UNIDAD Nº 4

MEDIDAS ELECTRICAS

TECNICAS DIGITALES

En los instrumentos analógicos y digitales hay dos términos que deben conocerse .

• Exactitud

• Precisión

• Exactitud : En ingeniería se denomina exactitud a la capacidad de un

un instrumento de acercarse al valor de la magnitud real.

La exactitud depende de los errores sistemáticos que intervienen en la medición,

denotando la proximidad de una medida al verdadero valor

Exactitud es la cercanía del valor experimental obtenido, con el valor exacto de

dicha medida. El valor exacto de una magnitud física es un concepto utópico, ya

que es imposible conocerlo sin incertidumbre alguna.

Esta cualidad debe evaluarse a corto plazo. No debe confundirse con exactitud ni

con reproducibilidad

• Precisión : En ingeniería se denomina precisión a la capacidad de

un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones

diferentes realizadas en las mismas condiciones o de dar el resultado

deseado con exactitud

Como ejemplo de precisión y exactitud pongamos los disparos a un blanco.

La precisión y la exactitud en el disparo, tienen que ver con:

la proximidad de los disparos entre si: PRECISIÓN

la concentración de los disparos alrededor del centro del blanco: EXACTITUD,

En la figura la distribución de los disparos por una zona

amplia denota la falta de precisión, y la desviación a la

izquierda del centro del blanco revela la falta de

exactitud.

En la figura la precisión es baja como se puede ver por

la dispersión de los disparos por toda el blanco, pero la

exactitud es alta porque los disparos se reparten sobre

el centro del mismo.

En la figura el grado de precisión es similar a la de la

primer figura , los disparos están igual de concentrados,

la exactitud es menor, dado que los disparos se han

desviado a la izquierda y arriba, separándose del centro

del blanco.

En la figura tiene un alto grado de precisión dado que

todos los disparos se concentran en un espacio

pequeño, y un alto grado de exactitud dado que los

disparos se concentran sobre el centro del blanco.

También en los instrumentos analógicos y digitales hay otro término que debeconocerse .

• Resolución: En ingeniería La resolución de un instrumento es el menor

incremento de la variable bajo medición que puede ser

detectado con certidumbre por dicho instrumento

0

1

2 01 2 3

4

0

2040 0

2040

El conversor analógico a digital es un dispositivo que tiene a su entrada una señal

analógica ( casi todas las señales son de este tipo ) y a la salida la transforma en

una señal digital. Se llama digital ya que se puede leer directamente a través de

dígitos ( del 0 al 9 ).

CONVERSORES ANALOGICOS / DIGITALES

No es tema de esta asignatura el estudiar electrónicamente como esta hecho un

dispositivo de este tipo, se estudiará dividiéndolo en bloques y analizando como

trabaja cada bloque por separado y luego en forma conjunta.

Se estudiará el conversor de simple rampa y el de doble rampa para poder llegar a

la conclusión de cuál de ellos es mas exacto en el tiempo.

También se conocerá la resolución y la precisión de los conversores para terminar

con algunos ejemplos prácticos de estos conversores A / D

V(t)

t

A / D

t

Vc

−=

−CR

t

C eEV 1

V CC

V c

E

C

R

CONVERSOR DE SIMPLE RAMPA

CV

t

∫= dtIC

V C

1

∫= dtiC

V C

1

tC

IV C =

V CC

V c

I

CtKV C =

Bloque comparador

ENTRADAS SALIDA

AB ≤

AB ≥

1=D

0=D

A

BD

A

B

t

D

Compuerta AND

E

DF

Entradas Salida

E D F

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

E

D

F

Ex

D

E

F

VC = B

t

t

t

t

OSCILADOR

E x

VCC

B

E

D

F

C

A

CONTADOR

OSCILADOR

MEMORIA

E x

V CC

Supongamos que se desea realizar una nueva medición en un instanteposterior a otra medición. En ese momento puede suceder que se tengala siguiente situación.

¿ COMO SOLUCIONAMOS ESTO ?

Ex

t

D

A

C

t

t

t

VC 0≠

L 1

CONTADOR

OSCILADOR

MEMORIA

E x

V CC

¿ Que ocurre cuando por algún motivo la CAPACIDAD del capacitor varía ?

