lab1 final

LdeC - 543 239 Experiencia N°1

UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓNFACULTAD DE INGENIERÍADEPTO. INGENIERÍA ELÉCTRICA

LABORATORIO DE CIRCUITOSINFORME Nº 1

EXP. Nº 1 – CONTRASTACIÓN DE INSTRUEMNTOS DE CORRIENTE CONTINUA

ALUMNOS : LÓPEZ PALACIOS, RODRIGO A. ARENAS ARENAS, ALFREDO

GRUPO N° : 11FECHA EXP. : 26/03/2013FECHA ENT. : 02/04/2013PROFESOR : SR. SALGADO SAGREDO, JORGE H.AYUDANTE : SR. MORALES MEDINA, ROBERTO A.

2013

D.I.E. - UdeC Pág. 1


ÍNDICE

OBSERVACIONES 03EVALUACIÓN 04 LABORATORIO N°1 05 DESARROLLO

CONTRASTACIÓN DE AMPERÍMETROS EN C.C.Circuito y procedimiento 06 Tablas de mediciones 07 Análisis de resultados GM-6009 08 Análisis de resultados P-817 09

CONTRASTACIÓN DE VOLTÍMETROS EN C.C.Circuito y procedimiento 10 Tablas de mediciones 11 Análisis de resultados GM-6009 12 Análisis de resultados P-817 13

CONCLUSIONES 14



OBSERVACIONES



EVALUACIÓN

ASIGNATURA : LABORATORIO DE CIRCUITOSALUMNOS : LÓPEZ PALACIOS, RODRIGO A.

ARENAS ARENAS, ALFREDO

Ítem ASUNTO PjeMáximo

PjeObtenido

OBSERVACIONES

1 Portada estándar 2

2 Índice paginado 3

3 Presentación 5

4 Desarrollo

4,1 Teoría 5

4,2 Descrip. actividades 5

4,3 Circuito y nodos 5

4,4 Tablas 5

4,5 Lista de materiales 5

5 Datos y gráficos 10

6 Conclusiones 10

7 Orden y limpieza 5

Total 60

PUNTAJE TOTAL :

NOTA (PJE TOTAL/10 + 1) :

DESCUENTO POR DÍA DE ATRASO :

FIRMA :

FECHA :D.I.E. - UdeC Pág. 4


LABORATORIO N°1

Contrastación de instrumentos de corriente continua

OBJETIVOS:

-Conocer los instrumentos y métodos de mediciión de corriente continua.-Utilizar los conocimientos de Teoría de Circuitos para el diseño de las configuraciones circuitales que se requieren en el desarrollo del Laboratorio.-Aplicar los conocimientos de Error Absoluto, Error Relativo, Error Admisible y Clase.

INSTRUMENTACIÓN Y EQUIPO:

-Multímetro Digital EZ-334.-Multímetro Analógico Philips P-817.-Multímetro Analógico Philips GM-6009.-Fuente de poder de voltaje continuo variable EZ GP4303D.-Reostato de 110ohm/1.5A.-Reostato de 990ohm/300mA.

ACTIVIDADES:

-Diseñar los circuitos de prueba que permita obtener las curvas de error absoluto y error relativo en las escalas de 300mA y 30V respectivamente. Se deben tomar las precauciones tal que no se exceda el fondo de escala de los multímetros.-En Laboratorio, montar los circuitos y obtener 10 valores de medición en el instrumento patrón y contrastarlos con los valores entregados por los instrumentos a prueba. Luego, rellenar las tablas con la información solicitada.-A partir de los valores de las tablas, hacer los gráficos correspondientes a las curvas de error absoluto y relativo de ambos instrumentos bajo contratación.-Determinar la clase de los instrumentos contrastados.



DESARROLLO

1.CONTRASTACIÓN DE AMPERÍMETROS DE C.C.

CIRCUITO

Fig. 1 – Circuito de prueba de amperímetros

En este diseño, se configuró el circuito de manera tal que, para una entrada de voltaje constante a 16 V, se variasen los reóstatos de forma talque que se ajuste la corriente mediante un ajuste grueso (variando la resistencia del reostato de 990 ohm) y un ajuste fino (variando el reostato de 110 ohm). La siguiente ecuación ilustra como varía la corriente medida por el instrumento patrón A1.

