dispositivos proyecto puente doble de kelvin

7/25/2019 Dispositivos Proyecto Puente Doble de Kelvin

http://slidepdf.com/reader/full/dispositivos-proyecto-puente-doble-de-kelvin 1/17

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS

INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA

PROYECTO No. 3

TEMA: ELABORAR EL CIRCUITO DEL PUENTE DOBLEDE KÉLVIN

AUTORES:

Milto C!"#ill"$t" C.

B%&" C!"'$" V.

TUTOR:

I(. )"i*+ ,%"$i#$o A-%"(o C"#t%o

NRC: //0

OCTUBRE 12 4 ,EBRERO 12/

5UITO 4 ECUADOR



ELABORAR EL CIRCUITO DEL PUENTE DOBLE DE KELVIN

2. PLANTEAMIENTO

El presente proyecto pone en práctica los conocimientos adquiridos a lo largo del presente

periodo académico, este mecanismo de medición especial para medir resistencia muy bajas,

nos permite introducirnos más en lo que significa un dispositivo de medición, a pesar de los

pequeños inconvenientes que se presentaron durante la elaboración del proyecto, no fueron

una barrera difícil de superar.

El puente doble de Kelvin tiene la característica de depender de cada persona la

consideración de la relación de resistencia adecuada a la necesidad que tenga. Este

instrumente de medición es muy til para la mediación de resistencias bajas, pero depende

la escala impuesta para lograr una medición precisa.

!a tolerancia es algo muy importante en los instrumentos ya que a partir de esta magnitud,

vamos a poder medir el grado de confiabilidad que nos brindan nuestras mediciones en el

instrumento utili"ado.

. OB)ETIVO GENERAL

Elaborar el circuito del #uente $oble de Kelvin con una relación de resistencias adecuada

para cuantificar en o%mios valores desconocidos de resistencias bajas.

3. OB)ETIVOS ESPECÍ,ICOS

&nali"ar y seleccionar el grupo de resistencias más adecuado para obtener una

escala adecuada que nos permita medir valores de resistencia muy bajos.



&rmar el circuito del puente doble de Kelvin tomando en cuenta la relación entre

resistencia sea la propuesta anteriormente y así poder obtener las nuestras

mediciones para valores de resistencia muy bajos.

'alcular la cantidad de datos necesaria para obtener una muestra real de mediciones

y que cuyos resultados reflejen el error verdadero del equipo.

. MARCO TEORICO

P'+t+ Do6l+ -+ K+l7i

El término puente doble se usa debido

a que el circuito contiene un segundo

juego de ramas de relación.

Este segundo conjunto de ramas,

marcadas a y b en el diagrama, se

conectan al galvanómetro en el punto

p con el potencial apropiado entre m y

n, lo que elimina el efecto de la resistencia (y.)na condición establecida

inicialmente es que la relación de la resistenciade a y b debe ser la misma que

la relación de ( * y ( +.

!a indicación del galvanómetro será cero cuándo el potencial en sea igual al

potencial en p, o cuando El - Elmp , donde



(esolviendo (, e igualando El y Elmp , simplificando y aplicando las

condiciones de ab - ( * ( + la ecuación se reduce a la relación bien conocida/

R x= R3

R1

R2

Esta ecuación nos indica que la resistencia ( y no tiene efecto en la medición,

siempre y cuando los dos conjuntos de ramas de relación tengan igual relación

de resistencia. Este puente se utili"a para medir resistencias muy bajas, de

apro0imadamente *1 %asta 2.2222*1.

!a ra"ón ( * ( + se debe seleccionar de tal forma que una parte relativamente

alta de la resistencia patrón se use en el circuito de medición. En esta forma el

valor de la resistencia desconocida ( 0 se determina con el mayor nmero

posible de cifras significativas y mejora la e0actitud de la medición.

/. PROCEDIMIENTO DE LA PR8CTICA

2. E 9%i*+% l'("% $"l$'l"*o# l" %+l"$i +$+#"%i" +t%+ %+#i#t+$i"# ;'+

o# 9%o9o%$io+ '" +#$"l" "-+$'"-" 9"%" 7"lo%+# 9+;'+<o#:

!a escala que consideramos la más adecuada fue la de *22 a *, esta fue seleccionada

mediante una análisis que se detalla más adelante.