Recordemos que la carga del capacitor depende pura y exclusivamente de este

valor , esto es : es decir que si aumenta la capacidad disminuye

la pendiente y viceversa.

tC

IVC =

Ex

VCt

B

A

C

t

t

t

Ex

VC

t

B

A

C

t

t

t

¿ ?

CONVERSOR DE DOBLE RAMPA

CONTADORE x V / I

OSCILADOR

MEMORIA

LL1

En el diagrama de bloques del circuito anterior se observa en el primerbloque un conversor de tensión a corriente en forma lineal. ( esto nosignifica que si entran 5 volts salen 5 amper ). La corriente que sale delbloque es linealmente dependiente de la tensión a su entrada , esto essi aumenta la tensión aumenta la corriente y viceversa.

También se observa un bloque comparador como en el anteriorconversor en donde si la tensión en la pata superior es mayor a latensión de masa en su salida colocará un uno y cuando la tensión enambas patas sea cero ( masa ) colocará en su salida un cero.

En este conversor hay una diferencia notable con el anterior ya que elcapacitor se usa tanto para la carga como para la descarga. Aquí la llaveLL1 esta conectada a la izquierda un TIEMPO FIJO determinado por elfabricante de dicho dispositivo y luego se conecta a la derecha hasta quese descargue totalmente el capacitor.

El diagrama temporal de carga y descarga esta dado por :

Vc

ttf

OSCILADOR

CONTADOR

MEMORIA

E x V / I

LL1

E x V / ILL1

Algunas consideraciones importantes :

• Para asegurarnos que el capacitor cada vez que va a comenzar una mediciónarranque sin carga es que se coloca al igual que se estudió en los conversoresde simple rampa una llave para descargarlo totalmente. ( LL2 )

• Mientras la llave LL1 esta a la izquierda ( tiempo fijo ) ambas patas delcomparador deben tener el mismo potencial, por ello es que se coloca tambiénuna llave puenteando a la fuente de corriente. ( LL3 )

LL2LL3

El diagrama completo del conversor de doble rampa es :

CONTADORE x V / I

OSCILADOR

MEMORIA

LL1

LL2LL3

Que sucede si el capacitor varía su valor ?

Se tomará a modo de ejemplo como condiciones ideales a:

∫ =⇒= fC

CC t.C

IVdti

CV

1

Volts.V

seg..fardadio.

Amp.V

C

C

40

201010

1020

6

6

=

=−

−

Amp.I

seg.t

Amp.I

f.C

D

f

C

µ=

=

µ=

µ=

050

20

20

10

La carga que adquiere el capacitor en este tiempo fijo es de 0.4 Volts. Teniendo en cuenta esto se buscará en que tiempo se descarga en forma ideal.

D

Caargdescaargdesc

DCC

I

C.Vtt.

C

IVdti

CV =⇒=⇒= ∫

1

tf

0.4 V

V

Amp.

faradios..Volts.

I

C.Vt

D

Caargdesc 6

6

10050

101040

−

−

==

seg.t aargdesc 80=

Ahora analizaremos que sucede si el capacitor varía por ejemplo a la mitad de su valor original.

Amp.I

seg.t

Amp.I

f.C

D

f

C

µ=

=

µ=

µ=

050

20

20

050∫ =⇒= f

CCC t.

C

IVdti

CV

1

Volts.V

seg..fardadio.

Amp.V

C

C

80

2010050

1020

6

6

=

=−

−

t descarga = 0.8 seg

0.4 V

V

t

La carga que adquiere el capacitor en este tiempo fijo es de 0.8 Volts. Teniendo en cuenta esto se buscará en que tiempo se descarga con el capacitor dañado.

D

Caargdescaargdesc

DCC

I

C.Vtt.

C

IVdti

CV =⇒=⇒= ∫

1

⇒=−

−

Aamp.

faradios..Volts.t aargdesc 6

6

10050

1005080seg.t aargdesc 80=

Se demuestra con esto que ante cualquier variación que haya en el capacitor el tiempo en el cual se descargará siempre será el que programó el fabricante. Los pulsos que da el oscilador estarán deacuerdo al fabricante.

