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7/26/2019 543239 LdeC Pauta Informe

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UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN FACULTADDE INGENIERA DEPTO. INGENIERAELCTRICA

LABORATORIO DE CIRCUITOS543 239INFORME N 1

EXP. N 2CONTRASTACIN DE INSTRUMENTOS DE CORRIENTE CONTINUA

ALUMNOS : XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

FECHA EXP. : XXXXXXX FECHA ENT. : XXXXXXX

PROFESOR : SR. JORGE H. SALGADOAYUDANTE : SR. CAMILO T. BELLO A.

2016


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NDICE

INTRODUCCIN 1LABORATORIO N 1

OBJETIVOS 2ACTIVIDAD N1 2ACTIVIDAD N2

DESARROLLO2

ACTIVIDAD N1 3Diseo de circuito de prueba para medicin de voltaje 3Tabulacin de datos obtenidos 4Grficos de error absoluto y error relativo 5Determinacin de clase 6

ACTIVIDAD N2 7Diseo de circuito de prueba para medicin de corriente 7Tabulacin de datos obtenidos 8

Grficos de error absoluto y error relativo 9Determinacin de clase 10

LISTA DE COMPONENTES E INSTRUMENTOS 11COMENTARIOS 12CONLUSIONES 13BIBLIOGRAFA 14


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LdeC543 239 Experiencia N1

LABORATORIO N 1

Contrastacin de Instrumentos de Corriente Continua

OBJETIVOS

Conocer los instrumentos y mtodos de medicin en corriente continua.

Utilizar los conocimientos de teora de circuitos para el diseo de las configuraciones circuitales que serequieren para el desarrollo del laboratorio.

Aplicar los conocimientos de error absoluto, error relativo, error admisible y clase.

ACTIVIDAD N 1

1.1 Considerando el multmetro digital DM-334 como instrumento patrn, disear un circuito de prueba quepermita obtener las curvas de error absoluto y error relativo en las escalas de 300 mA de C.C. de losinstrumentos Philips P-817 y GM 6009.

1.2 En las horas de laboratorio montar el circuito diseado y obtener los valores de las mediciones con elinstrumento patrn. Contraste estas medidas con los valores ledos de los instrumentos bajo prueba. Con losdatos anteriores genere tablas tomando 10 valores entre cero y fondo de escala.

1.3 A partir de los valores obtenidos y tabulados en el apartado anterior, confeccione los grficos correspondientesa las curvas de error absoluto y error relativo de ambos instrumentos bajo contrastacin.

1.4 Determinar a qu clase se podran asimilar los instrumentos contrastados.

ACTIVIDAD N 2

2.1 Para los mismos instrumentos de la actividad anterior, disear un circuito de prueba para obtener las curvas deerror relativo y error absoluto en las escalas de voltaje de 30 V de C.C.. Tomar las precauciones demodo que nunca se exceda el voltaje de fondo de escala de los instrumentos.

2.2 En las horas de laboratorio montar el circuito diseado y obtener los valores de las mediciones con elinstrumento patrn. Contraste estas medidas con los valores ledos de los instrumentos bajo prueba. Con losdatos anteriores genere tablas tomando 10 valores entre cero y fondo de escala.

2.3 A partir de los valores obtenidos y tabulados en el apartado anterior, confeccione los grficos correspondientesa las curvas de error absoluto y error relativo de ambos instrumentos bajo contrastacin.

2.4 Determinar a qu clase se podran asimilar los instrumentos contrastados.

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INTRODUCCIN

Este informe tiene como objetivo primordial disear dos circuitos con el fin de realizar mediciones en primer caso de

corriente y posteriormente de voltaje en los circuitos propuestos. Posteriormente, dejando como instrumento patrnuno de los multmetros se proceder a contrastar los resultados de las lecturas para ambos circuitos (tensin ycorriente) con la tomada por los otros instrumentos menos precisos.

Para conseguir hacer ste contraste, utilizaremos las herramientas aprendidas en clases, obteniendo as curvas de errorcon el objetivo de captar la eficacia y precisin de estos aparatos, y a su vez notar si el paso de los aos o la falta decalibracin han logrado atrofiar estos medidores.

