CURSO MEDIDAS ELECTRICAS

Medidas elctricasCapitulo iiTIPOS DE instrumentos de medicin Ing. Gerson la torre GarcaInstrumentos GalvanomtricosInstrumentos ElectromtricosInstrumentos IntegradoresInstrumentos para facturacin de potencia y energiaEl Osciloscopio 1INSTRUMENTOS GALVANOMETRICOSSon aquellos en que la causa primera de la indicacin se debe a la intensidad de la corriente elctrica.

Operan por medio de los fenmenos de interaccin entre corrientes elctricas y campos magnticos.

2INSTRUMENTOS GALVANOMETRICOS

Este sistema se emplea en galvanmetros, ampermetros, voltmetros y hmetros de corriente continua.

SIMBOLOGIA

Cuando una corriente circula por la bobina, se forman polos magnticos en sta, y la aguja sufre una desviacin hacia la derecha, indicando el paso de corriente.Cuando no hay paso de corriente por la bobina, sta se encuentra en reposo, en la posicin de cero, por efecto del resorte y el tope izquierdo.

INSTRUMENTOS DE BOBINA MOVIL3CIRCUITO COMO VOLTIMETRO

CIRCUITO COMO AMPERIMETRO

INSTRUMENTOS GALVANOMETRICOSINSTRUMENTOS DE BOBINA MOVIL4

CIRCUITO COMO OHMIMETRO

INSTRUMENTOS GALVANOMETRICOSINSTRUMENTOS DE BOBINA MOVIL5

INSTRUMENTOS GALVANOMETRICOSINSTRUMENTOS DE BOBINA MOVIL6INSTRUMENTOS DE BOBINA MOVIL con rectificador

Im = 1/ (Imax) = 0.32 ImaxINSTRUMENTOS GALVANOMETRICOS7INSTRUMENTOS DE hierro mvil

Dentro de la bobina fija (1) se desplaza el ncleo (2) suspendido sobre un resorte (3). La aguja indicadora (4) fijada al ncleo se desplaza a lo largo de la escala (5). De esta manera el resorte (3) origina el momento antagonista Ma contrario al momento motor MmEl instrumento funciona tanto con la corriente continua como con la alterna.

El momento de torsin producido por el hierro movil es proporcional al cuadrado de la corriente y es independiente de su polaridad ; esto brinda las bases para la operacin en corriente alterna.PRINCIPIO DE OPERACION

SIMBOLOGIAINSTRUMENTOS GALVANOMETRICOS8

Sistema de medida electromagntico, de bobina anular. 1: Bobina de excitacin. 2. Ncleo ferromagntico fijo. 3. Ncleo ferromagntico mvil. 4: Blindaje magntico.Al circular la corriente a travs de la bobina (1) se produce en el interior de ella un campo magntico. Ambos ncleos, fijo (2) y mvil (3), se imantan con polaridades iguales y, se produce una fuerza de repulsin entre ellos haciendo girar el ncleo mvil sobre su eje (4). El movimiento del eje hace desplazar la aguja indicadora (5) a lo largo de la escala. Variantes del Sistema de Dos Ncleos en Instrumentos de Hierro MovilINSTRUMENTOS GALVANOMETRICOSLas fuerzas magnticas son sensibles a la distancia9inSTRUMENTOS DE hierro mvil

CIRCUITO COMO AMPERIMETROCIRCUITO COMO VOLTIMETROEl circuito del voltmetro est compuesto por la bobina fija Lb, Rb del electroimn, y por la resistencia adicional Ra en serie con la bobina. El inconveniente del voltmetro electromagntico es su consumo elevado. Para su funcionamiento (desviacin a plena escala) se necesita 2 VA, aproximadamente sin contar la potencia que disipa la resistencia adicional. El ampermetro, se conecta en serie con el receptor, cuya intensidad se mide de manera que la intensidad que circula por el instrumento depende del receptor. La potencia que requiere el sistema electromagntico del ampermetro para su desviacin mxima es de 2 VA aproximadamenteINSTRUMENTOS GALVANOMETRICOS10INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOSEl momento de torsin es proporcional al producto de los flujos de la bobina movil y de la bobina fija

Se construyen con dos bobinas una fija y otra mvil. Las fuerzas que actan entre las dos bobinas originan el momento motor (Mm) que hace girar la bobina mvil dentro de la bobina fija en direccin haca la posicin en la cual los flujos magnticos de ambas bobinas coincidan. El momento motor (Mm) est compensado por el momento antagonista (M).

