Ensayos de circuitos con Errores de carga y errores de inserción

Curso: 3° 7°
Fecha de Realización: 17/04/2009
Fecha de Entrega: 21/04/2009
NOTA:
Ensayos de circuitos con Errores de carga y errores de inserción
Instrumentos que utilizamos para la práctica de errores por carga y por inserción:
Fuente de poder con autotransformador Variac Marca Bin Modelo 1408
Instrumento de Medición Testers SIMPSOM, Tester Digital.
Décadas GENERAL RADIO (made in USA)
Reóstatos BIM 100 ohm 1,6 A (Ind Argentina)
Resistencias Variables (serie de 5,7) Mohm
EXPERIENCIA DE LABORATORIO
ERROR POR CARGA
Nos Disponemos a demostrar cómo se produce el error por carga. Para esto debemos conectar un circuito
serie con las 2 décadas como la carga.
Primero utilizaremos el tester Simpson en el rango de 10 v para poder calibrar la tensión que la fuente Bin
nos suministrara hasta obtener la deseada, o sea, 4 voltios.
Luego armamos el circuito serie que consta de las 2 décadas y la fuente. Las décadas están calibradas
en 999999 cada una, aproximadamente 1Mohm, y dado que disponemos de 2, la resistencia total será de
aproximadamente 2 Mohm.
Ya con la fuente en 4 voltios y las resistencias conectadas respetando colores de los cables para su mejor
aplicación práctica el circuito quedarÃ−a de la siguiente manera:
Calculamos que por estar en serie a cada resistencia se le aplica una tensión de 2 voltios, pero ahora
proseguiremos a demostrar el error por carga.
Al agregar un tester Simpson en paralelo con cualquiera de las 2 décadas estaremos añadiendo al circuito
la alta resistencia del tester funcionando como voltÃ−metro y al hacer esto la tensión cae.
El circuito resultante de la figura de abajo indica el circuito resultante y la respectiva medida del tester, que si
fuera ideal y tuviera resistencia interna infinita la medida deberÃ−a indicar 2 voltios pero al contrario ya que
no es ideal su alta resistencia interna interfiere en la medida al colocarla en paralelo, y al hacer esto la
resistencia resultante es menor que la menor de las resistencia del paralelo y la caÃ−da es menor, en este caso
0,2 voltios.
1
Luego desconectaremos el tester Simpson y lo colocamos en paralelo con la otra década y el resultado es el
mismo, 0,2 voltios en vez de los esperado 2 voltios. Esto demuestra cómo afecta la resistencia interna del
aparato a la medición, llamado error por carga dado que le estamos agregando a la resistencia otra carga que
es la resistencia interna del tester.
Luego, para solucionar este problema debemos equiparar las cargas en las ramas asÃ− el error por cargar es 0
cero. Para esto colocaremos ambos Testers cada uno con una década en paralelo, asÃ− veremos que ahora
el error por carga es 0 cero y que la medida es la correcta, 2 voltios.
El circuito resultante es el siguiente con su correspondiente lectura en cada tester Simpson:
Realizamos la misma experiencia para las resistencias en serie de 5,7Mohm y el resultado es el mismo, la
tensión es distinta en cada paralelo si no se igualan las caÃ−das al poner los 2 Testers Simpson en paralelo
con cada una de las resistencias.
Pero existe otra forma de evitar el error por carga y es usando resistencias de bajo valor óhmico.
Para este ensayo utilizaremos 2 reóstatos de 100 ohm 1,6 Amper cada uno.
Verificamos que al ser la resistencia muy pequeña en comparación con la resistencia interna del tester el
error por carga se vuelve casi nulo.
Para esto utilizamos reóstatos de muy baja resistencia, 100 ohm máximo.
(Esquema eléctrico del reóstato)
Si tomamos entre A-B la resistencia será máxima, mientras que entre C-B la resistencia aumentara
mientras más cerca este C de A, y por el contrario entre A-C la resistencia disminuirá mientras más cerca
de A este.
