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INSTITUTO TECNOLGICO DE COSTA RICA II SEMESTRE 2015 REA ACADMICA DE INGENIERA EN COMPUTADORES CE-2201 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELCTRICOS Profesor: Ing. Eduardo A. Canessa M., M.Sc. Elaborado por: Ing. Gabriela Ortiz L.

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LABORATORIO 1: INSTRUMENTOS DE MEDICIN DE MAGNITUDES ELCTRICAS.

1 OBJETIVOS: 1.1 Conocer y aplicar las tcnicas adecuadas para la medicin de voltaje, corriente y resistencia. 1.2 Manejar adecuadamente los instrumentos de medicin de magnitudes elctricas estudiados. 1.3 Determinar fuentes de error en las mediciones de voltaje, corriente y resistencia. 1.4 Conocer y aplicar las tcnicas adecuadas para la medicin de amplitud, tiempo y frecuencia utilizando el osciloscopio 1.5 Interpretar correctamente los trminos valor pico, valor medio y valor eficaz

2 CUESTIONARIO INTRODUCTORIO: 2.1 Describa los siguientes trminos con respecto al valor de una magnitud leda de un instrumento de medicin: ERROR, ERROR ABSOLUTO, ERROR RELATIVO. 2.2 Explique qu son ERRORES SUBJETIVOS y ERRORES OBJETIVOS. Indique al menos un ejemplo en cada caso. 2.3 Explique qu es ERROR A ESCALA MAXIMA. 2.4 Cuando va a medir una tensin o corriente desconocida. Qu rango o escala debe seleccionar de primero? Justifique. 2.5 Qu indica el parmetro de exactitud ("accuracy") de un instrumento de medicin digital? 2.6 Investigue y describa los siguientes trminos y conceptos relativos a los instrumentos de medicin a) Medir b) Magnitud de medicin c) Mtodos de medicin d) Medicin Analgica e) Mediciones Digitales f) Precisin


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g) Exactitud h) Sensibilidad

2.7 Investigue y realice una descripcin detallada, con respecto a los mtodos de medicin, sobre lo siguiente: a) Mencione los procedimientos a seguir para realizar mediciones con exactitud, utilizando instrumentos de medicin. b) Mtodos de medicin de tensin y de corriente. 2.8 Las resistencias de carbn estn marcadas con 4 franjas de colores mediante las cuales el fabricante especifica su valor y porcentaje de tolerancia del componente. Investigue como se emplea dicho cdigo de colores. 2.9 Cul es la expresin matemtica general para representar seales senoidales? Explique. 2.10 Defina y relacione matemticamente los trminos frecuencia, frecuencia angular y perodo para seales senoidales. 2.11 Qu es un valor pico, pico-pico, valor eficaz, valor medio y valor instantneo?, qu tipo de tensin es la que se mide generalmente con un multmetro? 2.12 Cul es el factor que relaciona el valor eficaz y la tensin pico-pico en una seal senoidal? 2.13 Traer papel milimtrico o equivalente para tomar graficas del osciloscopio (puede tomar las grficas con una cmara, de tenerla a su disposicin). 3 EQUIPO Multmetro digital. Fuente de tensin c.d. ajustable con indicadores digitales Fuente de tensin alterna Osciloscopio Cables de conexin

Resistencias de 1 K y 2 K. 1 potencimetro.


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4 CIRCUITOS DE MEDICION

Figura 4.1 Circuito de medicin de tensin directa. Figura 4.2 Medicin de resistencia

Figura 4.3 Circuito de medicin de corriente directa.

5 PROCEDIMIENTO Medicin de tensin directa. 5.1 Observe y anote las escalas de los diferentes instrumentos, as como la simbologa en el multmetro digital. 5.2 Ajuste los valores indicados en la Tabla 5.1 en la fuente de tensin ayudndose con la pantalla indicadora. Mida separadamente los valores de tensin en cada caso, utilice el circuito de medicin en la Figura 4.1 como gua. Anote en la Tabla 5.1 la escala utilizada, los valores obtenidos y el porcentaje de error. Considere como referencia el valor que indica la fuente de tensin.

NOTA: Recuerde siempre seleccionar la escala de CD de mayor rango en cada uno de los instrumentos antes de iniciar las mediciones.


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Tabla 5.1 Comparacin de valores de voltaje determinados con los multmetros.

Valor Terico

(V) Escala Lectura % error

1.0

2.0

5.0

8.5

15.0

Errores de Medicin 5.3 Ajuste 0.7V en la fuente de tensin. Obtenga la lectura indicada por el multmetro digital utilizando la escala de 2V. Utilice la escala de 20V y 200V y obtenga nuevamente la lectura. NO VARE LA TENSIN DE LA FUENTE. Anote los valores obtenidos. Qu error se presenta en estas mediciones? Medicin de resistencia 5.4 Se presenta un grupo de resistencias, de entre las resistencias escoja 8. Mida las resistencias utilizando el multmetro digital, anote en la Tabla 5.2 los valores obtenidos, los valores tericos de las resistencias y el porcentaje de error. Utilice el circuito de medicin en la Figura 4.2 como gua.

