TRABAJO COLABORATIVO 1

HEIDY JOHANA CASTAEDA MORENO COD.1049618854

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y ADISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA ECBTITUNJA2011INTRODUCCIN

OBJETIVOS

1. Conocer funcionamiento del Galvanmetro de DArsonval.2. Familiarizarse con el manejo, precaucin y utilizacin del Ampermetro, el Voltmetro y el Ohmetro.3. Implementar un ampermetro, voltmetro y ohmimetro empleando galvanmetro de DArsonval.4. Realizar todos los clculos tericos de los diseos del voltmetro, Ampermetro y Ohmetro.5. Aprender a utilizar las herramientas adicionales como son los programas para el diseo y simulacin de circuitos electrnicos cuando no se tiene un laboratorio.

PRACTICA UNO

MATERIAL REQUERIDO

1. Galvanmetro de darsonval2. Fuente de poder3. Protoboard4. Resistencias varias5. Multimetro digital6. Proteus isis7. Cable

PROCEDIEMIENTO

1. Disear e implementar un ampermetro de dc con derivacin de Ayrton, para escalas de corriente de 10 mA. 100 mA, 1A. Empleando el galvanmetro de DArsonval.2. Disee un voltmetro de cd multi rango empleando un galvanmetro de DArsonval son escalas de medicin de voltaje: 0 -10Vdc; 0 20Vdc; 0- 50Vdc.3. Disee un ohmimetro empleando galvanmetro de DArsonval, realice la medicin de resistencias de 1K, 3.3K, 6.8K, 10K resultados de la medicin con el valor obtenido al medirse con multmetro digital y con el cdigo de colores.

SOLUCION PRACTICA UNO

MARCO TERICO

GALVANMETRO DE DARSONVA

Galvanmetro es el principal componente utilizado en la construccin de ampermetros y voltmetros dada la caracterstica esencial de un tipo comn, conocido como galvanmetro de DArsonval el cual est compuesto por una bobina de alambre montada de modo que pueda girar libremente sobre un pivote en un campo magntico proporcionado por un imn permanente. La operacin bsica del galvanmetro aprovecha el hecho de que un momento de torsin acta sobre una espira de corriente en presencia de un campo magntico.[footnoteRef:1] [1: Galvanmetro cead Tunja]

El momento de torsin experimentado por la bobina es proporcional a la corriente que circula por ella. Esto significa que cuanto ms grande es la corriente, tanto mayor es el momento de torsin, as como el giro de la bobina antes de que el resorte se tense lo suficiente para detener la rotacin. Por tanto, la cantidad de inclinacin o rotacin de la bobina es proporcional a la corriente. Despus de que el instrumento se calibra de manera apropiada, puede usarse junto con otros elementos de circuito para medir ya sea corrientes o diferencias de potencial (voltaje). Algunos instrumentos de laboratorio que emplean los movimientos de D' Arsonval pueden medir corrientes tan pequeas como 1.0 X 10-13 A

FUNCIONAMIENTO

La operacin de este dispositivo se basa en la interaccin de una corriente elctrica DC y un campo magntico fijo. Los elementos bsicos son:

Una bobina mvil, a travs de la cual circula la corriente DC. Un imn, que produce el campo magntico fijo. Un resorte, cuya funcin es servir de mecanismo equilibrado de la rotacin de la bobina. Una aguja indicadora sujeta a la bobina mvil y una escala graduada mediante las cuales podemos realizar la lectura.

La bobina mvil se encuentra en el campo magntico fijo producido por el imn permanente.

En trminos generales podemos explicar el funcionamiento del galvanmetro de la siguiente forma:

Al circular la corriente I a travs de la bobina, se produce un campo magntico que interacciona con el producido por el imn permanente, originando una fuerza F, la cual da lugar a un torque que hace girar la bobina en un sentido determinado. El movimiento de la bobina est compensado por el resorte. La constante de dicho resorte determina el ngulo girado de la bobina para una corriente dada. Una vez definidas la magnitud del campo magntico B, la constante del resorte y la disposicin ms adecuada de los elementos, el ngulo que gira la bobina mvil (y por lo tanto la aguja indicadora) es proporcional a la corriente I que circula por el galvanmetro.Por consiguiente la desviacin de la aguja es directamente proporcional a la corriente que fluye en la bobina, siempre que el campo magntico sea uniforme y la tensin del resorte es lineal. En ese caso, la escala del medidor tambin es lineal. La exactitud de los movimientos de D' Arsonval que se emplean en los medidores comunes de laboratorio es de aproximadamente el 1% de la lectura de la escala completa.