Por eso tenemos que: entre A-B la resistencia es fija y máxima, o sea, 100 ohm mientras que entre A-C y
A-B la resistencia será mayor o menor según en qué sentido movamos el cursor,
A continuación armamos el circuito serie con, ahora, los reóstatos. Para esto tomamos entre puntos A-B en
los 2 reóstatos. El circuito final quedarÃ−a asÃ−:
Al ser, el circuito, de baja resistencia, el error de carga será nulo dado que las caÃ−das no se verán
afectadas por la resistencia en paralelo del tester (alta resistencia). Conectamos el tester en paralelo con R2.
El circuito final nos queda como indica el dibujo de abajo, sin error de carga:
El voltÃ−metro indica la lectura correcta: 2 volt, error de carga 0 cero.
Recordar que mientras más alto sea la resistencia del circuito, será MAYOR el error de carga y mientras
menor sea la resistencia el error será MENOR
ERROR DE INSERCIÃ N
Ahora proseguimos a demostrar el error por inserción que se provoca cuando intercalamos un
amperÃ−metro en un circuito afectando a la medida esperada según la ley de ohm.
Para esto utilizaremos la serie de resistencias variables de 5,7 Mohm, ahora utilizaremos un voltaje mayor al
2
anteriormente usado. Para eso utilizamos el tester digital para calibrar la tensión de la fuente BIN a 60
voltios.
A continuación, armamos el circuito serie con el amperÃ−metro. Pero dado que la resistencia es alta y la
tensión es de 60 voltios, podemos decir que la corriente que circulara será del orden de los 10 mA. Por lo
que colocamos el Tester Simpson en el rango de micro amperÃ−metro, pero al hacer esto debemos cambiar
una de sus conexiones para poder utilizarlo para este fin. Entonces cambiaremos la punta roja (positivo) de
lugar y la colocaremos en su correspondiente borne: 50mA 240MV
Ahora completaremos el circuito serie colocando el amperÃ−metro en serie en la salida de la fuente. De este
modo:
Ya colocado el amperÃ−metro y encendida la fuente comprobamos que la medida del amperÃ−metro es la
esperada por ley de ohm.
A continuación reemplazaremos la serie de 5,7 Mohm por 2 reóstatos de 100ohm cada uno y veremos
cómo se comporta el circuito en este caso
Pero ya que la tensión es demasiada y la corriente podrÃ−a quemar el Tester, cambiaremos la tensión que
suministra la fuente Bin de 60v a 10v CC
Colocaremos los reóstatos en su lugar ahora con una tensión diferente, esperando por ley de ohm los 50
mA.
Dado que la resistencia total del circuito se ve afectada por la Ri del amperÃ−metro, el resultado no es el
deseado, sino que es menor a 50 mA.
Hemos demostrado el error por inserción
Breve explicación: Si a una alta resistencia del orden de 2Mohm se sumamos en serie la Ri del
amperÃ−metro (pequeña) el error por inserción cometido es menor dado que el circuito resultante no se ve
afectado por la Ri añadida. Pero por el contrario si en un circuito del orden de los 200 ohm le añadimos
los aproximados 100 ohm de Ri la suma se ve afectada, en este caso dicho, un 50% lo que cambiaria, por ley
de ohm la corriente final y por lo tanto la medida por el amperÃ−metro.
Por lo tanto si se desea anual el error de carga se debe considerar que la Ri del amperÃ−metro no afecte a la
resistencia total del circuito. Ya que mientras menor la resistencia MAYOR el error por inserción y a mayor
resistencia MENOR el error.
Fuente BIN
4 Volt
R1
R2
Fuente BIN
4 Volt
R1
3
R2
V=0,2 volt
R2
R1
V= 2volt
V= 2volt
Fuente BIN
4 Volt
V
A
R
I
A
B
L
E
A
B
Cursor C
100 ohm
100 ohm
R1=100 ohm
R2=100 ohm
E = 4 volt
E = 4 volt
R2=100 ohm
4
R1=100 ohm
Debemos colocar el cable rojo en este borne, asÃ− podemos ya utilizarlo de micro-amperÃ−metro
mA = 10,50 mA
RT= 5,7 ohm
E = 60 volt
mA = 10,50 mA
RT= 200ohm
E = 60 volt
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