Esto se aprecia en el siguiente diagrama temporal

t

400 mv

800 mv

0.8 seg

Para saber que tipo de resolución tiene debe tenerse en cuenta cuantos dígitos yfracción tiene el conversor. Los conversores están estandarizados en :

tantos dígitos y un medio

CONVERSORES tantos dígitos y tres cuartos

tantos dígitos y siete octavos

La parte de los dígitos pueden completarse de 0 a 9 , en cambio la partefraccionaria solo puede llenarse hasta su numerador.

Un ejemplo de esto es un conversor de tres dígitos y medio en donde sepuede llenar como :

20134567899901

Otra cosa que es importante saber de los conversores digitales es laRESOLUCION y la PRECISION que ellos poseen.

En este conversor se puede apreciar que el valor mas chico que puede leerse ( RESOLUCION ) esta dado por la mínima lectura y por el rango de medida que se ha elegido en el multímetro con el cuál se esta realizando la medición.

0 0 0 1

V

Rango 20 V

1 9 9 9

Conversor de 3 ½ Dígitos

Máxima lectura

Mínima lectura V

RESOLUCIÓN = 10 mVolts

0 0 0 1

mA

Rango 400 mA

3 9 9 9

Conversor de 3 ¾ Dígitos

Máxima lectura

Mínima lectura

RESOLUCIÓN = 0,1 mA

mA

La cantidad de pulsos que debe tener el oscilador estará relacionado con el tipo de conversor que se trate. Es decir que si se tiene un conversor de 4 7/8 dígitos el oscilador deberá tener para su máxima lectura:

7 9 9 9 9 80.000 pulsos

En los conversores digitales lo que siempre se convierte es unaTENSION , para hacer mediciones en otras variables como sercorriente y medición de resistencias debe hacerse un circuito demanera tal que siempre en le entrada del conversor exista una tensiónya estandarizada que para los conversores de 3 ½ dígitos es de 200mV , para los de 3 ¾ dígitos es de 400 mV y para los de 3 7/8 dígitoses de 800 mV

Medición de tensión con un conversor de 4 ¾ dígitos

A / D400 mV40 Volts

R1

R2

Se considera para el cálculo que la suma de R1 y R2 sea de 10 MΩ conello se calcula la corriente que circula por la red de resistencias. Luegobasado en que a la entrada del conversor debe haber 400 mV seencuentra el valor de R2 y luego se obtiene el de R1

I

AmpM

VoltsI µ=

Ω= 4

10

40

Como complemento importante, conviene aclarar que todos los Multímetros

Digital poseen un dispositivo que permite indicar la polaridad de la tensión de

C.C. que se mide. Dicho en otras palabras, en el aparato está indicado el terminal

positivo (+) y negativo (−) , puntas de prueba de medida con cables color rojo y

negro respectivamente. Si se conectan las puntas de prueba correctamente, en el

visor del aparato no aparece ningún signo, con lo que en el dispositivo en el cual

se está midiendo, coinciden las polaridades con las puntas. Si se han invertido

las puntas, en el visor aparece el signo negativo, indicando ello que las puntas

están invertidas. De cualquier forma, la lectura posee la misma precisión que en

el caso de que no esté invertida, o sea no existe ningún error.

Ω=µ

= kAmp

Volts.R 100

4

40

2

Ω−Ω= M.MR 10101

Ω= M.R 991

Ω= KR 1002

Medición de corriente con un conversor de 4 7/8 dígitos

A / D800 mVRI = 8 Amp

Amp

Volts.R

8

80= Ω= 10.R

Medición de resistencia con un conversor de 4 ½ dígitos

I A / D200 mVR

Ω=200

20 Volts.I mAI 1=

Precisión de un conversor digital

La precisión de estos conversores esta dada para cada rango de medida que posea el instrumento.