MULTIMETRO

Un multmetro, tambin denominado polmetro, tester o multitester, es un instrumento elctrico porttil para medir directamente magnitudes elctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios mrgenes de medida cada una. Los hay analgicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya funcin es la misma (con alguna variante aadida).

Es un aparato muy verstil, que se basa en la utilizacin de un instrumento de medida, un galvanmetro muy sensible que se emplea para todas las determinaciones. Para poder medir cada una de las magnitudes elctricas, el galvanmetro se debe completar con un determinado circuito elctrico que depender tambin de dos caractersticas del galvanmetro: la resistencia interna (Ri) y la inversa de la sensibilidad. Esta ltima es la intensidad que, aplicada directamente a los bornes del galvanmetro, hace que la aguja llegue al fondo de escala.

Adems del galvanmetro, el polmetro consta de los siguientes elementos: La escala mltiple por la que se desplaza una sola aguja permite leer los valores de las diferentes magnitudes en los distintos mrgenes de medida. Un conmutador permite cambiar la funcin del polmetro para que acte como medidor en todas sus versiones y mrgenes de medida. La misin del conmutador es seleccionar en cada caso el circuito interno que hay que asociar al instrumento de medida para realizar cada medicin. Dos o ms bornas elctricas permiten conectar el polmetro a los circuitos o componentes exteriores cuyos valores se pretenden medir. Las bornas de acceso suelen tener colores para facilitar la correccin de las conexiones exteriores. Cuando se mide en corriente continua, suele ser de color rojo la de mayor potencial ( o potencial + ) y de color negro la de menor potencial ( o potencial - ). La parte izquierda de la figura (Esquema 1) es la utilizada para medir en continua y se puede observar dicha polaridad. La parte derecha de la figura es la utilizada para medir en corriente alterna. El polmetro est dotado de una pila interna para poder medir las magnitudes pasivas. Tambin posee un ajuste de cero necesario para la medida de resistencias.

AMPERIMETRO [footnoteRef:2] [2: Diseo de un Ampermetro de varias escalas con un galvanmetro]

Un ampermetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que est circulando por un circuito elctrico. Un micro ampermetro est calibrado en millonsimas de amperio y un miliampermetro en milsimas de amperio.Si hablamos en trminos bsicos, el ampermetro es un simple galvanmetro (instrumento para detectar pequeas cantidades de corriente) con una resistencia en paralelo, llamada shunt. Disponiendo de una gama de resistencias shunt, podemos disponer de un ampermetro con varios rangos o intervalos de medicin. Los ampermetros tienen una resistencia interna muy pequea, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito elctrico.

El aparato descrito corresponde al diseo original, ya que en la actualidad los ampermetros utilizan un conversor analgico/digital para la medida de la cada de tensin en un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leda por un microprocesador que realiza los clculos para presentar en un display numrico el valor de la corriente elctrica circulante.

Clasificacin de los Ampermetros

Magnetoelctrico: Para medir la corriente que circula por un circuito tenemos que conectar el ampermetro en serie con la fuente de alimentacin y con el receptor de corriente. As, toda la corriente que circula entre esos dos puntos va a pasar antes por el ampermetro. Estos aparatos tienen una bobina mvil que est fabricada con un hilo muy fino (aproximadamente 0,05 mm de dimetro) y cuyas espiras, por donde va a pasar la corriente que queremos medir, tienen un tamao muy reducido. Por todo esto, podemos decir que la intensidad de corriente, que va a poder medir un ampermetro cuyo sistema de medida sea magnetoelctrico, va a estar limitada por las caractersticas fsicas de los elementos que componen dicho aparato. El valor lmite de lo que podemos medir sin temor a introducir errores va a ser alrededor de los 100 miliamperios, luego la escala de medida que vamos a usar no puede ser de amperios sino que debe tratarse de miliamperios. Para aumentar la escala de valores que se puede medir podemos colocar resistencias en derivacin, pudiendo llegar a medir amperios (aproximadamente hasta 300 amperios). Las resistencias en derivacin pueden venir conectadas directamente en el interior del aparato o podemos conectarlas nosotros externamente.