0.2INSTRUMENTOS GALVANOMETRICOS11INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOSINSTRUMENTOS GALVANOMETRICOS

12INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOS

CONFIGURACION COMO VOLTIMETROCONFIGURACION COMO AMPERIMETROEl voltmetro electrodinmico, bsicamente, se construye conectando en serie dos bobinas, fija y mvil, y una resistencia adicional

Se emplean dos sistemas de conexin interna en los ampermetros electrodinmicos: Con bobinas, fija (1) y mvil (2) conectadas en serie , y con las bobinas, fija y mvil conectadas en paralelo El primero se emplea en ampermetros de alcance 0,5 A como mximo y el segundo sistema de conexin interna se emplea para intensidades mayores. INSTRUMENTOS GALVANOMETRICOS13INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOSCONFIGURACION COMO VATIMETRO

Est compuesto por la bobina fija de muy baja impedancia, conectada en serie con la carga, generando un flujo magntico proporcional a la intensidad de corriente, y por la bobina mvil por la cual circula corriente proporcional a la tensin. La bobina mvil, esta conectada en serie con una resistencia adicional Rad de alto valor

Los vatmetros electrodinmicos se fabrican en clases de exactitud de 0,1; 0,2 y 0,5INSTRUMENTOS GALVANOMETRICOS14INSTRUMENTOS de induccin

Dos electroimanes abrazan el rotor (2), que es un disco de aluminio montado en un eje. El electroimn (1) conectado a la red origina un flujo magntico proporcional a la tensin U, y el otro electroimn (3), por el cual se hace circular la corriente del consumidor, origina el flujo magntico proporcional a dicha corriente.Ambos flujos ( y ) inducen en el disco las corrientes de Foucault (IDu e IDi), las cuales, conjuntamente con los dos flujos, producen un par motor Mm proporcional a la potencia que se mide haciendo girar el disco.

Par MotorMomento del FrenoEl nmero de vueltas del disco-rotor es proporcional a la cantidad de energa medida.INSTRUMENTOS GALVANOMETRICOS15INSTRUMENTOS de induccinMECANISMO MOTOR (ESTATOR)

MECANISMO ROTORIMAN FRENOMECANISMO REGISTRADORINSTRUMENTOS GALVANOMETRICOS16Son sensibles a la tensin, generalmente con consumos de corriente nulos

El instrumento ideal es el que presenta una impedancia de entrada infinita.

Un voltmetro debe tener una impedancia de al menos 100 veces la impedancia del circuito para obtener 1% de error.

Se aplican en medidores de pH (medicin de 50 mV en paredes de 500 Mohm). Medicin de fuga de corriente en los capacitores.

Esta condicin cumplen los instrumentos electrstaticos y electrnicos digitales.INSTRUMENTOS ELECTROMETRICOS17INSTRUMENTOS ELECTROMETRICOS

INSTRUMENTO COMO AMPERIMETRO18INSTRUMENTOS ELECTROMETRICOS

AMPLIFICACION DE ESCALA COMO INSTRUMENTO VOLTIMETRICO19

INSTRUMENTOS ELECTROMETRICOSINSTRUMENTOS ELECTROSTATICOS

Actan utilizando las fuerzas de atraccin o repulsin de las fuerzas electrostticas.

Solo consumen corriente durante el proceso transitorio de carga y desplazamiento de placas.