Por ejemplo para el rango de 20 V de tensión continua en un conversor de 4½ dígitos esta dado por :

)dígitosnlectura(LecturaP +±=0

0

Veamos un ejemplo de esto último: Según el fabricante un conversor de 5 ¾ dígitos tiene en el rango de 400 mA una precisión de :

)dígitoslectura(LecturaP 8100

0 +±=

La lectura hecha en este rango es de 258.127 mA ¿ Entre que valores asegura el fabricante que esta la medida real de la variable ?

)dígitos.(mV.P 8127258101272580

0 +±=

)dígitos.(mV.P 8127258101272580

0 +±=

Según la cantidad de dígitos que posee el conversor debe descartarse la última cifra ya que no cabría en los dígitos del conversor. Por ello el 8 debe sumarse a la última cifra por lo que queda :

)dígitos.(mV.P 88127250127258 +±=

No entra se descarta

8

81225127258

+

±= ).(mV.P

mV.mV.P 82025127258 ±=

mV.P 307232=

mV.P 947283=

FRECUENCÍMETROS ANALOGICOS

La necesidad de medir la frecuencia de la señal alterna hizo que se disponga de undispositivo que permita medirla.

Una señal periódica es aquella que se repite en el tiempo. La señal eléctrica quealimenta nuestros hogares tiene una forma como la siguiente ;

T

Tf

PeriodoT

1=

=

Con un osciloscopio puede medirse fácilmente el período de la señal alterna yencontrando su recíproca se obtiene el valor de la frecuencia.

FRECUENCIMETROS ANALOGICOS A LENGUETAS

Señal a medir

Pieza polar de hierro dulce 50 50.5 5149 49.5

Se pueden encontrar en usinas generadoras de energía eléctrica en los tablerosde comando que tienen generalmente 17 lengüetas y actualmente también en losgeneradores domésticos como ser los grupos electrógenos.

Estos instrumentos fueron muy populares antes del desarrollo pleno de las técnicas

digitales.. Su rango de medición, mucho mas amplio que el del anterior, permite un

uso muy difundido en electrónica.

Como el principio de medición aún se sigue aplicando actualmente para usos

determinados, tal como el tacómetro de los automóviles (mide RPM del motor), es

muy interesante su conocimiento.

Su principio de medición, se basa en integrar la señal cuya frecuencia desea

conocerse y mostrar el resultado en un voltímetro analógico de corriente continua. La

tensión generada a la salida del integrador es directamente proporcional a la

frecuencia.

Para el desarrollo de este instrumento, es necesario primero conformar la variable de

C.A., teniendo en cuenta que sea periódica, lo que permite procesar y medir señales

de cualquier forma.

FRECUENCIMETRO ANALOGICO

Para conocer perfectamente esta técnica será necesario previamente introducirse

en las consideraciones generales de conceptos básicos, algunos conocidos por el

lector y otros no.

PREPARACION DE LA SEÑAL PARA INTEGRARLA

En primer lugar se recordará el teorema del valor medio: El valor medio de una

función periódica , es la sumatoria de las infinitas áreas en la que se particiona

a la misma en un período, dividida en el mismo. En realidad es la integral de la

función aludida, cuyos límites de integración corresponden a un período. Para que

ello suceda y se pueda integrar en forma electrónica, primero se le debe realizar

una conformación transformándola en rectangular, cuyo valor mínimo debe ser cero

y su máximo la tensión de alimentación. Posteriormente se le debe adicionar una

segunda transformación.

Esto último significa que la corriente alterna se debe convertir en una corriente

continua pulsante rectangular de la misma frecuencia.

Para realizar esta primera operación se utiliza un dispositivo digital que se denomina

Disparador de Schmitt , abreviado S. Pero previo al ingreso al disparador de

Schmitt, se debe acondicionar la señal de entrada mediante un atenuador para que

la pueda aceptar el disparador. Ello se podrá ver en el esquema general.

Disparador de Schmitt

T T

Modifica las señales periódicas de cualquier forma

en una rectangular de igual período que la original

T

T

T

T

El disparador puede estar construido con elementos discretos (transistores, etc.), o

con circuitos integrados. Se alimenta de una fuente de C.C., por lo que el valor

máximo que adquiere es el de ella y el mínimo, cero volt.

Así entonces se consigue la conformación de la señal alterna desconocida en una

rectangular, como se observa en las figuras anteriores.