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DESARROLLO

ACTIVIDAD N 1

En esta actividad se desea realizar la contrastacin de unos instrumentos sin identificacin de clase frente a uninstrumento patrn en mediciones de voltaje. Esta parte de la experiencia consiste en disear e implementar uncircuito que permita realizar de forma segura, tanto para los experimentadores como para los equipos, una serie demediciones las cuales sern de ayuda para determinar la calidad de los instrumentos a contrastar.Dado que se est trabajando con instrumentos que miden voltaje, es imprescindible tener el conocimiento de cmoutilizarlos al momento de realizar una medicin. Acorde a los conocimientos entregados en la ctedra por elProfesor encargado, es sabido que toda medicin de tensin debe hacerse en paralelo al elemento de inters y nuncade otra forma.A continuacin se procede a desarrollar los distintos puntos de la experiencia.

1.1 DISEO DE CIRCUITO DE PRUEBA PARA MEDICIN DE VOLTAJE

Una de las topologas que cumple con el criterio de diseo es la ilustrada en la Fig. 1. Acorde al enunciado se debecumplir que la tensin mx. de los instrumentos no supere el FE de 30 V. Para cumplir con el diseo se establecenlos siguientes supuestos,

El voltaje entregado por la fuente CC se establece a 24 V. La resistencia R1 tiene un valor fijo a determinar para proteccin de losinstrumentos. La resistencia R2 tiene un valor variable para poder realizar mltiplesmediciones.

Fig. 1Circuito de prueba diseado

Con los supuestos anteriores se procede con el diseo del circuito. Este diseo se realiza bajo la premisa de la peorcondicin, que se presenta cuando R2 >> R1 (vmax VCC). La ecuacin de diseo queda dada por,

vmax = [R2/(R1 + R2)] VCC

Luego, se impone como peor condicin que R2 = 2R1 (que es aproximado a la relacin existente entre losvalores mximos de los restatos del laboratorio) con lo que se tiene,

vmax = [2R1/(R1 + 2R1)] VCCvmax = (2/3) VCC = 16 V

As entonces, se escoge R1 = 125 (valor mx. aprox. de uno de los restatos).

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1.REOS

2.REOSDC

Patrn

817P

6009CM


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1.2 TABULACIN DE DATOS OBTENIDOS

Los datos ledos y obtenidos de la experiencia de laboratorio se encuentran tabulados en la Tabla 1. Por otra parte,los errores absolutos y los errores relativos de las mediciones realizadas por los instrumentos anlogos, respecto del

instrumento digital, se encuentran tabulados en la Tabla 2.

Tabla 1Lectura de instrumentos

LECTURA

Multmetro DigitalDM-334

LECTURA

Multmetro AnlogoGM-6009

LECTURA

Multmetro AnlogoP-817

0.065 V 0.1 V 0.1 V

5.11 V 4.5 V 5.5 V

8.45 V 7.6 V 8.5 V

12.19 V 11.5 V 12.1 V

14.40 V 13.6 V 14.3 V15.34 V 14.5 V 15.0 V

18.80 V 18.0 V 18.5 V

20.36 V 19.5 V 20.0 V

22.86 V 22.0 V 22.5 V

25.38 V 24.4 V 25.0 V

Tabla 2Errores de medicin

VALORNOMINAL

ERROR ABSOLUTO ERROR RELATIVO

Multmetro

Digital DM-334

Multmetro

AnlogoGM-6009

MultmetroAnlogoP-817

Multmetro

AnlogoGM-6009


0.065 V 0.035 0.035 0.538 0.538

5.11 V 0.61 0.39 0.119 0.076

8.45 V 0.85 0.05 0.101 0.006

12.19 V 0.69 0.09 0.057 0.007

14.40 V 0.8 0.1 0.056 0.007

15.34 V 0.84 0.34 0.055 0.022

18.80 V 0.8 0.3 0.042 0.016

20.36 V 0.86 0.36 0.042 0.018

22.86 V 0.86 0.36 0.038 0.016

25.38 V 0.98 0.38 0.039 0.015

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1.3 GRFICOS DE ERROR ABSOLUTO Y ERROR RELATIVO

Las grficas de los errores absolutos y los errores relativos relacionados con los instrumentos anlogos GM-

6009 y P-817 se ilustran en la Fig. 2 y la Fig. 3.

Fig. 2Grfico de errores absolutos

Fig. 3Grfico de errores relativos al instrumento patrn

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1.4 DETERMINACIN DE CLASE

Se define como clase o calidad de un instrumento al error relativo admisible correspondiente a la escala mxima,

expresado en porcentaje. Las expresiones son,

Clase = (eadm/Vx)100 , Donde Vx es el valor mximo de la escala (FE) de referencia. Vx Expresa el alcancedel instrumento.

Clase = Eadm100 , Donde Eadm = eadm/Vx = Error admisible mximo, relativo a Vx (FE).