Posee cuatro placas fijas divididas en cuadrantes conectados dos a dos y una placa movil llamada aguja dotado de dispositivos de suspensin y reposicin.

20INSTRUMENTOS ELECTROMETRICOSINSTRUMENTOS ELECTRONICOS DIGITALES

Conversor A/D de simple rampaSe basa en el computo del nmero de impulsos (generador de frecuencia) en un intervalo de tiempo T.

Cuanto mayor es la tensin mayor es el numero de impulsos computados.

Tx es proporcional a Ux.

La precisin del convertidor depende de la constancia de la frecuencia (f) del generador de impulsos y la constante K.

La amplitud del rizado esta dado por Uca

2122Convertidor D/A de 3 bitsComparadorS/HANDANDANDSSSRRRANDAND+-Vx(t)ANDQAQBQCQDQE-+Q3Q2Q1DADBDCDDDEflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop RSflip-flop RSflip-flop RSSMSBLSBGAGBGCCoS1 si Vx < VO0 si Vx VOVXVOCLOCKTensin de offset ( Desplazamiento) = 1/2LSB = 0.5VSalida DigitalClocktSARContador en Anillo (Modulo 5)00100001001110010111011101234567VX= 4.7VVX= 0V Entrada AnalgicaINSTRUMENTOS ELECTRONICOS DIGITALES

Conversor A/D de Aproximaciones SucesivasObjetivos: muestrear y almacenar un voltaje el tiempo suficiente pararealizar repetidas mediciones2310000Convertidor D/A de 3 bitsComparadorS/HANDANDANDSSSRRRANDAND+-Vx(t)ANDQAQBQCQDQE-+Q3Q2Q1DADBDCDDDEflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop RSflip-flop RSflip-flop RS1SMSBLSBGAGBGCCoS1 si Vx < VO0 si Vx VOVXVOCLOCKVX= 4.7V 0000Vo D/A = 0V0Desplazamiento = 1/2LSB = 0.5V= - 0,5V000000000Salida DigitalClocktINTERVALO PARA BORRAR EL CONVERTIDOR Y DEJARLO LISTO PARA LA SIGUIENTE CONVERCIONt1t2t3t401234567Vx= 4.7VtVo00100001001110010111011101234567Entrada AnalgicaINSTRUMENTOS ELECTRONICOS DIGITALES

Conversor A/D de Aproximaciones Sucesivas2410000Convertidor D/A de 3 bitsComparadorS/HANDANDANDSSSRRRANDAND+-Vx(t)ANDQAQBQCQDQE-+Q3Q2Q1DADBDCDDDEflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop RSflip-flop RSflip-flop RSSMSBLSBGAGBGCCoS1 si Vx < VO0 si Vx VOVXVOCLOCKVX= 4.7V 000Vo D/A = 4V1Desplazamiento = 1/2LSB = 0.5V= 3,5V0000000001Salida DigitalClocktINTERVALOS PARA LA DETERMINACION DE LOS BITS DIGITALES (3)t1t2t2t3t401234567Vx= 4.7VtVo00100001001110010111011101234567Entrada AnalgicaINSTRUMENTOS ELECTRONICOS DIGITALES

Conversor A/D de Aproximaciones Sucesivas2500100Convertidor D/A de 3 bitsComparadorS/HANDANDANDSSSRRRANDAND+-Vx(t)ANDQAQBQCQDQE-+Q3Q2Q1DADBDCDDDEflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop RSflip-flop RSflip-flop RSSMSBLSBGAGBGCCoS1 si Vx < VO0 si Vx VOVXVOCLOCKVX= 4.7V 110Vo D/A = 6V1Desplazamiento = 1/2LSB = 0.5V= 5,5V01111000000Salida DigitalClocktINTERVALOS PARA LA DETERMINACION DE LOS BITS DIGITALES (3)t1t2t3t2t3t401234567Vx= 4.7VtVo00100001001110010111011101234567Entrada AnalgicaINSTRUMENTOS ELECTRONICOS DIGITALES

