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Si lo puedes medir,lo puedes mejorar
William Thomson, Lord Kelvin
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Clasificación de los instrumentos eléctricos indicadores
Analógicos: la indicación resulta de relacionar la posición de un índice con una escala graduada (movimiento continuo).
Digitales:• la indicación aparece en forma numérica;• según el tratamiento que se da a la señal.
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Características básicas de los aparatos indicadores Analógicos
Escala: conjunto de marcas y números con los que se efectúa la lectura del aparato
Trazos o marcas: señales que permiten relacionar la posición del índice con la escala
División: espacio entre marcas sucesivas
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Ámbito de graduación y ámbito de medición
Graduación:de 0 a 150 V
Medición:de 80 a 110 V
Graduación:de 0 a 60 A
Medición:de 8 a 50 V
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Índice de clase, c : designación convencional de la clase de exactitud.
Valor fiduciario, Xf : valor convencional al cual se refieren los errores.
Error intrínseco (error propio): el que el aparato comete cuando se encuentra en condiciones normales o de referencia. (magnitudes de influencia)
cEX
x
f= ∗100 fx X
100cE ±= (constante en toda la escala)
m
f
m
xx X.100
X.cXEe ±=±= conviene medir a fondo de escala
Índices de clase normalizados por IEC o IRAM
0,1 - 0,2 - 0,3 - 0,5 - 1 - 1,5 - 2,5 - 5
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Lectura de un aparato analógico
Escala única: graduada directamente en unidades de la cantidad que se mide, como las figuras precedentes; la lectura es inmediata.
Escalas múltiples: se calcula para cada una la constante de lectura, kx (cociente entre el valor máximo medible en el alcance seleccionado Xmáx y el número total de divisiones, δmáx )
kX
xmá x
má x=
δ X km x m= ∗δ
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Escalas múltiples
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Otros ejemplos de escalas
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Características básicas de presentación de un Instrumento Digital
Número de dígitos (n): indicadores que pueden variar desde cero hasta nueve (un aparato de 4 dígitos tendrá una presentación mínima de 0000 y una máxima de 9999)
Aparatos de n½ o n¾ dígitos: no todos los dígitos pueden adoptar cualquier valor.
Una versión muy difundida de 3½ dígitos posee presentación máxima de 1999 (cuentas) Alcances: 200 mV, 2 V, 20 V, 200 V, 1000 V
Un ejemplo de óhmetro de 3¾ dígitos puede corresponder a una presentación máxima de 3200 -Alcances: 320 Ω, 3,2 kΩ, 32 kΩ, 320 kΩ, 3,2 MΩ, 32 MΩ
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Expresión del error en Instrumentos Digitales
( )dígitosmXpE mx +∗±=
p: porcentaje (del valor medido Xm)
m: cierta cantidad de dígitos, de los menos significativos
( )FSqXpE mx ∗+∗±=
q: porcentaje (del valor de fondo de escala, FS: full scale)
O también:
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Ejemplo: medición de una tensión continua de aproximadamente 12 V.
a) voltímetro analógico: alcances 3 - 10 - 30 V, clase 0,5
b) voltímetro digital, 3½ dígitos, presentación máxima 1999, alcances 200 mV, 2 - 20 - 200 - 1000 V - EU = ± ( 0,1 % Um + 2 dígitos)
V2,0V15,0V30100
5,0EU ±=±=∗±=Analógico:
Digital:
V03,0V032,0V02,012100
1,0EU ±=±=
+∗±=
%3,11001215,0eU ±=
∗±=
%27,010012032,0eU ±=
∗±=
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Valor absoluto de Error fortuito de un voltímetro digital en función del valor medido
Alcance 20 V – 31/2 dígitos – E = ± (0,5 %*Um+ 1 dig)
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Alcance 20 V – Clase 0,5
Comparación con el valor absoluto del Error fortuito de un un voltímetro análogico
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Principio general instrumentos analógicos
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Cupla motora y cupla directriz
=T
md dtCT
kk0
1α
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Instruemntos analógigos más usados
* IPBM Imán permanente y bobina móvil* HM Hierro móvil* Electrodinámico
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Instrumentos analógicos indicadores para corriente continua
Aparatos de Imán Permanente y Bobina Móvil (IPBM), o de D'Arsonval
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Instrumentos analógicos indicadores para corriente continua
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Instrumentos analógicos indicadores para corriente continua
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Cupla motora en IPBM
ikCm'=
=T
d idtT
kkk0
' 1α
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El instrumento de Imán Permanente y Bobina Móvil como Voltímetro
Rb
URm
umáx
imáx
Rm : resistencia multiplicadora
Rm + Rb : resistencia interna del voltímetro, RV
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Para cualquier alcance se cumple:
Rb
URm
umáx
imáx
b
máxmáx R
ui =Vbm R
URR
U =+
=
.cte
UR
1
uR
1iV
máxb
máx ===
Que suele expresarse de la forma:
:URV Cifra en Ω/V; constante para un dado aparato.
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El instrumento de Imán Permanente y Bobina Móvil como Amperímetro
Rb
RdI
imáx
I - imáx
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Instrumentos analógicos indicadores de Hierro Móvil
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Cupla motora en el instrumento de Hierro Móvil
2*ikCm =
==T
efd IkdtiT
kkk0
2*2' 1α
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Instrumentos analógicos indicadores Electrodinámicos
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Cupla motora en el instrumento Electrodinámico
imifkCm **=
=T
d dtimifT
kkk0
' **1α
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• Exactitud• Resistencia de entrada• NMRR• CMRR efectivo• Rangos de medición
Indicaciónnumérica
ConversorAnalógico/Digital
Esquema simplificado de un voltímetro digital de continua
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Indicaciónnumérica
ConversorAnalógico/Digital∼ Rectificador
Rangos de mediciónExactitudRango de frecuencia de uso o BWFactor de forma de ondaImpedancia de entradaCMRR
Esquema simplificado de un voltímetro digital de alterna basado en el valor medio
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Esquema simplificado de un voltímetro digital de alterna basado
en el valor eficaz verdadero
Indicaciónnumérica
ConversorAnalógico/Digital∼
Detector de valor eficaz verdadero
Rangos de mediciónExactitudRango de frecuencias de uso o BWFactor de crestaImpedancia de entradaCMRR