Instrumentos y sistemas de medida TUTORIAL DE ELECTRÓNICA
Introducción Una importante actividad dentro de la electrónica es el manejo y uso de los diferentes instrumentos de medida utilizados habitualmente. En este tutorial se realizará una descripción sobre el manejo de diferentes instrumentos de medida de uso más frecuente, tales como el polímetro, el osciloscopio y el generador de funciones, como también imprescindible en un taller de electrónica la fuente de alimentación de laboratorio.
Amperímetro Voltímetro Polímetro Técnicas de Medida Polímetro Analógico Polímetro Digital El Osciloscopio Generador de Funciones Frecuencímetro Equipo de Alimentación de Laboratorio
Amperímetro
Amperímetro Es un instrumento de medida constituido por una bobina o hierro móvil que trabaja bajo un campo magnético. Según su constitución esta diseñado sobre un fondo de escala graduada, para medir corrientes en continua o alterna.
Amperímetro Principio de funcionamiento del sistema de bobina móvil constituido por: 1. Imán 2. Espira de hilo 3. Aguja Indicadora 4. Escala Calibrada 5. Resorte El amperímetro de bobina móvil, esta formado como su nombre indica por una bobina circular de hilo de conductor colocada sobre un pivote situado en el centro de la misma. Todo el conjunto esta situado dentro del campo magnético de un imán fijo. La aguja se detiene al equilibrarse las fuerzas de resorte y bobina.
Amperímetro Principio de funcionamiento del sistema de hierro móvil constituido por: 1. Bobina de hilo esmaltado 2. Hierro Fijo 3. Hierro móvil 4. Resorte 5. Aguja indicadora 6. Escala calibrada El amperímetro de hierro esta formado por una bobina por la que circula la corriente que produce el campo magnético, pero en este caso la bobina es fija y no hay imán fijo que cause su giro. En su lugar se fija un trozo de hierro a la bobina y otro unido a una aguja móvil sobre un pivote.
Amperímetro Internamente el circuito eléctrico del amperímetro consta de varias resistencias colocadas en paralelo con el instrumento, denominadas shunt, de diferentes valores que se conectan a través de un conmutador, que selecciona la escala más adecuada para su medida. Conmutador
Voltímetro
Voltímetro La constitución del voltímetro es similar al amperímetro de bobina ó hierro móvil. Existen voltímetro para corriente continua y corriente alterna. Un voltímetro de corriente alterna se puede utilizar para realizar medidas en continua, pero no a la inversa.
Voltímetro Internamente el circuito eléctrico del voltímetro consta de varias resistencias de diferentes valores que se encuentran en serie con el instrumento y a través de un conmutador, que selecciona la escala más adecuada para su medida. Conmutador
Voltímetro Un amperímetro con ayuda de una resistencia es totalmente semejante a un voltímetro. Un voltímetro de corriente continua con la ayuda de un rectificador, se convierte en un voltímetro de corriente alterna.
El Polímetro
El Polímetro El Polímetro es un instrumento de medida diseñado para obtener medidas de distintas magnitudes. Voltímetro Amperímetro Ohmetro Ω
El Polímetro Existen dos tipo: 1. Polímetro Analógico 2. Polímetro Digital. Polímetro Analógico Polímetro Digital Los polímetros son instrumentos de medida universales ya que con un solo instrumento se pueden realizar muchos tipos de medidas diferentes, tales como la tensión, la intensidad, la resistencia, la capacidad, etc. El polímetro generalmente es un instrumento de medida de tipo portátil, capaz de realizar medidas, como se ha dicho anteriormente, de muy diversa índole.
Polímetro Analógico
Polímetro Analógico Posee una aguja que se desplaza semicircularmente sobre una escala graduada, donde el valor medido vendrá dado por la posición de dicha aguja. El circuito interno permite conmutar para realizar múltiples medidas, tales como tensión, intensidad, resistencia, etc. Los polímetros analógicos se basan en le uso del galvanómetro, cuyo principio de funcionamiento se fundamenta en el electromagnetismo, esto es, el paso de una corriente eléctrica a través de una bobina que se encuentra dentro de un campo magnético. Además del galvanómetro, los polímetros poseen un circuito electrónico especialmente pensado para que con un mismo instrumento se puedan realizar múltiples medidas, tales como de tensión, de intensidad, de resistencia, frecuencia, capacidad, etc.
Polímetro Analógico El selector de funciones permite conmutar las distintas medidas eléctricas más apropiadas. OHMS (Rx1, Rx100, Rx1K, Rx10 K) DCV( 0,6, 6, 30, 120,600) ACV(6, 20,120,600,1200) DCmA (0,06, 6,600) Es imprescindible poder distinguir claramente la polaridad, cuando se realizan medidas de corriente y tensión, por ello, los cables y puntas de medida deben ser de diferentes colores.