Tabla 5.2 Comparacin de valores de resistencia determinados con los multmetros

Valor terico () M. Digital () % error

5.5 Identifique con claridad el cursor del potencimetro. Mida la resistencia del potencimetro entre sus extremos y, para al menos 4 diferentes posiciones del cursor, mida la resistencia desde el cursor hasta cada uno de los extremos del potencimetro. Anote sus valores en una tabla.


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Medicin de corriente directa 5.6 Ajuste el voltaje de la fuente de alimentacin CD a 5 V. 5.7 Arme el circuito de medicin en la Figura 4.3a. Utilice el multmetro digital. Conecte correctamente los ampermetros verificando que la polaridad sea correcta. Cambie la escala seleccionada en el ampermetro hasta que pueda realizar la lectura de la corriente. Use la menor escala posible sin exceder la corriente mxima de esta. 5.8 Mida la corriente I1 del circuito y anote los valores en la Tabla 5.3. Calcule el valor terico de la corriente utilizando el valor de tensin de la fuente y la resistencia terica. 5.9 Repita los puntos 5.7 y 5.8 para el circuito de la figura 4.3b (medicin de I2)

Tabla 5.3 Medicin de corrientes del circuito de medicin 3

Nombre de la

corriente Valor Terico (A) Escala empleada Valor

experimental % error

I1

I2

Medicin de tensiones usando el osciloscopio 5.10 Seleccione el modo de acoplamiento en tierra (GND: Ground). Ubique la lnea horizontal en el centro de la pantalla. 5.11 Seleccione el modo de acoplamiento en DC. 5.12 Ajuste la fuente de tensin directa a 4V. Conecte esta seal en el canal 1 del osciloscopio. Qu observa? 5.13 Desconecte la fuente de tensin directa y conecte el generador de seales al canal 1 del osciloscopio. lleve la perilla de amplitud al mnimo. 5.14 En el generador seleccione una seal senoidal, ajuste la frecuencia de esta seal a f = 1KHz y a 4 V pico a pico (4 Vpp). 5.15 Inicialmente ajuste la escala de tensin del osciloscopio y la base de tiempo de manera que pueda observar claramente la forma de la seal del generador. 5.16 Vare la base de tiempo hasta que observe dos perodos de la seal. Dibuje la seal observada en la pantalla. Anote las escalas de amplitud y base de tiempo para todas las seales que se van a dibujar. Determine el perodo y los valores pico y pico-pico de la seal.


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5.17 Utilice el multmetro digital para medir el valor rms de la seal del generador. 5.18 Anote en una tabla los valores obtenidos en los puntos 5.17 y 5.18 5.19 Ajuste en el generador de seales un nivel de CD de 1 V en la seal senoidal, utilizando para ello el control de OFFSET. Ajuste, de ser necesario, el nivel de disparo (trigger), las escalas de amplitud y los controles de posicin para observar mejor la onda. Anote en cada caso los efectos observados. 5.20 Utilice el multmetro digital para medir el valor rms de la seal del generador con nivel de CD. 5.21 Pase al modo de acoplamiento AC. Describa los efectos observados. 6 EVALUACIN 6.1 Cul escala debe elegirse para medir un voltaje o corriente desconocidos? Comente sobre el error producido al aumentar el valor mximo de la escala para un mismo valor de voltaje. 6.2 Por qu en la medicin de voltaje el multmetro debe conectarse en paralelo con el elemento de inters? 6.3 Por qu en la medicin de corriente el multmetro debe conectarse en serie con el elemento de inters? 6.4 Compare las mediciones realizadas con los valores tericos y comente las posibles fuentes de error. Comente sobre la exactitud del multmetro utilizado. 6.5 Realice un anlisis estadstico de la medicin de resistencias de la Tabla 5.2. (valor promedio, valor medio, desviacin estndar)Qu conclusiones se pueden obtener de este anlisis? Por ejemplo: Cmo puede afectar este resultado la medicin de corrientes o tensiones en un circuito? 6.6 Cmo funciona un potencimetro? Explique. 6.7 Calcule la suma de los valores de las resistencias medidas desde el cursor hasta cada extremo del potencimetro (punto 5.5 del procedimiento) y compare esos valores con el valor de la resistencia medida entre los extremos del potencimetro. 6.8 Cul es la funcin de los controles de modos de acoplamiento en un osciloscopio? Compare las seales obtenidas en modo CD y modo AC.


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6.9 Cmo se relacionan los valores medidos en la seal senoidal en los puntos 5.17 y 5.18 con la expresin matemtica general para representar seales senoidales? 6.10 Cmo se relaciona la magnitud de una seal senoidal con su valor rms? Qu representa el valor rms? 6.11 Compare los valores obtenidos en los puntos 5.19 y 5.21 del procedimiento.

GOL/gol

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