Electromagntico: Estn constituidos por una bobina que tiene pocas espiras pero de gran seccin. La potencia que requieren estos aparatos para producir una desviacin mxima es de unos 2 vatios. Para que pueda absorberse esta potencia es necesario que sobre los extremos de la bobina haya una cada de tensin suficiente, cuyo valor va a depender del alcance que tenga el ampermetro. El rango de valores que abarca este tipo de ampermetros va desde los 0,5 A a los 300 A. Aqu no podemos usar resistencias en derivacin ya que produciran un calentamiento que conllevara errores en la medida. Se puede medir con ellos tanto la corriente continua como la alterna. Siendo solo vlidas las medidas de corriente alterna para frecuencias inferiores a 500 Hz. Tambin se puede agregar amperimetros de otras medidas eficientes.

Electrodinmico: Los ampermetros con sistema de medida "electrodinmico" estn constituidos por dos bobinas, una fija y una mvil.

VOLTIMETROUn voltmetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito elctrico.[footnoteRef:3] [3: Diseo de un voltmetro de varias escalas con un galvanmetro]

Podemos clasificar los voltmetros por los principios en los que se basa su funcionamiento.Voltmetros electromecnicos: Estos voltmetros, en esencia, estn constituidos por un galvanmetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y para corriente alterna.Voltmetros electrnicos: Aaden un amplificador para proporcionar mayor impedancia de entrada (del orden de los 20 mega ohmios) y mayor sensibilidad. Algunos modelos ofrecen medida de "verdadero valor eficaz" para corrientes alternas. Los que no miden el verdadero valor eficaz es porque miden el valor de pico a pico, y suponiendo que se trata de una seal sinusoidal perfecta, calculan el valor eficaz por medio de la siguiente frmula:

Voltmetros vectoriales: Se utilizan con seales de microondas. Adems del mdulo de la tensin dan una indicacin de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos elctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnologa actual ha permitido poner en el mercado versiones econmicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrnica.Voltmetros digitales: Dan una indicacin numrica de la tensin, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, deteccin de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), auto rango y otras funcionalidades.OHMETROUn Ohmetro, u Ohmimetro es un instrumento para medir la resistencia elctrica.El diseo de un hmetro se compone de una pequea batera para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanmetro medir la corriente que circula a travs de la resistencia[footnoteRef:4] [4: ]

La escala del galvanmetro est calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicacin de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batera fija, la intensidad circulante a travs del galvanmetro slo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.Existen tambin otros tipos de hmetros ms exactos y sofisticados, en los que la batera ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a travs de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendr dado por:Para medidas de alta precisin la disposicin indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba.Para evitar este inconveniente, un hmetro de precisin tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvin. 2 terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la cada de tensin en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.DISEOS DE LOS CIRCUITOS1. Disear e implementar un ampermetro de dc con derivacin de Ayrton, para escalas de corriente de 10 mA. 100 mA, 1A. Empleando el galvanmetro de DArsonvalAMAPERIMETRO

CALCULOSRi: 3Im: 0.027 A

Para la escala de 0 -100 mA

En esta imagen podemos observar una corriente de 99.2 mA que esta dentro del rango que calculamos.

Para la escala de 0 - 500 mA

En esta imagen podemos observar una corriente de 363 mA que est dentro del rango que calculamos

Para la escala de 0 - 1000 mA o 0 1

En esta imagen podemos observar una corriente de 933 mA que est dentro del rango que calculamos

2. Disee un voltmetro de cd multi rango empleando un galvanmetro de DArsonval son escalas de medicin de voltaje: 0 -10Vdc; 0 20Vdc; 0- 50Vdc.VOLTIMETRO

CALCULOSRm: 3Im: 0.027 APara un volteje de 0 10V

Para un voltaje de 0 20 V

Para un voltaje de 0 50 V