Para el caso del instrumento GM-6009, el fabricante estipula que el error mximo aproximado que se presentaren una medicin, para cualesquier escala (modo voltaje continuo), es de 3% del valor de fondo de escala; es decir, 0.9 V(con escala de 30 V). La escala utilizada es la de 30 V, por lo que la clase de ste instrumento es,

GM-6009 : Clase = (0.9/30)100 = 3

As entonces, el instrumento anlogo GM-6009 es de clase 3, situndose en la categora de Instrumentos deServicio.Por otra parte, para el instrumento P-817, el fabricante no estipula un error mximo para las mediciones, por lo que laclase debe ser determinada en base a los datos obtenidos en la experiencia de laboratorio. Para esto, debe identificarse elmximo error absoluto de las muestras y utilizar este valor como error admisible mximo. De la Tabla 2 se observaque este error es de 0.98, lo que equivale a un 3.86% del valor entregado por el instrumento patrn. Luego, se puedeestimar que el error mximo a fondo de escala es aproximadamente 4%, lo que equivale (para escala de 30 V) a 1.2V. Considerando que se utiliz la escala de30 V, la clase de este instrumento es,

P-817 : Clase = (1.2/30)100 = 4

As entonces, el instrumento anlogo P-817 es de clase 4, situndose en la categora de Instrumentos deServicio.

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ACTIVIDAD N 2

En esta actividad se desea realizar la contrastacin de unos instrumentos sin identificacin de clase frente a un

instrumento patrn en mediciones de corriente. Esta parte de la experiencia consiste en disear e implementar uncircuito que permita realizar de forma segura, tanto para los experimentadores como para los equipos, una serie demediciones las cuales sern de ayuda para determinar la calidad de los instrumentos a contrastar.Dado que se est trabajando con instrumentos que miden corriente, es imprescindible tener el conocimiento decmo utilizarlos al momento de realizar una medicin. Acorde a los conocimientos entregados en la ctedra

por el Profesor encargado, es sabido que toda medicin de corriente debe hacerse en serie a la rama en donde seencuentra el elemento de inters y nunca de otra forma.A continuacin se procede a desarrollar los distintos puntos de la experiencia.

1.1 DISEO DE CIRCUITO DE PRUEBA PARA MEDICIN DE CORRIENTE

Una de las topologas que cumple con el criterio de diseo es la ilustrada en la Fig. 4. Acorde al enunciado se debeverificar que la corriente mx. que circule por la red no supere el FE de 300 mA. Para cumplir con el diseo seestablecen los siguientes supuestos,

El voltaje entregado por la fuente CC se establece a 12 V. La resistencia R1 tiene un valor fijo a determinar para proteccin de losinstrumentos. La resistencia R2 tiene un valor variable para poder realizar mltiplesmediciones.

Fig. 4Circuito de prueba diseado

Con los supuestos anteriores se procede al diseo del circuito. Este diseo se realiza bajo premisa de la peorcondicin, que se presenta cuando R2 es mnima (0 idealmente). Con esto en mente se tiene que la corriente mx.que circula por el circuito queda limitada nicamente por R1, luego el diseo consiste en determinar R1 de tal formaque no se vean daados los instrumentos. La ecuacin de diseo queda dada por,

VCC = imax R1R1 = VCC/imax = 40

As entonces, se escoge una Resistencia igual a 1.2 R1 50 entregando un factor de 20% deseguridad.

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1.REOS

2.REOS

Patrn

817P 6009CM

DC


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1.2 TABULACIN DE DATOS OBTENIDOS

Los datos ledos y obtenidos de la experiencia de laboratorio se encuentran tabulados en la Tabla 3. Por otra parte, los

errores absolutos y los errores relativos de las mediciones realizadas por los instrumentos anlogos, respecto delinstrumento digital, se encuentran tabulados en la Tabla 4.

