UNIVERSIDAD CATLICA DE SANTA MAR A

FA C U L T A D D E C I E N C I A S E I N G EN I ER A S F S I C A S Y F O R M A LE SP . P . I N G EN I ER I A M EC A N I C A , M EC A NI C A EL E C T R I C A Y M EC A T R O N I C A

SESION 05: DISEO, AMPLIACIN Y CONSTRUCCIN DE UN VOLTIMETRO DE DC

I.-OBJETIVO: Convertir un mecanismo de medicin en un voltmetro de diferentes rangos. Disear y comprobar experimentalmente el valor de las resistencias multiplicadoras necesarias para construir el voltmetro de diferentes rangos.

II.- MARCO TERICO:Los aparatos de medida que miden tensiones (voltmetros) o que tienen bobinas voltimtricas (vatimetros, contadores de energa, etc.) las mediciones no se basan directamente en los efectos de la tensin elctrica sino en los efectos producidos por la intensidad de corriente. lo que sucede es que de acuerdo con la ley de Ohm, la tensin elctrica y la intensidad de corriente son proporcionales y por lo tanto las escalas de los aparatos de medida pueden graduarse en voltios y medir de esta forma las tensiones elctricas.Ahora bien, con objeto de mantener lo mas bajo posible la potencia consumida, el mecanismo de medida ha de recibir intensidades de corriente muy pequeas.Si se quieren medir tensiones relativamente elevadas, se conecta una resistencia en serie o resistencia adicional, de forma que la corriente no pueda exceder de los limites considerados como tolerables, de esta forma una parte de la tensin acta sobre el aparato de medida y el resto (por lo general mucho mayor) se disipa en la citada resistencia adicional.El voltmetro esta compuesto de un mecanismo de medicin y de la resistencia interna multiplicadora.

i : Corriente mxima que deflecta toda la escala del mecanismo de medicin v : mxima tensin que puede medir el mecanismo de medicin ( v= i r)r : Resistencia interna del mecanismo de medicinRmn: Resistencia multiplicadora de uno de los rangosVn : Tensin mxima que se desea medir en uno de los rangos

Para determinar las resistencias multiplicadoras de los diferentes alcances, se emplea la siguiente formula:Rmn = (n-1) r

Donden = factor multiplicador o multiplicador

P. P. Ingeniera Mecnica, Mecnica Elctrica y Mecatrnica

: Gua de Medidas ElctricasCreate PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

Como la resistencia interior del aparato de medida es siempre muy pequea en comparacin con la resistencia adicional, en todos los casos se puede mantener el error del aparato de medida dentro de los limites determinados por la clase de precisin del propio aparato de medida.La resistencia adicional se instala unas veces en el interior del aparato de medida y otras veces en el exterior de dicho aparato.

Aunque las resistencias en serie o resistencias adicionales puedan aplicarse indistintamente a mediciones en corriente continua y en corriente alterna, en la prctica se emplean con ms frecuencia para medida en corriente continua. Cuando se trata de corriente alterna, en muchos casos se utilizan transformadores.

Las resistencias adicionales se emplean, sobre todo, para la ampliacin del campo de medida de los voltmetros. Pero los circuitos voltimtricos de los vatmetros, cosfmetros, frecuencimetros y otros aparatos de medida tambin estn provistos de resistencias adicionales.

