CALIBRACIÓN DE CRONÓMETROS

Transcripción

1 CALIBRACIÓN DE CRONÓMETROS Ing. Henry Postigo Linares Día mundial de la Metrología 20 de Mayo de 2010

2 CONTENIDO 1.- Introducción 2.- Definiciones 3.- Métodos de Calibración 4.- Calibración de cronómetros SNM 5.- Referencias

3 INTRODUCCION Necesidad de medir el tiempo: desde los orígenes Aplicaciones Competencias deportivas Procesos de producción Computadoras personales Cambio de tarifa en suministro de energía eléctrica

4 DEFINICIONES Reloj Dispositivo que cuenta ciclos de una frecuencia y lo graba en unidades de intervalo de tiempo, tal como segundo, minutos, horas y días. Cronómetro Reloj que sirve para medir fracciones de tiempo Temporizador Sistema de control de tiempo que se utiliza para abrir o cerrar un circuito en uno o más momentos determinados, y que conectado a un dispositivo lo pone en acción.

5 Continuación..2 DEFINICIONES Oscilador Dispositivo que produce un evento periódico que se repite a una velocidad casi constante. Esta velocidad se denomina frecuencia de resonancia. Intervalo de tiempo Lapso de tiempo entre dos eventos. La unidad del intervalo de tiempo es el segundo (s). El SI define al segundo como El segundo es la duración de periodos de la radiación asociada a la transición hiperfina del estado base del átomo de Cesio-133. El hertz (Hz) es la unidad para la frecuencia (s -1 ) e indica el número de eventos por segundo.

6 METODOS DE CALIBRACION En general se tiene tres métodos para la calibración de cronómetros y temporizadores Comparación Directa Compara la indicación de la unidad bajo prueba con un patrón de intervalos de tiempo Totalizador Compara la indicación de la unidad bajo prueba con la indicación del totalizador. Base de tiempo Compara la frecuencia de la base de tiempo del instrumento bajo calibración con una frecuencia de referencia.

7 METODOS DE CALIBRACION Continuación.. 2 COMPARACION DIRECTA Es el Método comúnmente más usado para calibrar cronómetros y temporizadores. El operador inicia y para la unidad bajo prueba. Requiere una referencia de intervalo de tiempo con trazabilidad. La referencia usualmente es una señal de tiempo de audio. Requiere un mínimo de equipo. La incertidumbre es más grande que la de los otros métodos (300 ms).

8 METODOS DE CALIBRACION Continuación..3 COMPARACION DIRECTA INCERTIDUMBRE El método de medición directa involucra a un técnico de calibración quien usa una referencia de intervalo de tiempo trazable como una señal de inicio y parada física del cronómetro. Por lo tanto las tres fuentes principales de incertidumbre a considerar son: Incertidumbre de la referencia Tiempo de respuesta del factor humano Resolución del equipo bajo prueba.

9 METODOS DE CALIBRACION Continuación..4 TOTALIZADOR Requiere un generador de señal calibrado, un contador universal y como base de tiempo externa para el sintetizador se usa el patrón de frecuencia primario del laboratorio. Requiere mayor equipamiento que el método de comparación directa. Elimina parcialmente la incertidumbre por la reacción de tiempo del factor humano. El operador inicia y para simultáneamente la unidad bajo prueba y el contador universal. Referencia de Frecuencia Sintetizador Contador Universal Conexión a la entrada de base de tiempo externa

10 METODOS DE CALIBRACION Continuación..5 TOTALIZADOR INCERTIDUMBRE Este método de calibración involucra el uso de un generador de señal calibrado para enviar una señal al contador universal el cual opera en el modo de totalizador. El contador cuenta las oscilaciones de frecuencia de entrada durante un periodo de tiempo que es iniciado y parado por el operador. Los factores de contribución a la incertidumbre de medición son: Incertidumbre de la frecuencia de entrada Incertidumbre debido al tiempo de la reacción humana Incertidumbre debido al contador (contribución por resolución del contador ya que la base de tiempo no fue usada) Resolución del instrumento bajo calibración.

11 METODOS DE CALIBRACION Continuación..6 BASE DE TIEMPO El método de medición de base de tiempo es un método de medición preferido para la calibración de cronómetros y temporizadores, porque introduce la menor cantidad de incertidumbre en la medición al medirse en forma directa la base de tiempo de la unidad bajo prueba. La referencia para la calibración de la base de tiempo es el oscilador de la base de tiempo del instrumento medidor, que debe estar calibrado. El factor de respuesta en tiempo del operador no afecta. La calibración es muy rápida. Requiere más equipo que el método directo. No trabaja fácilmente con algunos equipos eléctricos, mecánicos o electromecánicos.

12 METODOS DE CALIBRACION Continuación..7 BASE DE TIEMPO Diagrama de conexión para la calibración de cronómetros

13 METODOS DE CALIBRACION Continuación..8 BASE DE TIEMPO INCERTIDUMBRE Este método utiliza cualquier sistema de medición de base de tiempo o contador de frecuencia con un lector para medir la frecuencia interna de oscilación de la base de tiempo del instrumento bajo calibración; si su base de tiempo es una referencia externa proveniente del patrón de frecuencia su contribución a la incertidumbre es despreciable. La incertidumbre por resolución del instrumento bajo prueba no necesita ser considerada. No hay contribución de incertidumbre por el tiempo de reacción del operador. Entonces, solo hay una componente de incertidumbre la cual proviene de la data de la medición.

14 CALIBRACION DE CRONOMETROS SNM (LTF) Comparación directa

15 CALIBRACION DE CRONOMETROS Continuación.2 BASE DE TIEMPO Sistema de medición Medidor de frecuencia Frecuencia base (Hz) Divisor Frecuencia a capturar (Hz) Sistema de captura de la frecuencia del cronómetro , ,666

16 REFERENCIAS Jeff C. Gust, Robert M. Graham, Michael A. Lombardi, Stopwatch and Timer Calibrations, May L d Leonardo Trigo, Daniel Slomovitz, Calibración de cronómetros digitales por método de inducción, IEEE, 7º encuentro de Energía, Potencia, Instrumentación y Medidas. 16 y 17 de Octubre del 2008, Montevideo-Uruguay. Johnny Jiménez, Harold Sánchez, Calibración de cronómetros mediante la medición de la frecuencia del oscilador de cuarzo. VIII Semetro, Junio del 2009, Brasil.

17 CALIBRACIÓN DE CRONÓMETROS Ing. Henry Postigo Linares GRACIAS! Día mundial de la Metrología 20 de Mayo de 2010