al pasar una corriente eléctrica a través de ella. Hemos de tener en cuenta que también se puede producir por
una variación en la temperatura ambiente.
Factor de disipación térmica: es la potencia necesaria para
elevar su temperatura en 1ºC.
Dentro de los termistores podemos destacar dos grupos: NTC y PTC.
Resistencias NTC
Esta resistencia se
caracteriza por su disminución del
valor resistivo a medida que aumenta la temperatura, por tanto presenta un
coeficiente de temperatura negativo.
Entre sus características se pueden destacar: resistencia nominal de 10
ohmios a 2M, potencias entre 1 microvatio y 35W, coeficiente de temperatura de -1
a -10% por ºC; y entre sus aplicaciones: regulación,
compensación y medidas de temperaturas, estabilización de
tensión, alarmas, etc.
Resistencias PTC
Estas, se diferencian de las anteriores por el coeficiente de temperatura
positivo, de forma que su resistencia aumentara como consecuencia del
aumento de la temperatura (aunque esto sólo se da en un margen de
temperaturas).
Varistores
Estos dispositivos (también llamados VDR) experimentan una
disminución en su valor óhmico de resistencia a medida
que aumenta la tensión aplicada en sus extremos. A diferencia de lo que
ocurre con las NTC y PTC la variación se produce de una forma
instantanea.
Las aplicaciones mas importantes de este
componente se encuentran en: protección contra sobretensiones,
regulación de tensión y supresión de transitorios.
Fotoresistencias
Estas resistencias, también conocidas como LDR, secaracteriza por su
disminución de resistencia
a medida que aumenta la luz que incide sobre ellas.
Las principales aplicaciones de estos componentes estan en controles de
iluminación, control de circuitos con relés, en alarmas, etc.
5. El galvanómetro de d’arsonval y los multimetros
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 esta compuesto por una
bobina de alambre montada de modo que pueda girar libremente sobre un pivote en
un campo magnético proporcionado por un iman permanente. La
operación basica del galvanómetro aprovecha
el hecho de que un momento de torsión actúa sobre una espira de
corriente en presencia de un campo magnético.
El momento de torsión experimentado por la bobina es proporcional a la
corriente que circula por ella. Esto significa que
cuanto mas 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 logeneral a que el campo magnético no es uniforme en toda la
zona entre las piezas polares del iman. 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 hara 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 angulo 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 analogo 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 facilmente se obtiene un ohmetro.
Ampérimetro Analógico
Los amperímetros electromecanicos industriales y de laboratorio
se emplean para medir corrientes desde 1mA (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 causandole daños
graves.
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. Ademas 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 comoun 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 mas 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.
Fig. Voltímetrode 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 calculos,
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
Fig. Ohmetro tipo Serie
Cuando la resistencia
desconocida Rx = 0 (terminales A y B en cortocircuito), circula corriente
maxima 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 .
En forma similar, cuando Rx = terminales A y B
abiertas) la corriente en el circuito es cero y el galvanómetro indica
cero corriente, esta posición se marca ' 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 cuandoel ohmetro tipo serie es un diseño
popular y se utiliza extensamente en los instrumentos portatiles para
servicio general, tiene ciertas desventajas. Las mas 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 estan 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 necesariotener un interruptor que desconecte la batería
cuando no se use el instrumento. Cuando la resistencia
desconocida Rx = 0 A y B estan
abiertas), las corrientes circulara
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
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 mas 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 intentaradesviarse por el voltímetro
sino que viajara a través de la resistencia pequeña ya que
esta no presenta mayor oposición. Así la corriente medida en la resistencia pequeña
sera demasiado aproximada a la corriente real que circula en la resistencia mencionada.
6. Conclusiones
Todas las resistencias presentan un margen de error
que identificamos como
tolerancia, el cual representa también un margen de error en los
calculos realizados a partir de ellas.
Cuando hay que realizar un cambio de escala en el
Multímetro cuando se esta midiendo corriente, este debe hacerse con las
puntas de prueba fuera del circuito en
cuestión por protección del
tester.
Antes de energizar un circuito debe revisarse su
correcto montaje para evitar averías tanto en los equipos como en los elementos del circuito.
Para calcular de manera efectiva el margen de error entre dos lecturas de la
misma magnitud, se debe tener en cuenta que las cifras significativas juegan un papel muy importante en cuando a la exactitud del margen de error.
El elemento mas versatil 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.