Obtenida la nueva función, si se la integra, se obtendrá su valor medio; pero se debe

tener en cuenta la forma de la misma. Imaginando dos funciones conformadas de

amplitud igual, pero de distinta frecuencia.

Se obtendrá el valor medio (VM), pero en todos los casos el mismo es igual.

Como se puede observar, al ser simétricas las ondas, le corresponde a la parte

positiva, el semiperíodo (T/2), y el otro semiperíodo a la parte que vale cero.

10 V

V

t

5 V

V

t

10 V

V

t

5 V

V

t

Por lo tanto, el área siempre se distribuirá en la mitad de la función,

valiendo lo mismo para cualquier onda rectangular simétrica de distinta

frecuencia e igual amplitud.

Este dispositivo, que pertenece a la familia de los multivibradores, se puede realizar en

forma discreta o utilizar un circuito integrado. El mismo tiene la propiedad de modificar

los semiciclos de una señal rectangular en otra, también rectangular pero manteniendo

constante el tiempo de existencia de la parte positiva, variando el tiempo de la porción

en la cual vale cero, hasta completar el período.

Por ello entonces, para realizar la integración lo más equivalente a la forma

matemática, mediante el frecuencímetro analógico, será necesario introducirle una

nueva conformación a la señal que produce el disparador de Schmitt. Así se recurre

a otro esquema circuital de amplio uso en técnicas digitales que se denomina

Multivibrador monoestable.

La forma de operar del ME para este caso es por el accionamiento del flanco

ascendente de la señal obtenida a la salida del Schmitt (también se puede operar por

el flanco descendente).

En las condiciones vistas anteriormente, la salida del ME que está a cero volt,

cambia de estado, pasando a un nivel alto, tensión positivo de valor absoluto igual a

la de la fuente de alimentación. Posteriormente comienza la acción de carga de un

capacitor, con una constante de tiempo elegida, que cuando llega a su valor máximo,

fuerza al ME a cambiar nuevamente de estado, volviendo a su valor original de cero

volt. Luego de este suceso, el capacitor se descarga rápidamente, quedando el ME

preparado para una nueva transición, que se corresponderá al próximo período de la

función.

Monoestable

TT

El nombre de ME, es debido justamente a que tiene un solo estado estable posible y

es cambiado externamente (por la presencia de los flancos ascendentes). En otras

palabras, transforma la señal original, manteniendo el período, en otra, en la

cual la parte positiva, para cualquier frecuencia, es siempre la misma.

Volviendo nuevamente al circuito ME, y en la aplicación del frecuencímetro

analógico, hay que tener en cuenta una limitación del mismo que aparece entre el

período de la señal que ingresa al ME y el tiempo de permanencia de este último en

el estado positivo o alto. Esta limitación es la de que el período de la onda a

conformar debe ser mayor que el estado transitorio del monoestable, puesto

que si no es así el ME entregaría una señal cada dos de entrada en el mejor de

los casos.

Para terminar de interpretar la operación del ME en la aplicación presente, en la

próxima ilustración se han dibujado varias señales de distinta frecuencia, tal como

se extraen del disparador de Schmitt y su salida introducida al ME.

En ellas se observa que a la salida del ME cada una posee siempre el mismo tiempo

en su estado inestable (permanencia en el valor positivo). Así entonces la salida de

ellas tienen el mismo período original y su valor medio ahora será proporcional a la

frecuencia.

0,1 V

V

t

10 V

V

t

10 VV

t

10 V

V

t

4 V

V

t

10 VV

t

Integrador

Conformada la señal como se ha visto en los párrafos anteriores, ahora si se puede

encontrar su valor medio. El mismo está representado en la figura para dos

frecuencias distintas ( color verde ) y se puede observar por simple inspección, a

pesar de ser reiterativo, que el área positiva y constante para cualquier frecuencia,

se repartirá proporcionalmente en el período la relación directa entre la frecuencia y

su integral. En estos casos, en los cuales la función es una tensión eléctrica, se

utiliza un dispositivo integrador RC compuesto por una resistencia y un capacitor.