!os valores numéricos de las resistencias que consideramos adecuadas fueron los

siguientes/



R+#i#t+$i" 2 R2 21 K=

R+#i#t+$i" R 211 =

R+#i#t+$i" " " 2 K=

R+#i#t+$i" 6 6 21 =

Tabla de resistencias que se utilizó en la práctica.

. L'+(o #+ 9%o$+-i-o $o l" +l"6o%"$i -+l $i%$'ito + +l 9%oto6o"%-/

#ara comen"ar a construir el circuito en el protoboard, ubicamos primero el grupo

de resistencias que nos proporcionaran la relación de las mediciones que

efectuemos.

'omo se

ubicó en

primer lugar

a las cuatro

resistencias

en el

protoboard,

se tomó como guía y punto de partida para el resto del circuito.

#ara reali"ar las cone0iones entre resistencias se utili"ó pequeños cables que

ayudaban con la estética del circuito, pero su la principal ra"ón de usar cables

pequeños, fue la de facilitar la visión de cada uno de los nodos de cone0ión y

verificar que el circuito esté bien armado.



Conexiones entre

resistencias

mediante pequeños cables.

!uego y para la resistencia

variable (3, consideramos

muy til la utili"ación de un potenciómetro de precisión de +221.

Potenciómetro de precisión de 200Ω como R3



!a función principal de nuestro potenciómetro de precisión es la de encerar al

galvanómetro mediante la variación de su valor de resistencia. &l encerar al

galvanómetro, estamos %aciendo cumpliendo con la condición de balanceo de los

puentes, que dice que la corriente que pasa por el galvanómetro de debe ser cero !

" 0.

#al$anómetro encerado% cumpliendo la condición de balanceo de puentes



4inalmente y luego de ubicar dada resistencia incluyendo el potenciómetro de

precisión, procedimos a la ubicación de la fuente. 5e consideró que la fuente más

adecuada sea una pila de *.6v, cuyo análisis se verá más adelante.

&uente de ener!'a de (.)$ ubicada a un extremo del circuito

#ara la ubicación de la batería, por motivos de comodidad se dejó a un lado del

circuito y también se pensó til la cone0ión de un pulsador que permitiera el paso de

corriente a todo el circuito evitándonos la terea de conectar y desconcertar a cada

momento las cone0iones de la fuente al circuito.

Pulsador conectado a una *uente que permite el paso de corriente



'uando ya terminamos de %acer todas las cone0iones de resistencias, del galvanómetro

y la fuente de alimentación de energía, procedimos a probar al circuito conectando en

paralelo tres resistencias de *1, luego para calcular el valor de resistencia de (0,

tenemos que medir el valor de resistencia del potenciómetro de precisión (3 que encera

al galvanómetro y cumple la condición de balanceo de puentes.

Colocación de tres resistencias de (Ω en paralelo.

>. TABULACION DE DATOS

7edia aritmética

´ x=∑i=0

n

xi

m

7 - numero

7ediana



Es la variable que divide en la mitad al nmero de mediciones ordenadas de mayor a

menor. 5i el nmero de mediciones es impar la mediana es el valor central, pero si es para

la mediana es la mediana aritmética de los + valores centrales.

?. MEDICIONES Y C8LCULOS:

R1=10 [kΩ]

R2=100 [Ω]

Ra=1 [kΩ ]

Rb=10 [Ω ]

D"to# -+l ("l7"*+t%o

8 (esistencia 9nterna

Rgm=1 K [Ω]

8 'orriente del galvanómetro

I gm=196 x10−6 [ A ]

44uente de energía

E-*.:; <=>

C"l$'lo -+ R @ E@9+%i*+t"l *+-i"t+ l" ,%*'l"



R2=124 [Ω ]

R x= R3

R2

R1

R x=(112) 100

10000

R x=1.12[Ω ]

C"l$'lo -+ E%%o% -+ *+-i$io+#

R+#i#t+$i" =Utili"-"#

V"lo% -+ R X C"l$'l"-o=

V"lo% -+ R X E@9+%i*+t"l = E%%o% V

R 2 21 K= *.2 <1> *.*+ <1> 2.*+ ?

R 211 = 2.6 <1> 2.@+ <1> 2.+: ?

R " 2 K= 2.3 <1> 2.:6 <1> 2.6 ?

R 6 21 = 2.+6 <1> 2.3@ <1> 2.:: ?