Polímetro Analógico Posee internamente una pila para las medidas de resistencias. Para medir correctamente el valor de la resistencia hay que ajustar la escala de ohmios poniendo la aguja a cero o fondo de escala uniendo las dos pinzas de pruebas.
Polímetro Analógico Para medir corriente, el polímetro se coloca en serie con la carga, pasando la corriente internamente a través de una resistencia en paralelo, efecto shunt, sobre la que circula dicha corriente. El empleo de varios shunts permite disponer de varias escalas de medida La función que realiza el shunt es desviar parte de la corriente, ya que si circula la totalidad por el amperímetro podría dañarse. Para emplear un amperímetro de corriente continua para medidas de corriente alterna hay que emplear un rectificador.
Polímetro Analógico Para medir una corriente, debe abrirse el circuito por el que circula. El Polímetro de Pinzas está preparado para realizar medidas de corriente alterna, sin necesidad de abrir el circuito o levantar componentes. Este polímetro basta con introducir uno de los conductores por los que circule la corriente a medir a través del orificio de la parte superior.
Polímetro Analógico Esquema interno de un polímetro analógico.
Polímetro Digital
Polímetro Digital Es un instrumento de medida llamado también Multimetro, por el número de magnitudes eléctricas que puede medir. Su funcionalidad, manejo y visualización de las medidas es más versátil que el analógico. La selección del rango de medidas pueden ser manual ó automático. Si se tiene idea aproximada del valor de la tensión que se pretende medir, elegir la posición del conmutador de funciones o selector cuya escala más se aproxime al valor de dicha tensión a medir, teniendo en cuenta siempre que la máxima tensión que puede medir el instrumento en esa escala sea superior al valor de tensión que se pretende medir.
Polímetro Digital FUNCIÓN Las medidas de que dispone un polímetro digital se realiza de una forma similar al analógico, seleccionando la función: ACV, ACMA, DCV, DCMA, KΩ el rango: 2, 20, 200, AUTO La visualización se hace a través de un display digital de tres dígitos, según el modelo, que presenta el valor directo de la medida. RANGO
Polímetro Digital No es necesario tener en cuenta el sentido de circulación de la corriente, ya que el propio polímetro lo señala. Con las pinzas cocodrilo, permiten fijar de forma permanente las puntas de pruebas a la zona que se desea medir, sin necesidad de emplear las manos, quedando estas libres.
Polímetro Digital Los polímetros están tarados para indicar valores eficaces de señales senoidales. No valen para medidas sobre señales digitales. Tanto el polímetro analógico como el digital necesitan tener internamente de una pila para las medidas de resistencia y otras magnitudes.
Técnicas de Medidas
Técnicas de Medidas Medida de continuidad de las pistas sobre un circuito. La aguja del polímetro señala el cero al estar los dos puntos de medida unidos eléctricamente. Detección de una avería en un circuito impreso ( rotura de pista). El polímetro no indicará continuidad. La forma de conseguir detectar fallos en circuito impreso utilizamos el polímetro en la escala de ohmios, utilizando la escala más baja para medir 0 Ohmios.
Técnicas de Medidas Avería en forma de cortocircuito entre dos pistas, detectada por el polímetro en la escala de ohmios. Al medir corriente, en un circuito, será necesario desconectar algún componente.
Técnicas de Medidas Comprobación de un diodo: 1. No indicará continuidad en polarización inversa. 2. Si indicará continuidad en polarización directa: el diodo se encuentra en buen estado de lo contrario no indicará nada.
Técnicas de Medidas Medir un componente, por ejemplo una resistencia, que se encuentra conectada al circuito suele falsear la medida verdadera. Se recomienda, desconectar una pata del componente y medirlo fuera del circuito.
Técnicas de Medidas Las sobreintensidades y sobretensiones pueden dañar de una forma definitiva el polímetro cuando no se ha escogido la escala adecuada.
Técnicas de Medidas Esquema eléctrico del montaje necesario para medir capacidades por el sistema de comprobar la intensidad de corriente. Si se desea medir una bobina también puede utilizarse el sistema de intensidad de corriente. En este caso habrá de tenerse en cuenta la resistencia propia del hilo.
Técnicas de Medidas Para medir una corriente, debe abrirse el circuito por el que circula. El terminal positivo de un amperímetro debe conectarse hacia el lado de los potenciales positivos.
Técnicas de Medidas Medida de resistencia: A. Ajuste de cero B. Medición con pinzas cocodrilo C. Evitar tocar los terminales con los dedos. Resultado de la medida de continuidad de un diodo en buen estado.
Técnicas de Medidas Forma de medir la corriente de consumo de un aparato conectado a la red alterna: I = U / R ; P = I x U Un óhmetro puede medir resistencia, pero no impedancia.