(1)

PROCEDIMIENTO

Comenzamos armando el sistema según el diseño del circuito. Una vez conectado todo, revisamos que los multímetros estén correctamente configurados para medir corriente, para luego encender la fuente de poder. Una vez encendida la fuente, damos un voltaje de salida de 16 V.Luego modificamos los reóstatos para que nuestro multímetro digital (Patrón), marque los amperajes dentro del intervalo estipulado, para hacer la contrastación de datos con los dos multímetros analógicos.

TABLA DE MEDICIONES

A partir de la experiencia de laboratorio, se obtuvieron los siguientes datos, mostrados en la tablas a continuación:


I p=V i

R1+R2


TABLA N°1

LECTURAMultímetro Digital

EZ-334 [mA] a 16[v]

LECTURAMultímetro Analógico

GM-6009 [mA]


P-817 [mA]

15,1 16 30

32,10 34 49

69,9 74 93

90,0 95 117

101,9 107 129

121,1 127 150

147,9 155 180

181,5 189 197

203,4 210 218

278,6 284 290

TABLA N°2

VALOR NOMINALLectura EZ-334 [v]

ERROR ABSOLUTO [v] ERROR RELATIVO [%v]

GM-6009 P-817 GM-6009 P-817

15,1 0,9 14,9 5,96 98,68

32,10 1,9 16,9 5,92 52,65

69,9 4,1 23,1 5.86 33.05

90,0 5,0 27,0 5,56 30,00

101,9 5,1 27,1 5,00 26,59

121,1 5,9 28,9 4,87 23,86

147,9 7,1 32,1 4,80 21,70

181,5 7,5 15,5 4,13 8,54

203,4 6,6 14,6 3,24 7,18

278,6 5,4 11,4 1,94 4,09

ANÁLISIS DE RESULTADOS

A continuación, se presentarán los gráficos de las curvas de error absoluto y error relativo en función del voltaje medido Vp :



GRÁFICO 1: ERROR ABSOLUTO DE GM-6009

GRÁFICO 2:ERROR RELATIVO DE GM-6009

COMENTARIOS

Como se puede observar del gráfico 2, el error relativo porcentual es bastante bajo en las mediciones de corriente de parte del multímetro GM-6009. Este error tiende a la baja a medida que se miden cantidades más altas, a pesar de que el error absoluto posee un valor pico cerca de 180 mA.

Respecto a la clase de este instrumento, esta está determinada por:

Luego, con una clase de 2,5% podemos calificar al GM-6009 como un instrumento de servicio, útil para la medición de corriente.


0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 00

2

4

6

8

M e d i c i ó n i n s t r u m e n t o p a t r ó n [ m A ]

Erro

r abs

olut

o [m

A]

E r r o r a b s o l u t o G M - 6 0 0 9

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 01

2

3

4

5

6

7


Erro

r rel

ativ

o [%

mA

]

E r r o r r e l a t i v o G M - 6 0 0 9

c= 7,5300

⋅100=2,5


GRÁFICO 3:ERROR ABSOLUTO DE P-817

GRÁFICO 4:ERROR RELATIVO DE P-817

COMENTARIOS

La experiencia con el multímetro P-817 no fue satisfactoria, presentando errores mucho más altos que el otro instrumento en la medición de corriente. El error absoluto más alto fue superior a los 30 mA, mientras que en la medición más baja de corriente se presentó un error relativo de casi 100%, dando a notar que el P-817 no es adecuado para medir corrientes inferiores a los 200 mA.

En cuanto a la clase de este instrumento, es notable recalcar que el fondo de escala utilizado en las mediciones fue de 600 mA; en comparación al fondo de escala del GM-6009, que es de 300 mA. A partir de estos datos y aquellos presentados en la tabla 2, se determina la clase del P-817:

Con una clase superior a 5, el P-817 no califica como instrumento de servicio para la medición de corriente, y es preferible utilizar otro instrumento para el trabajo en laboratorio.