'alculo del Error para el*er $ato (*/

Error/ R

X =

RT − R

E

RT ¿1.0−1.12

1.0∗100=0.12

0. ANALISIS DE RESULTADOS

AFli#i# 9"%" -+t+%*i"% lo# V"lo%+# A-+$'"-o# -+ R2 R " & 6



#ara %ablar de los aspectos técnicos más adecuados y óptimos que se tuvieron en cuenta en

la elaboración del puente doble de Kelvin, es necesario entender los criterios que

acompañan a este circuito, donde uno de los más importantes es la ecuación de balanceo

que rige el correcto funcionamiento de este o%miómetro.

$urante la elaboración del circuito del puente doble de Kelvin, se consideraron diferentes

aspectos, relacionados con la escala que llevaría para reali"ar mediciones de resistencias

bajas. & continuación detallaremos cada uno de los puntos tomados en cuenta/

L" %+l"$i -+ l" %+#i#t+$i" -+ " & 6 -+6+ #+% l" *i#*" ;'+ l" %+l"$i -+ R2 & R

&ntes de reali"ar el circuito del puente doble de Kelvin, nos basamos en la condición de

equilibrio que propone el libro/ R1

R2=a

b

#ara que el circuito esté balanceado y funcione correctamente, debe obligatoriamente

cumplir con la ecuación planteada anteriormente. #ero esta relación es un aspecto que

depende del criterio de cada uno y de la sensibilidad del galvanómetro.

S+l+$$i t+t"ti7" -+ l" %+l"$i -+ l"# %+#i#t+$i"# R2 & R $o " & 6

'omo se menciona en el apartado anterior, la selección de la relación entre las resistencias

depende de cada uno, teniendo así una gran variedad de opciones a considerar, como por

ejemplo que la relación este dada de +22 a * o de 622 a *, etcétera.

!os valores de relación entre resistencia que consideramos serían más efectivos para este

circuito fueron aquellos donde la relación e0istente sea mltiplo de *2, esto, ya que nos

facilitará muc%o los cálculos para %allar el valor real de (0. #ero un punto más beneficioso,

es la clara proporción que se tendrá, y de forma directa al momento de medir la resistencia

(3.



En el siguiente aspecto se anali"ará cual es la relación e0acta que se tomó en cuenta para

aplicarla al puente de Kelvin.

V"lo% +#$o(i-o -+ l" %+l"$i -+ l"# %+#i#t+$i"# R2 & R $o " & 6

Aeniendo la idea del valor de relación más adecuado para el circuito, intentamos con

posibles valores de relación tales como escalas de *2 a *, de *222 a * y de *22 a *.

#ara lograr cada una de estas escalas fue necesario cambiar las resistencias (*, (+, a y b.

en cada grupo, pero teniendo siempre en cuenta que conservaran la relación que se

necesitaba en cada caso.

5i anali"amos cada uno de estos grupos de escala propuestos, llegamos a la conclusión de

cuál es el más óptimo.

AFli#i# -+ l"# +#$"l"# 9%o9'+#t"#

'on respecto a la primera escala, la relación que se eligió fue de *2 a *, proporcionado por

las resistencias (*-* K1, (+- *22 1, a-*22 1 y b-*2 1. #ero en esta escala nos

encontramos con un problema. El inconveniente fue que con esta relación de resistencias, el

circuito no nos permitía medir valores muy bajos, llegando como valor límite %asta los 2.*

1. Esta limitación se ve reflejada en le potenciómetro de precisión que encera al

galvanómetro dependiendo del valor que se le dé, cumpliendo con la condición inicial de

puente donde 9g - 2. !a limitación del potenciómetro de precisión es llegar %asta su valor

má0imo y aun así no lograr encerar al galvanómetro. #or todas estas dificultades decidimos

probar una escala muc%o más alta.

'on respecto a la segunda escala, la relación que se eligió fue de *222 a *, proporcionado

por las resistencias (*-*22 K1, (+- *22 1, a-*2 K1 y b-*2 1. 'on esta escala, al igual

que la primera tuvimos algunos inconvenientes. El problema fue que con esta relación de

resistencias, el circuito nos permitiría teóricamente medir valores demasiados bajos de

resistencia, pero la sensibilidad del galvanómetro no permitía %acer posible estas



medicionesB los valores que se %allaban a partir de esta escala erran erróneos, pero de forma

teórica la escala funcionaba como valor límite %asta los 2.2222* 1. Esta limitación se ve

reflejada en le potenciómetro de precisión que encera al galvanómetro dependiendo del

valor que se le dé, cumpliendo con la condición inicial de puente donde 9g - 2. !a

limitación del potenciómetro de precisión es llegar %asta su valor má0imo y aun así no

lograr encerar al galvanómetro. Era necesario un potenciómetro con un valor más alto pero

esto perjudicaría la precisión de las medidas que se %agan. #or todas estas dificultades

decidimos probar la tercera escala de *22 a *.