R

C V

Por ello, se puede lograr una relación directa entre la frecuencia de la señal

integrada y el voltaje de salida, tal como se ha esquematizado en la figura teniendo

en cuenta que la tensión se mide en un voltímetro de corriente continua.

En el circuito integrador, se encuentra que el valor medio es una tensión que

representa la energía media contenida en la señal y almacenada por el

capacitor

T

T T T

R

C V

A S M E

DIAGRAMA EN BLOQUES DEL FRECUENCIMETRO ANALOGICO

A continuación se expone el esquema circuital en bloques completo del

frecuencímetro analógico, figura 5.29, con las distintas formas de onda obtenidas de

cada bloque o subsistema.

Se observa en la figura, que la señal cuya frecuencia se desa conocer, ingresa en

primer lugar a un bloque denominado A. El mismo tiene como función adecuar la

amplitud de la señal para que pueda aceptarla el disparador de Schmitt. Por ello, si la

tensión de entrada tiene mucha amplitud, dicho circuito la atenúa; y si su amplitud es

pequeña, la amplifica. Ello es necesario ya que permite adecuar las amplitudes

de las señales a medir.

Continuando con el esquema, la variable adecuada se introduce al disparador

de Schmitt (S). Modificada la misma , llega al ME, y la salida de este se conecta a

una red pasiva compuesta por una resistencia y un capacitor, cuya constante de

tiempo es la apropiada para integrar el rango de frecuencias a medir. Posteriormente,

la tensión media almacenada en el capacitor es medida mediante un voltímetro de

C.C. de alta resistencia interna. Se destaca que si dicho voltímetro posee un

instrumento analógico de 20KΩ/Volt de sensibilidad, es suficiente. Por supuesto,

también se puede colocar un voltímetro digital.

Para el caso de mensurar un gran rango de frecuencias, sería necesario dotar al

aparato de un selector que modificara la constante de tiempo del ME y del integrador

para adecuar a las frecuencias a medir.

Es interesante destacar, que este instrumento ha dejado de tener vigencia por el

avance de los contadores o frecuencímetros digitales.

M E

V

Máximo valor que puede leer

S

M E

V

Disminuye el valor leído

S

No obstante ello, un aparato similar el

número de revoluciones por minuto del

motor (RPM). En este caso, la señal se

obtiene del ruptor (platino o encendido

electrónico) del motor a explosión. Como

estos impulsos eléctricos son proporcionales

a las RPM, se obtiene entonces una

frecuencia equivalente a las mismas, la que

procesándola en forma similar al aparato

descripto anteriormente, permite disponer en

un voltímetro, una tensión como función

de la frecuencia siendo la misma las RPM

del motor. Cabe acotar que este tipo de

instrumento utiliza un voltímetro en el cual

su aguja recorre 270º.

FRECUENCIMETROS DIGITALES

En si un frecuencímetro digital no es otra cosa que un contador de pulsos

Lo más importante en estos dispositivos es tener una BASE DE TIEMPO lo másestable posible, lo cuál se logra a través de una propiedad que tiene el cuarzollamada PIEZOELECTRICIDAD.

El efecto piezoeléctrico del cuarzo hace que genere una corriente alterna cuandoes sometido a un esfuerzo en su frecuencia de resonancia y por el contrario vibraa una determinada frecuencia cuando se lo somete al efecto de un campoeléctrico.

Entre los materiales piezoeléctricos que existen en forma ARTIFICIAL seencuentra la sal de Rochelle que se usa en los micrófonos y en las cápsulasfonocaptoras. En los micrófonos la voz produce una vibración de determinadafrecuencia que mueve una membrana la cuál transfiere dichos movimientos auna pastilla de sal de Rochelle quien entrega una señal eléctrica de igualfrecuencia. En las cápsulas fonocaptoras el tránsito de la púa por el surco deldisco genera movimientos idénticos a la de la voz que está grabada sobre unacapsula de sal de Rochelle quien entregara una señal eléctrica de igualfrecuencia.

Otra sustancia piezoeléctrica artificial es el TITANATO DE BARIO que es usadopara generar energía eléctrica que es usada para encender mezclas inflamables.La gran energía mecánica almacenada en un resorte se descarga bruscamentesobre la pastilla produciendo una señal de varios miles de volts. Un ejemplo deello es el famoso encendedor “ magiclic ” o los encendidos de las cocinas , etc.

