Medidas

Sesion 06: diseño y construcción de un voltímetro de AC
I. Objetivo:
Diseñar y construir un voltímetro de CA que emplee un rectificador tipo puente. Diseñar y comprobar experimentalmente el valor de las resistencias multiplicadoras necesarias para construir el voltímetro de diferentes rangos de CA.

II. Marco teorico:
Las señales eléctricas que cambian en amplitud y direcciónperiódicamente a través del tiempo se pueden medir con un medidor basado en el Movimiento de D’Arsonval o movimiento de imán permanente y bobina móvil, este tipo de mecanismos de medición tiene gran sensibilidad, pero recordemos que solo mide corriente continua. Entonces para poder usarlo en la medición de señales empleando circuitos rectificadores, por lo tanto se necesita calcular un factor de correcciónentre la corriente continua y la corriente alterna, denominado Factor de Forma, que viene a ser igual a:

Factor de Forma=1.11=Irms/Icc

El voltímetro esta compuesto de un mecanismo de medición de D’Arsonval, de la resistencia interna multiplicadora y además de un puente rectificador de corriente continua.

Icc: corriente máxima que deflecta toda la escala del mecanismo de medición.
Rmn:Resistencia multiplicadora de uno de los rangos.
Vn: Tensión máxima de corriente alterna que se desea medir en uno de los rangos.
Ri: Resistencia interna del medidor de corriente.

Para determinar las resistencias multiplicadoras de lso diferentes alcances, se emplean la siguiente fórmula:
Rmn=(Vn-Vi)/1.11Icc

III. Elementos a utilizar:
* Un miliamperímetro de 0-10 mA de CC
* Unmultimetro digital (Voltímetro patrón)
* Resistencias de diferentes valores, de acuerdo al diseño del instrumento.
* Cables de conexión.
* Una fuente rectificadora.
* Un Variac monofásico.

IV. Procedimiento de ejecución:
El instrumento de medición de diferentes rangos se realizara de la siguiente manera:
a) Se utilizara el miliamperímetro como mecanismo de medición parala construcción de un voltímetro usando un puente rectificador.
b) Una vez determinadas las resistencias de diferentes valores se procederá a instalarlas en serie con respecto al miliamperímetro y al puente de diodos, de tal manera que estas determinen rangos adicionales al instrumento tomando en cuenta que estas siempre funcionaran conmutando por separado. Se realizara el cálculo de laresistencia en serie para los rangos de 50V, 100V y 200V.
c) Luego se utilizara el multimetro para realizar medidas comparativas y de esta manera parametrar la escala del nuevo instrumento.
d) Arme el circuito del voltímetro para los rangos diseñados.
e) Contraste su voltímetro experimental con un patrón tomando por lo menos 5 lecturas por escala o rango.
Características del sistema demedición: (máxima) Icc (mA): …… Ri: ……
Vdiseñado=1.11 IccRmn+IccRi
Vdiseñado=Icc(1.11Rmn+Ri)
Rango de 50V
Icc (mA): 10 mA Ri: 4.9 Ω
Calculo del Rmn:
Vi=Icc*Ri
Vi=10*10-3*0.49
Vi=0.049 V
Rmn=Vn-Vi1.11*Icc
Rmn=50-0.0491.11*10*10-3
Rmn=4500.09
Vdiseñado=Icc(1.11Rmn+Ri)
Vdiseñado=2*10-31.11*4500.09+0.49
Vdiseñado=10 V

De esa manera se hallara los valores del Vdiseñado para cada medida:Vpatron(V) | Vdiseñado(V) | Icc(mA) |
11.1 | 10.0 | 2 |
21.1 | 20.0 | 4 |
31.0 | 30.0 | 6 |
41.1 | 40.0 | 8 |
50.3 | 49.5 | 9.9 |

Rango de 100 V
Icc (mA): 100 mA Ri: 0.8 Ω
Calculo del Rmn:
Vi=Icc*Ri
Vi=100*10-3*0.8
Vi=0.08V
Rmn=Vn-Vi1.11*Icc
Rmn=100-0.081.11*100*10-3
Rmn=900.18
Vdiseñado=Icc(1.11Rmn+Ri)
Vdiseñado=20*10-31.11*900.18+0.49
Vdiseñado=20.0 V
De esa manerase hallara los valores del Vdiseñado para cada media:
Vpatron(V) | Vdiseñado(V) | Icc(mA) |
21.2 | 20.0 | 20 |
41.3 | 40.0 | 40 |
61.4 | 60.0 | 60 |
81.4 | 80.0 | 80 |
100.3 | 99.9 | 99.9 |

Rango de 200 V
Icc (mA): 100 mA Ri: 0.8 Ω
Calculo del Rmn:
Vi=Icc*Ri
Vi=100*10-3*0.8
Vi=0.08V
Rmn=Vn-Vi1.11*Icc
Rmn=200-0.081.11*100*10-3
Rmn=1801.08
Vdiseñado=Icc(1.11Rmn+Ri)...