'on respecto a la tercera escala, la relación que se eligió fue de *22 a *, proporcionado por

las resistencias (*-*2 K1, (+- *22 1, a-* K1 y b-*2 1. 'on esta escala no se tuvo

inconvenientes mayores. !os valores que se midieron fueron resistencias de * 1 colocadas

en paralelo para disminuir su valor. )na ve" encerado el galvanómetro, gracias al

potenciómetro de precisión, el mismo que no presentó ninguna limitación durante el tanteo

del valor preciso para encerar el galvanómetro. #rocedimos a medir el valor de resistencia

del mismo. &quí nos encontramos que gracias a la escala mltiplo de *2, nos daba una idea

clara y casi directa del valor real de (0. Entonces llegamos a la conclusión %aber escogido

correctamente los valores de resistencia, pero aun así e0iste un error mínimo para esta

escala, que se puede si se encera lo mejor posible al galvanómetro.

L" H'+t+ ;'+ #+ 'tili 9"%" l" +l"6o%"$i -+l $i%$'ito

En los primeros intentos para la elaboración del puente doble de Kelvin, utili"amos una

fuente de Cv, pero consideramos que fue una mala idea porque con ese voltaje las

resistencias más bajas se calentaban muc%o e inclusive llegaban a quemarse.

$espués de esta e0periencia y tras anali"ar bien las ecuaciones del puente doble de Kelvin,

notamos que el circuito no dependía necesariamente de la fuente de alimentación. Entonces

decidimos utili"ar una fuente muc%o más baja, una pila de *.6v para ser e0actos. 'on esta

fuente se eliminó el problema del calentamiento de las resistencias y se evitó que las

mismas se siguieran quemando.



!legamos a la conclusión de que con una fuente bajo voltaje, el circuito seguiría

funcionando igual, pero también se evitaría que las resistencias se quemaran.

21. CONCLUCIONES

)no de los primeros puntos que se tomaron en cuenta para la reali"ación del puente doble

de Kelvin fue los valores de resistencia necesarios para que su relación nos permita medir

valores de resistencia de bajos. El cómo los elegimos y que parámetros se tomaron en

cuenta están detallados en el análisis de resultados. $e forma general podemos concluir que

la parte primordial del circuito del puente doble de Kelvin, es la relación entre las

resistencias, esta nos dará la libertad de medir un cierto rango de resistencias muy bajo o

muy alto dependiendo como se aplique la relación. #ara este proyecto la relación que se

aplicó fue para valores muy bajos de resistencia. #ara esto la disposición de las resistencias

se da de la siguiente manera/

(* D (+ y a D b, pero la cantidad e0cedente de los valores de resistencia de (* con (+ y

de a con b, debe der proporcional entre ellas para que se cumpla con la condición del

puente doble de Kelvin.

!a ra"ón ( * ( + se debe seleccionar de tal forma que una parte relativamente

alta de la resistencia patrón se use en el circuito de medición. En esta forma el

valor de la resistencia desconocida ( 0 se determina con el mayor nmero

posible de cifras significativas y mejora la e0actitud de la medición.

!os cálculos reali"ados a partir de las mediciones obtenidas, arrojan resultados con un nivel

de precisión igual o menor a los datos medidos. Este nivel de puntualidad se ve modificado

con la utili"ación de cifras significativas especialmente en los cálculos de producto y

división. !as mediciones tomadas de forma directa manteniendo las condiciones de los

equipos no marcaban un mismo valor, sino que variaban. #or esta ra"ón es necesario

determinar el verdadero valor mediante la teoría cálculos estadísticos de errores, y así



lograr obtener resultados más precisos en las mediciones indirectas que se calculan

posteriormente.