III.-ELEMENTOS A UTILIZAR:

Un Miliampermetro de corriente continua de 10mA Un milmetro digital (Voltmetro patrn). Resistencias de diferentes valores, de acuerdo al diseo del instrumento. Cables de conexin. Una fuente rectificadora Un variac monofsico

IV.-PROCEDIMIENTO DE EJECUCIN:

El instrumento de medicin de diferentes rangos se realizara de la siguiente manera:a) Se utilizara el miliampermetro en el rango de 10mA como mecanismo de medicin para la construccin de un voltmetro.b) Una vez determinadas las resistencias de diferentes valores se proceder a instalarlas en serie con respecto al miliampermetro y su resistencia interna, de tal manera que estas determinen rangos adicionales al instrumento tomando en cuenta que estas siempre funcionaran conmutando por separado. Se realizar el calculo de la resistencias en serie para los rangos de 50 V, 100V, y 200V.c) Luego se utilizara el multmetro digital para realizar medidas comparativas y de esta manera parametrar la escala del nuevo instrumento.d) Arme el circuito del voltmetro para los rangos diseados.e) Contraste su voltmetro experimental con uno patrn tomando por lo menos 4 lecturas por escala o rango.

Caractersticas del sistema de medicin: i (mA): . r: .

Rango de 50 V Rango de 100 Vn = 1000 n =10000Rmn = 4995 o 5k Rmn = 9995 o 10k

Rango de 200 V

n =Rmn =20kVpatroniv = irV = n v

98,95mA25mV100V

137.87 mA35 mV140 V

157.18 mA40 mV160 V

177.909 mA45 mV180 V

195.610 mA0,05V200 V

V.-CUESTIONARIO:

1.- En que consiste el sistema de medicin de bobina mvil o movimiento de

DArsonval utilizado en los Voltmetros de cc ?

2.- Adjunte los diseos de todos los rangos de voltmetros que diseo y explique el procedimiento de clculo.3.- Cul es la funcin de las resistencias en serie o multiplicadoras y qu

caractersticas debe de cumplir?

4.- Qu precauciones se debe tener para el uso del Voltmetro analgico?

5.- Realice un anlisis del efecto de carga que tienen las resistencias utilizadas en el circuito.

Como el voltmetro no es ideal, toma algo de corriente del circuito que est midiendo. Si se emplea un medidor de baja sensibilidad (pequeo valor en ohms/volt) para medir el voltaje a travs de una gran resistencia, el medidor se comportar en realidad corno una resistencia en derivacin y reducir la resistencia equivalente de la rama. El resultado ser una medicin muy poco confiable. La perturbacin del circuito causada por la corriente que est tomando un voltmetro se llama efecto de carga. El efecto de carga, tambin conocido como regulacin, es la prdida de voltaje a medida que aumenta la carga; este efecto viene dado por la relacin: Donde:

Donde: Vo: Voutput: Tensin o voltaje de salida de la fuente. VL: VLoad: Tensin o voltaje en la carga. Ro: Routput: Resistencia de salida de la fuente. RL: RLoad: Resistencia de carga.

6.- Realice en forma tabulada una comparacin entre los valores obtenidos por el voltmetro patrn y el voltmetro que ha sido diseado (para cada uno de los tres rangos). Encuentre los errores absolutos y relativos porcentuales.

PARA 50V

Vpatron

V = n v (V)

Error AbsolutoError Relativo

6.4

6.86

0.23

1%

13.8

9.31-2.245-5%

17.6

17.640.020%

21.7

21.56-0.070%

40.2

48.023.912%

PARA 100V

Vpatron

V = n v (V)

Error AbsolutoError Relativo

15.7

16.881

0.59051%

25.5

26.8110.65551%

34.5

35.7480.6240%

49.8

52.629

1.41451%

98.7

95.328-1.686

0%

PARA 200V

Vpatron

V = n v (V)

Error AbsolutoError Relativo

20.8

21.89

0.5451%

38.3

41.79

1.7451%

58.3

61.691.6951%

79.9

81.590.8450%

173

199132%

7. En qu consiste la ampliacin de rango de un voltmetro de CC? Explique

VI.-OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:Hacer las observaciones y conclusiones en forma clara y empleando el menor numero de palabras, 05 de cada una.

VII.-BIBLIOGRAFA.

Indique la bibliografa o pgina Web utilizada.

NOTA.- TRAER UN POTENCIOMETRO DE 30K (10mA de capacidad o ms) por grupo