Osciladores de cuarzo

Los osciladores a cristal de cuarzoentregan una señal muy estable en eltiempo.

Reemplazan a cualquier otro tipo deoscilador cuando lo que se pretendecomo en nuestro caso de una elevadaestabilidad temporal.

En la naturaleza al cuarzo se lo sueleencontrar como un prisma de basespiramidales hexagonales.

Eje Óptico

Ejes eléctricos

X

Ejes mecánicos

Y

Se conocen ya los tres ejes que posee el cristal en su forma natural. Enel eje óptico no se presenta la propiedad piezoeléctrica, en cambio en losotros dos ejes si se verifica.

Si un cristal es cortado de la forma que se indica en la figura en donde seaprecia que las caras del cristal son perpendiculares a uno de los ejeseléctricos y se somete a dicha pastilla a una vibración aparecerá en lascaras laterales una señal proporcional a dicha variación.

La frecuencia de oscilación del cristal depende de las dimensiones comoasí también el corte que se la haga a cristal en su forma natural.

Esquema eléctrico equivalente del cristal

La pastilla se puede ver como uncircuito serie( o paralelo ) RLC porsus características oscilatoriaspuras

Cuando a la pastilla se le adhiere laschapitas para colocar los electrodospara la conexión al circuito apareceotro capacitor en paralelo

Esquema mecánico equivalente del cristal

M

K C : es equivalente a la constante elástica del resorte

L : es equivalente a la masa del cristal

R : es equivalente a la fricción del aire

Cuando se ejerce una determinada fuerza sobre la masa el resorte se carga deenergía potencial que es equivalente a energía de campo eléctrico en el capacitor.Cuando se suelta toda la energía potencial pasa a energía cinética en la masaque equivale a la descarga del capacitor sobre la bobina produciendo campomagnético. Cuando la masa llega arriba el resorte se carga de energía potencialde sentido contrario que es equivalente a la bobina al capacitor en sentidoopuesto y así sucesivamente.

Diagrama en bloques de un frecuencímetro digital

Conformador Smith

Oscilador Divisores

Contador y memoria

Indicador Visual

fx

Osc. a cristal Smith 1 / 10 1 / 10 1 / 10 1 / 2

10 Mhz 10 Mhz 1 Mhz 100 khz 1 hz 0.5 hz

MEDICION DE BAJAS FRECUENCIAS

Debería leer menos de 3.5 Hz y si embargo esta colocando en pantalla 4 Hz

Para solucionar esto es que se deja abierta la compuerta en vez de 1 segundo10 segundos y posteriormente se divide la lectura hecha en 10.

10 seg

35 pulsos

34 pulsos

Cuando la frecuencia a medir supera a la máxima que puede leer el dispositivo,por ejemplo si es de siete dígitos cuya máxima lectura es de 10 MHz y la lafrecuencia a medir es de 15 MHz se resuelve de la siguiente manera:

0.1 seg

1 ½ litro de líquido

Recipiente de 1 litro

1 ½ litro de líquido

½ litro de líquido

Otra utilidad del frecuencímetro digital es la de poder medir intervalos de tiempoen forma precisa.

La señal a medir ya no tiene por que ser periódica sino un tiempo cualquiera comoser por ejemplo el tiempo que abre el obturador de una cámara fotográfica.

Conformador Smith

Oscilador Divisores

Contador y memoria

Indicador Visual

t x

Quien controla los pulsos que pasarán al otro lado de la compuerta esjustamente el tiempo que se desea medir, por ejemplo si en la base de tiemposalimos con un tren de pulsos cuya frecuencia es de 10 KHz cada pulso vendrácon un periodo de 0.0001 seg. Por ello la cantidad de pulsos que cuente eldispositivo multiplicado por a,0001 segundos nos dará el tiempo deseado

t = 0.0001 seg

536 pulsos

0.0536 seg

Gracias por la atención prestada en cada clase

Ing : Héctor Hugo Fernández Fernández