22. RECOMENDACIONES

&ntes de armar el circuito del puente doble de Kelvin, se recomienda anali"ar

cuidadosamente la relación de resistencias que se ocupará para las mediciones que se

necesite. 'omo la decisión de utili"ar una relación acorde a las mediciones necesarias

depende de cada persona, se debe considerar una serie de aspecto antes de determinarla.

)na de los factores más importantes a considerar es la sensibilidad del galvanómetro que se

esté utili"ando. 'ada dispositivo de medición va a tener una sensibilidad diferente, entonces

la relación que se ocupe debe estar enfocada a la sensibilidad de cada instrumento, caso

contrario las mediaciones que se %agan a partir de este dispositivo serán erróneas y no

servirá de nada la escala utili"ada.

'omo una recomendación general sería elaborar el circuito de forma ordenada y lo más

simple posible. En nuestro caso no se tuvo mayor inconveniente con esto ya que su

estructura era muy clara en el diseño pero para futuros proyectos más complejos y e0tensos

podría darse algn error en su estructura u ayudaría muc%o tener esa precaución del orden

para encontrar el problema.

&l momento de comen"ar a medir, tenemos que darnos cuenta si el circuito está bien

estructurado para eso comprobamos con un multímetro digital si e0istía o no paso de

voltaje a través de todo del circuito.



BIBLIOGRA,IA

9nstrumentación Electrónica 7oderna y Aécnicas de 7edición, del autor/ Filliam

'ooper.

%ttps/bloginstruarime.Gordpress.com+2*32:+2puente8doble8de8elvin

%ttp/julianvegainstru*.blogspot.com+2*326puente8doble8de8elvin.%tml

%ttp/GGG.electroraggio.comfsHfilesuserHimgmedicioneselvin.pdf

%ttps/GGG.google.com.ecurlI

sa-tJrct-jJq-Jesrc-sJsource-GebJcd-CJcad-rjaJuact-Jsqi-+Jved-2'$oL4j&9J

url-%ttp?3&?+4?+4elimperioelectricista.Giispaces.com?+4file?+4vieG?+4#uente

?+MKelvin.doc0Jei-6(#3=NbeOHNPsL5#g:!&MgJusg-&4Lj'QE3o8

cgRg"!dg';%C4+y@"8

%C5dKGJsig+-b(4eRu"cQ'HaK;d&ffSLAgJbvm-bv.;6*C:,d.cFc

%ttps/boos.google.com.ecboosI

id-TjCFyr;e$s'Jpg-#&*:*Jlpg-#&*:*Jdq-puenteUdobleUdeUelvinJsource-blJot

s-3efOypTpEJsig-&j&C&yKnT##NOQ:58u'u#jSv7J%l-es8

:*CJsa-SJei-6(#3=NbeOHNPsL5#g:!&MgJsqi-+Jved-2'E&L@&EG'LVv-onepageJq-puente?+2doble?+2de?+2elvinJf-false

https://bloginstrukarime.wordpress.com/2013/04/20/puente-doble-de-kelvin/

http://julianvegainstru1.blogspot.com/2013/05/puente-doble-de-kelvin.html

http://www.electroraggio.com/fs_files/user_img/mediciones/kelvin.pdf

https://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=9&cad=rja&uact=8&sqi=2&ved=0CDoQFjAI&url=http%3A%2F%2Felimperioelectricista.wikispaces.com%2Ffile%2Fview%2FPuente%2BKelvin.docx&ei=5RP3VObeH_OJsQSPg4LABg&usg=AFQjCNE3o-cgYgzLdgC7h9F2y6z-h9SdKw&sig2=bRFeYuzcNC_aK7dAffXQTg&bvm=bv.87519884,d.cWc






https://books.google.com.ec/books?id=Gj9Wyr7keDsC&pg=PA141&lpg=PA141&dq=puente+doble+de+kelvin&source=bl&ots=3efHypG8pE&sig=AjA9AyKn8GPPOHN48S-uCuPjXvM&hl=es-419&sa=X&ei=5RP3VObeH_OJsQSPg4LABg&sqi=2&ved=0CEAQ6AEwCQ#v=onepage&q=puente%20doble%20de%20kelvin&f=false





http://julianvegainstru1.blogspot.com/2013/05/puente-doble-de-kelvin.html

http://www.electroraggio.com/fs_files/user_img/mediciones/kelvin.pdf







https://bloginstrukarime.wordpress.com/2013/04/20/puente-doble-de-kelvin/

dispositivos proyecto puente doble de kelvin

Documents