Instrumentacion

UNIVERSIDAD NACIONAL DE QUILMES INGENIERÍA EN AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL

Cátedra de Instrumentos y Mediciones – Docente: Adrián E. Ronconi

7. Mediciones con puentes.
7.1. Puentes de CC
Básicamente un puente de medición es una configuración circuital que permite medir resistencias en forma indirecta, a través de un detector de cero. Los puentes de corriente continua tienen elpropósito de medir resistencias, de valores desconocidos, utilizando patrones que sirven para ajustar a cero (equilibrio del puente). La configuración puente consiste en tres mallas. Se disponen de cuatro resistencias, entre ellas la desconocida, de una fuente de corriente continua y su resistencia interna, y un galvanómetro. Se estudiará la influencia de la sensibilidad del galvanómetro y de lalimitación de la intensidad de corriente en los brazos del puente, así como la exactitud del puente con respecto al valor de la incógnita a medir. Existen algunas variantes para medir resistencias muy altas o muy bajas.

Figura 7.1

7.1.1. Puente de Wheatstone
El puente de Wheatstone tiene cuatro ramas resistivas, una fuente de f.e.m (una batería) y un detector de cero (el galvanómetro). Paradeterminar la incógnita, el puente debe estar balanceado y ello se logra haciendo que el galvanómetro mida 0 V, de forma que no haya paso de corriente por él. Debido a esto se cumple que:

I1R1 = I 2 R2
Al lograr el equilibrio, la corriente del galvanómetro es 0, entonces:
I1 = I 3 = E R1 + R3

(7.1)

(7.2)

I2 = I 4 =

E R2 + R x

(7.3)

Donde Rx es R4 (de la fig. 1), combinando lasecuaciones (7.1), (7.2) y (7.3) se obtiene:
R1 R2 = R1 + R3 R2 + Rx
(7.4)

Resolviendo:

R1 Rx = R2 R3

(7.5)

Instrumentos y Mediciones

Instymed_t7_v1.doc

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Expresando Rx en términos de las resistencias restantes:
Rx = R3 R2 R1(7.6)

R3 se denomina Rama Patrón y R2 y R1 Ramas de Relación. El puente de Wheatstone se emplea en mediciones de precisión de resistencias desde 1• hasta varios M•. Errores asociados La principal fuente de error se encuentra en los límites de las tres resistencias conocidas. Otros errores pueden ser la insensibilidad en el detector de cero, cambios en las resistencias debido a los efectos decalentamiento por la corriente, los problemas causados por las f.e.m térmicas en el circuito si se miden resistencias de valores muy bajos y por último, los errores debidos a la resistencia de contactos en la medición de valores de resistencias muy bajos. Equivalente Thévenin Sirve para calcular la sensibilidad del galvanómetro para pequeños desequilibrios. Se determina a partir de los terminalesdel galvanómetro c y d de la figura 7.1, ya que el parámetro de interés es la corriente del galvanómetro. Se deben realizar dos pasos para encontrar el equivalente de Thévenin: 1) Encontrar el voltaje equivalente entre las terminales c y d cuando se desconecta el galvanómetro.

Ecd = Eac − Ead = I1 R1 − I 2 R2
Donde
E R1 + R3 Entonces se obtiene: I1 = I2 = E R2 + R4

Ecd = E (

R1 R2 − ) R1+ R3 R2 + R4

(7.7)

2) Determinar la resistencia equivalente a las terminales c y d, con la batería remplazada por su resistencia interna.

Figura 7.2

Como la resistencia interna de la batería es muy baja se puede despreciar para su equivalente de Thévenin de la figura 7.2, debido a esto se observa que entre los puntos a y b hay un cortocircuito cuando Rb es 0•. La resistencia deThévenin es:

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RTH = R1 R3 RR + 2 4 R1 + R3 R2 + R4
(7.8)

El equivalente de Thévenin del circuito del puente de Wheatstone se reduce a una f.e.m. (Ecd) dada por la ecuación (7.7) y una...