Instrumentación electrónica y medidas básicas

ELECTRÓNICA ANALÓGICA
PRÁCTICA 1
INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA Y MEDIDAS BÁSICAS
1.1. Uso del multímetro
Medida de resistencias
1.1.1. El valor nominal de toda resistencia corresponde al valor representado en el código de colores que
lleven impreso. No obstante, existe una tolerancia, también representada en el código de colores, que hace que
el valor real raramente coincida con el valor nominal leído en el código. A efectos de afinar los cálculos de
tensiones y corrientes de los apartados siguientes, medir el valor real de las tres resistencias que utilizaremos
en esta práctica, mediante el múltímetro seleccionado en modo óhmetro. A partir de los valores nominales y
los reales, calcular la desviación y compararla con la tolerancia de las resistencias.
Medida de tensiones y corrientes continuas (DC)
1.1.2. Montar el circuito cuyo esquema se ilustra en la figura P1.1. Las conexiones sobre la board de
prototipos se ilustran de forma detallada en la figura P1.2.
a) Con la tensión continua de 4,5 V seleccionada en la fuente variable de tensión, confirmar, mediante el
multímetro seleccionado en modo voltímetro, que la tensión entre los extremos del circuito (entre los puntos A
y B), es un valor cercano a 4,5 V.
b) A continuación, medir la tensión entre el punto de conexión de las resistencias (punto C) y el terminal
negativo de la fuente, que tomaremos como referencia (punto B).
c) A partir de la diferencia de tensión entre los extremos de la resistencia de 2,2 K (tensión medida en C
tomando el punto B como referencia de tensión), medir de forma indirecta la corriente que circula por esta
malla, como el cociente entre dicha diferencia de tensión y el valor real de dicha resistencia.
d) Con este valor de corriente medido de forma indirecta, determinar la resistencia equivalente de la
asociación en serie de las dos resistencias, dividiendo el valor de la tensión total (medida en el punto A) por
dicho valor de corriente. Comparar el valor así
determinado con el que resulta de aplicar la fórmula de la resistencia equivalente a la serie de dos resistencias,
que es simplemente la suma de ambas.
Hemos tomado como valor de la R2,2k el indicado por el multímetro: 2182 W
• Colocar una segunda resistencia de 2,2 K, en paralelo con la primera de ese valor, según el esquema
ilustrado en la figura P1.3, cuyas conexiones en la board se detallan en P1.4.
a) Repetir las medidas de tensión y corriente del apartado anterior. Ahora, la medida de corriente la
efectuaremos midiendo la diferencia de tensión entre los puntos A y C, y dividiendo dicha diferencia entre el
valor real de la resistencia de 470 nominales. A la resistencia equivalente de toda la malla la llamamos
ahora Req1.
1
• A partir del valor de tensión en C y de la corriente medida indirectamente, determinar el valor de la
resistencia equivalente al paralelo de las dos resistencias nominales de 2,2K. Comprobar que todo
funciona como si el paralelo de las dos resistencias equivaliera a una única resistencia cuyo valor se calcula
según la expresión:
Req2= (R2,2K × R2,2K) / (R2,2K + R2,2K) = R2,2K / 2
Hemos tomado como valor de la R470 el indicado por el multímetro: 465 W
1.2. Uso del osciloscopio
Manejo del osciloscopio y el frecuencímetro
• Conectar directamente, mediante una sonda coaxial, la salida del generador de formas de onda al canal 1
del osciloscopio.
• Seleccionando la señal senoidal en el generador de formas de onda, proporcionar ondas de diferentes
amplitudes y frecuencias, y medirlas con el osciloscopio. Para estas medidas, utilizar los cursores
horizontales y verticales, estableciendo las escalas apropiadas del amplificador vertical y la base de tiempos
del osciloscopio. Comprobar los valores de frecuencias proporcionados por el generador de funciones con
los obtenidos de las medidas en el osciloscopio.
• Conectar con la misma sonda coaxial el generador de funciones y el contador universal (frecuencímetro).
Ensayar diferentes amplitudes del generador de formas de onda y verificar la corrección de las medidas
ofrecidas por el frecuencímetro.
Medidas de tensiones y corrientes de señales
• Utilizando como referencia el circuito de la figura P1.1, aplicarle una señal senoidal de 3,5 V de amplitud y
4,7 KHz de frecuencia, según las conexiones detalladas en la figura P1.5.
• Medir con los dos canales del osciloscopio, de la forma indicada en dicha figura, haciendo entrar por el
canal 1 la señal procedente del generador de funciones, y por el canal 2 la señal medida en el punto de
conexión de las resistencias. Anotar el valor de amplitud de la onda (mitad de la tensión de pico a pico) en
este último punto.
• Comprobar que la amplitud de tensión medida corresponde a la de un partidor de la tensión de entrada
construido con las dos resistencias.
• Si el desfase entre dos señales de la misma frecuencia se manifiesta como una separación lateral (temporal)
de las ondas, contestar a la siguiente cuestión: ¿existe desfase entre la señal seno de entrada y la señal en el
punto medio?
• A partir de la onda senoidal proporcionada por el generador de funciones:
• Determinar el valor eficaz de esta onda a partir de la expresión aplicable a las ondas senoidales. Medir
dicho valor de tensión eficaz con el multímetro seleccionado como voltímetro y en modo AC. ¿Coinciden
ambos valores?
• Bajar la frecuencia de la señal hasta los 50 Hz, y repetir el cálculo de la tensión eficaz a partir de la medida
de amplitud en el osciloscopio, y su medida a través del multímetro. Constatar la coincidencia de los
valores.
• Repetir el cálculo de la tensión eficaz y la medida con multímetro para una onda triangular de entrada de
2V de tensión pico a pico y 50 Hz de frecuencia.
Tensión eficaz onda
Tensión eficaz onda seno Tensión eficaz onda seno de
seno de 50 Hz
de 4,7 KHz (calculada)
4,7 KHz (medida multímetro)
(calculada)
Vef = 2,56
Tensión eficaz onda
seno de 50 Hz
(multímetro)
Vef = 2,52
2
Tensión eficaz onda triangular de 50 Hz Tensión eficaz onda triangular de 50 Hz
(calculada)
(medida multímetro)
Vef = 2,052
• Determinar la potencia total promedio (valor eficaz) disipada en las dos resistencias del circuito detallado
en la figura P1.5, utilizando como entrada la onda senoidal del apartado 1.2.2. Para ello determinar la
corriente eficaz que circula por la malla, de manera indirecta, a partir del valor de amplitud de la señal de
tensión medida en la conexión entre las dos resistencias (canal 2 del osciloscopio). Para el cálculo de la
potencia, entonces, utilizar la expresión:
APÉNDICE
CÓDIGO DE COLORES DE LAS RESISTENCIAS
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
Práctica 1 Instrumentación Electrónica y Medidas Básicas
Página 7 de 7
470
Figura P1.1
Figura P1.2
C
B
A
Figura P1.5
3
C
B
A
+
V
2,2 K
2,2 K
+
V
2,2 K
470
Figura P1.3
Figura P1.4
4