Tabla 3Lectura de instrumentos

LECTURA

Multmetro DigitalDM-334

LECTURA

Multmetro AnlogoGM-6009

LECTURA

Multmetro AnlogoP-817

68.0 mA 69.0 mA 71.0 mA

80.5 mA 79.2 mA 83.6 mA

87.0 mA 84.0 mA 90.0 mA

96.7 mA 96.0 mA 100.4 mA

105.0 mA 103.5 mA 110.0 mA

116.9 mA 114.3 mA 120.0 mA

128.9 mA 126.3 mA 136.0 mA

150.0 mA 147.0 mA 158.0 mA

176.3 mA 174.0 mA 185.0 mA

235.2 mA 233.4 mA 249.0 mA

Tabla 4Errores de medicin

VALORNOMINAL

ERROR ABSOLUTO ERROR RELATIVO

Multmetro

Digital DM-334

Multmetro

AnlogoGM-6009


Multmetro

AnlogoGM-6009


68.0 mA 1,0 3.0 0.015 0.044

80.5 mA 1.3 3.1 0.016 0.038

87.0 mA 3.0 3.0 0.034 0.034

96.7 mA 0.7 3.7 0.007 0.038

105.0 mA 1.5 5.0 0.014 0.048

116.9 mA 2.6 3.1 0.022 0.026

128.9 mA 2.6 7.1 0.020 0.055150.0 mA 3.0 8.0 0.02 0.053

176.3 mA 2.3 8.7 0.013 0.049

235.2 mA 1.8 13.8 0.008 0.059

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1.3 GRFICOS DE ERROR ABSOLUTO Y ERROR RELATIVO

Las grficas de los errores absolutos y los errores relativos relacionados con los instrumentos anlogos GM-

6009 y P-817 se ilustran en la Fig. 5 y la Fig. 6.

Fig. 5Grfico de errores absolutos

Fig. 6Grfico de errores relativos al instrumento patrn

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1.4 DETERMINACIN DE CLASE

Se define como clase o calidad de un instrumento al error relativo admisible correspondiente a la escala mxima,

expresado en porcentaje. Las expresiones son,

Clase = (eadm/Vx)100 , Donde Vx es el valor mximo de la escala (FE) de referencia. Vx Expresa el alcancedel instrumento.

Clase = Eadm100 , Donde Eadm = eadm/Vx = Error admisible mximo, relativo a Vx (FE).

Para el caso del instrumento GM-6009, el fabricante estipula que el error mximo aproximado que se presentaren una medicin, para cualesquier escala (modo corriente continua), es de 3% del valor de fondo de escala; es decir, 9mA (con escala de 300 mA). La escala utilizada es la de 300 mA, por lo que la clase de ste instrumento es,

GM-6009 : Clase = (9/300)100 = 3

As entonces, el instrumento anlogo GM-6009 es de clase 3, situndose en la categora de Instrumentos deServicio.Por otra parte, para el instrumento P-817, el fabricante no estipula un error mximo para las mediciones, por lo que laclase debe ser determinada en base a los datos obtenidos en la experiencia de laboratorio. Para esto, debe identificarse elmximo error absoluto de las muestras y utilizar este valor como error admisible mximo. De la Tabla 4 se observaque este error es de 13.8, lo que equivale a un 5.87% del valor entregado por el instrumento patrn. Luego, se puedeestimar que el error mximo a fondo de escala es aproximadamente 6%, lo que equivale (para escala de 600 mA)a 36 mA. Considerando que se utiliz la escala de 600 mA, la clase de este instrumento es,

P-817 : Clase = (36/600)100 = 6

As entonces, el instrumento anlogo P-817 es de clase 6, situndose en la categora de Instrumentos deServicio.

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LISTA DE COMPONENTES E INSTRUMENTOS

Componentes Valores1 Multmetro Digital EZ Digital DM-3341 Multmetro Anlogo Philips P-8171 Multmetro Anlogo Philips GM-60091 Fuente de Poder C.C. EZ GP4303D1 Restato 120 /1.5 A1 Restato 480 /300 mA



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COMENTARIOS

Aqu debieran ir todos los comentarios relacionados con las actividades previas a las experiencias como de la experiencia

misma. Un ejemplo de estos puede ser: Enel momento de realizar la medicin de inters, uno de los participantes delgrupo de trabajo se percat de un mal funcionamiento del equipo utilizado, por lo cual se procedi a realizar el cambio

de ste. La falla que presentaba el equipo.



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CONCLUSIONES

Aqu debieran ir todas las conclusiones que se pudieron apreciar con el desarrollo de la experiencia. Un ejemplos de estas

puede ser: El diseo de los circuitos de prueba utilizados en cada actividad es crucial para salvaguardar laintegridad tanto de las personas como de los instrumentos involucrados. Es de suma importancia tomar medidas de

proteccin durante el procedimiento de diseo, tales como la que se ilustra en la Fig. 1, en donde se insert una

resistencia en serie R1 para asegurar que la cada de tensin en R2 nosuperara el fondo de escala de los instrumentos

utilizados.



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BIBLIOGRAFA

Aqu debieran ir un listo de libros o documentos en los cuales se apoyaron para efectuar los trabajos asociados a la

experiencia.


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