Conversor A/D de Aproximaciones Sucesivas2600010Convertidor D/A de 3 bitsComparadorS/HANDANDANDSSSRRRANDAND+-Vx(t)ANDQAQBQCQDQE-+Q3Q2Q1DADBDCDDDEflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop RSflip-flop RSflip-flop RSSMSBLSBGAGBGCCoS1 si Vx < VO0 si Vx VOVXVOCLOCKVX= 4.7V 001Vo D/A = 5V1Desplazamiento = 1/2LSB = 0.5V= 4,5V00000000000Salida DigitalClocktINTERVALOS PARA LA DETERMINACION DE LOS BITS DIGITALES (3)t1t2t3t4t2t3t401234567Vx= 4.7VVot00100001001110010111011101234567Entrada AnalgicaINSTRUMENTOS ELECTRONICOS DIGITALES

Conversor A/D de Aproximaciones Sucesivas2700001Convertidor D/A de 3 bitsComparadorS/HANDANDANDSSSRRRANDAND+-Vx(t)ANDQAQBQCQDQE-+Q3Q2Q1DADBDCDDDEflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop Dflip-flop RSflip-flop RSflip-flop RSSMSBLSBGAGBGCCoS1 si Vx < VO0 si Vx VOVXVOCLOCKVX= 4.7V 001Vo D/A = 5V1Desplazamiento = 1/2LSB = 0.5V= 4,5V00000111000Salida DigitalClocktINTERVALO DE LECTURA DE SALIDA DIGITALt1t2t4t3t5t2t3t401234567Vx= 4.7Vt00100001001110010111011101234567Entrada AnalgicaINSTRUMENTOS ELECTRONICOS DIGITALES

Conversor A/D de Aproximaciones SucesivasINSTRUMENTOS ELECTROMETRICOSINSTRUMENTOS ELECTRONICOS DIGITALES

Contador Digital Un contador binario es un circuito digital que cuenta pulsos digitales Cuando el BCD termina el conteo, su contenido es transferido a un registro con cerrojo de datos. El registro con cerrojo guarda el contenido hasta la prxima lectura que sucede mediante el comando habilitar

Los pulsos se cuentan durante un intervalo de tiempo mediante un contador decimal codificado binario28INSTRUMENTOS ELECTROMETRICOSINSTRUMENTOS ELECTRONICOS DIGITALES

Las salidas del registro con cerrojo alimentan al decodificador; quien convierte la representacin BCD a valores que activan dispositivos de despliegue (pantallas LCD o diodos LED de siete segmentos).

Cuando se emplea una PROM como decodificador, se puede convertir la entrada dando una salida amigable al usuario (T, Q, V, o convertidor de unidades).

29INSTRUMENTOS ELECTROMETRICOSDIAGRAMA DE BLOQUES DE UN MULTIMETRO DIGITAL

Para ampliar el rango de medicin se emplea divisores de tensin.

El error es mayor cuando se mide Vca respecto cuando se mide Vdc.

Los costos de los multimetros pueden variar desde decenas de dlares a miles de dlares, pero los menos costosos pueden competir con los multmetros analgicos.30INSTRUMENTOS ELECTROMETRICOSCARACTERISTICAS DE LOS INSTRUMENTOS DIGITALESPresentan una alta impedancia de entrada (10 Mohm a 10 Gohm).

Gran rapidez de lectura, llegando incluso a tomar 500 lecturas por segundo con resolucin de 6 dgitos y una exactitud de 5 ppm con sensibilidad de 10 nV.

Pueden tener seleccin de rango automtico o manual.

Pueden medir valores muy superiores al rango establecido con sobrecargas del 5% al 300%.