El Osciloscopio
Osciloscopio Permite visualizar las formas de variación con el tiempo de las señales que se aplican a sus entradas. Osciloscopio y polímetro ambos instrumentos se complementan, este último, en medidas de tensión y corriente en continua y alterna.
Osciloscopio Posee una pantalla para la visualización de las señales Elementos de control para la sincronización vertical y horizontal Base de tiempo. Control de la amplitud de la señal Dos canales de entrada A y B Control de la señal de disparo Selector de tensión continua DC ó alterna AC
Osciloscopio Representación simultanea de dos señales a través de dos canales de entrada independiente A y B. Su medida se realiza por división de cuadros, presentes en la pantalla del osciloscopio. A B A B
Osciloscopio Control de la amplitud de la señal verticalmente con selector VOTS/DIV de 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 mv 1, 2, 5, 10 V (Selección 20 mv x 2 Cuadros verticales = 0,40 V.)
Osciloscopio Control del tiempo con selector TIME/DIV para: 0,1-0,2 0,5 1 2-5 10 20 50 msec 0,1 0,2 0,5 1 2 5 sec 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 µsec La frecuencia es la inversa al Periodo en ciclos / sec F = 1 / P. Selección 0,2 ms x número de cuadros horizontales 7 = 1,4. 10-3 segundos 1/1,4 10-3 = 714,28 Hz Ciclo completo
Osciloscopio Valores eficaces, de pico a pico, que presenta una señal senoidal Tensiones de rizado y digitales con la expresión de su amplitud
Generador de Funciones
Generador de Funciones Son instrumentos capaz de generar triangulares y cuadradas. señales sinusoidales, Se emplean para poder efectuar el análisis detallado del comportamiento de un equipo a través de simular las posibles condiciones de excitación que pueden encontrarse en la práctica. Un generador de funciones es un instrumento electrónico capaz de generar ondas o señales de diferentes forma, amplitud y frecuencia, habitualmente usadas para calibración, prueba y localización de averías entre otras utilidades.
Generador de Funciones Posee un mando de control para los tres tipos de señal con formas de onda senoidal, cuadrada y triangular. Estas formas de onda se visualizan sobre la pantalla del osciloscopio.
Generador de Funciones Un generador de funciones poseen los siguiente mandos: 1.Selector de rango 2.Selector de forma de onda 3.Control de frecuencia 4.Control de amplitud 5.Conector de salida TTL 6.Conector de salida principal 7.Interruptor de encendido (Power)
Generador de Funciones Posee un mando que controla la frecuencia de salida del Generador y el nivel de la misma (amplitud). Un selector de banda de frecuencias de salida. El valor indicado en la tecla se multiplicará por el que señala el dial de control.
Generador de Funciones Los barridos de frecuencia tienen su principal aplicación en el análisis del comportamiento con la frecuencia de un equipo electrónico, de una manera muy rápida, sobre todo si se observa con un osciloscopio auxiliar la forma de onda de salida.
Generador de Funciones Sencillo generador de funciones que contiene: 1. Mando de control de frecuencia 2. Selector multiplicador de frecuencia en Hz. 3. Control variable de la amplitud de la señal en mv. 4. Selector de ondas 5. Nivel alto / bajo de la señal de salida BF.
Frecuencímetro Digital
Frecuencímetro Digital Son instrumentos de medida que emplean el procedimiento de contar el número de ciclos o periodos de la señal desconocida, durante un tiempo conocido y muy preciso y la visualiza en una pantalla ó display. Así, por ejemplo la frecuencia buscada es 100 KHz y el tiempo de un segundo, el Frecuencímetro contará 100.000 periodos siendo éste el resultado que presentará al usuario.
Frecuencímetro Digital Selección a elegir la resolución necesaria para la medida: AUTO, 100 Hz, 10 Hz, 1 Hz, 0,1 Hz Selector de función destinado a elegir la forma de trabajo más adecuada en cada medida: FREQ, PER, TOT,CHK
Equipo de Alimentación de Laboratorio
Equipo de Alimentación de Laboratorio Su cometido es ofrecer a su salida la alimentación adecuada para el análisis y reparación de un determinado circuito. Tensión y corriente variable entre 0 y 30 Vcc. y 0 a 4 Amp. Fija simétrica de +12 V 12 V Fija de +5 Vcc Las fuentes de alimentación de laboratorio son instrumento que permiten realizar pruebas y medidas de circuitos electrónicos. Gracias a sus tensiones y corrientes de salida ajustable se puede obtener mejores resultados en el comportamiento y rendimiento de un circuito.
Equipo de Alimentación de Laboratorio 4 1 2 3 Estructura interna de una fuente de alimentación variable: 1. Transformador 2. Circuito rectificador, filtrado, regulación. 3. Transistores de potencia 4. Control variación de la tensión e intensidad 5. Voltímetro y Amperímetro 6. Salida de tensión 6 5
Fin del Tutorial