31INSTRUMENTO INTEGRADORESSon aquellos instrumentos capaces de indicar el valor de la integral de una magnitud elctrica transitoria o en forma continua pero cuyo resultado sea otra magnitud. Los principales instrumentos de este tipo son:

Galvanmetro BalsticoFluxomeroContador de energa elctricaINSTRUMENTO INTEGRADORESGALVANOMETRO BALISTICO

Integra pulsos transitorios de corrienteInstrumento de bobina mvil (mide corriente continua)Tiene cero central para permitir mediciones positivas y negativasEsta exento de de sistemas de amortiguamiento presentando caractersticas oscilatoriasEl instrumento indica un valor proporcional a la cantidad de impulso de la intensidad (integral definida de la intensidad)Si la corriente proviene de una fuente de tensin , hace posible entonces determinar la carga en un condensador.INSTRUMENTO INTEGRADORESGALVANOMETRO BALISTICO

INSTRUMENTO INTEGRADORESFLUXOMETROIntegra pulsos de tensin que permiten conocer le flujo magnticoPara que la medida pueda efectuarse antes y despus de la medicin debe el valor de tensin debe ser nuloNo presenta muelle que proporcione par antagonista (La aguja es estable en cualquier posicin de la escala)Los descentramientos del centro de gravedad, hacen que el instrumento posea un sistema de nivelacin.Instrumentos para facturacin de potencia y energa

Instrumentos para facturacin de potencia y energa

Instrumentos para facturacin de potencia y energa

Instrumentos para facturacin de potencia y energa

Comunicaciones y Conexiones de entrada/salida de un medidor para facturacinInstrumentos para facturacin de potencia y energaEsquema de operacin de un medidor de energa electrnico para facturacin

Instrumentos para facturacin de potencia y energa

Instrumentos para facturacin de potencia y energa

Entrada de Tensin y Corriente al MedidorInstrumentos para facturacin de potencia y energa

Configuraciones de entradas de Tensin y CorrienteInstrumentos para facturacin de potencia y energaArquitectura de RED para toma de datos de los medidores de Energa

Instrumentos para facturacin de potencia y energa

Software de administracin y gestin para medidores de energa EL OSCILOSCOPIO

46EL OSCILOSCOPIO

47EL OSCILOSCOPIO

OSCILOSCOPIO ANALOGICO48EL OSCILOSCOPIODIAGRAMA DE BLOQUES DE OSCILOSCOPIO DE DOS CANALES

49EL OSCILOSCOPIOTubo de Rayos Catdicos

EL OSCILOSCOPIO50EL OSCILOSCOPIOTubo de Rayos CatodicosEL OSCILOSCOPIO

51

Tubo de Rayos CatodicosEL OSCILOSCOPIO52

EL OSCILOSCOPIOSEAL DE DISPARO53Ejemplo de SincronizacinEL OSCILOSCOPIO

Los disparos se sincronizan para un nivel y pendiente dada de la seal

Los impulsos de disparo determinan el comienzo de la grafica de la onda

Un impulso dado durante el proceso de barrido no causa ningn efecto.54

EL OSCILOSCOPIOOSCILOSCOPIO DIGITAL55

EL OSCILOSCOPIOOSCILOSCOPIO DIGITAL56

EL OSCILOSCOPIOMETODOS DE MUESTREO57

EL OSCILOSCOPIOMETODOS DE MUESTREO58

EL OSCILOSCOPIOMETODOS DE MUESTREO59

EL OSCILOSCOPIO60

EL OSCILOSCOPIOCONTROLES DEL OSCILOSCOPIO61

EL OSCILOSCOPIOCOMPENSACION DE SONDAS62

EL OSCILOSCOPIOMedicin de Tensin

Medicin de Corriente63

EL OSOSCILOSCOPIOMedicin del Tiempo64

OSCILOSCOPIOMedicin del Diferencia de Fase65OSCILOSCOPIOGeneracin de Figuras de Lissajous

Igual Frecuencia y faseIgual frecuencia y amplitud pero con diferencia de fase de 9066

OSCILOSCOPIOFiguras de Lissajous67OSCILOSCOPIO

Medicin de la Frecuencia con Lissajous68

OSCILOSCOPIOMedicin de la Diferencia de Fase con Lissajous69