0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 01 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5


Erro

r abs

olut

o [m

A]

E r r o r a b s o l u t o P - 8 1 7

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 00

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0


Erro

r rel

ativ

o [%

mA

]

E r r o r r e l a t i v o P - 8 1 7

c= 32.1600

⋅100=5,35


2.CONTRASTACIÓN DE VOLTÍMETROS DE C.C.

CIRCUITO

Fig. 2 - Circuito de prueba de voltímetros.

Para este circuito, se utilizará una configuración de divisor de voltaje dada por la siguiente ecuación:

(2)

Donde Vp es el voltaje medido por el instrumento patrón, Vi es el voltaje entregado por la fuente (que es variado por el usuario), y R2 es el reostato de 990 ohm que también se varía para obtener el ajuste deseado.

PROCEDIMIENTO

Dado el diseño de circuito mostrado en la figura 2, se arma el sistema como es mostrado. Una vez conectados los elementos y configurados los multímetros para medir voltaje, procedemos a encender la fuente, dándole un voltaje de salida deseado en forma ascendente hasta alcanzar los 30 V

Posteriormente, modificamos el reóstato R de 990 ohm tal que se marquen aproximadamente 3 V en el medidor patrón. Luego, se registran los voltajes obtenidos en los multímetros análogicos, Vx1 y Vx2, desde 3 V a 30 V en incrementos de 3 V.

TABLA DE MEDICIONES

A partir de la experiencia de laboratorio, se obtuvieron los siguientes datos, mostrados en la tablas a continuación:


V p=R2

110+R2⋅V i


TABLA N°3

LECTURAMultímetro Digital

EZ-334 [v]


GM-6009 [v]


P-817 [v]

2,68 2,5 3,0

5,37 5,1 5,9

9,29 9,0 9,4

11,87 14 11,9

13,54 13 13,3

16,35 15,9 15,9

20,0 19,2 18,6

23,53 22,5 23,1

26,43 25,1 25,9

29,32 27,9 28,9

TABLA N°4

VALOR NOMINALLectura EZ-334 [v]

ERROR ABSOLUTO [v] ERROR RELATIVO [%v]

GM-6009 P-817 GM-6009 P-817

2,68 -0,18 0,32 -6,72 11,94

5,37 -0,27 0,53 -5,03 9,86

9,29 -0,29 0,11 -3,12 1,18

11,87 2,13 0,03 17,94 0,25

13,54 -0,54 -0,24 -3,99 -1,77

16,35 -0,45 -0,45 -2,75 -2,75

20,0 -0,8 -1,4 -4,00 -7,00

23,53 -1,03 -0,43 -4,37 -1,83

26,43 -1,33 -0,53 -5,03 -2,01

29,32 -1,42 -0,42 -4,84 -1,43

ANÁLISIS DE RESULTADOS

A continuación, se presentarán los gráficos de las curvas de error absoluto y error relativo en función del voltaje medido Vp :



GRÁFICO 5:ERROR ABSOLUTO DE GM-6009

GRÁFICO 6:ERROR RELATIVO DE GM-6009

COMENTARIOS

En en gráfico 6 podemos ver que el GM-6009 mantiene valores estables y relativamente aceptables, porcentualmente hablando; excepto al rededor de los 12 V, donde se puede observar un pico en el error absoluto, como se muestra en el gráfico 5.

Respecto a la clase de este instrumento, nos da el siguiente valor:

7,1% es un valor que excede el estándar que corresponde los instrumentos de servicio. Luego, no se aconseja utilizar este instrumento para la medición de voltaje en laboratorio.


0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0

- 2

- 1

0

1

2

M e d i c i ó n i n s t r u m e n t o p a t r ó n [ v ]

Erro

r abs

olut

o [v

]

E r r o r a b s o l u t o G M - 6 0 0 9

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0- 2 0

- 1 0

0

1 0

2 0


Erro

r rel

ativ

o po

rcen

tual

[%v]

E r r o r r e l a t i v o G M - 6 0 0 9

c=2,1330

⋅100=7,1


GRÁFICO 7:ERROR ABSOLUTO DE P-817

GRÁFICO 8:ERROR RELAVTIVO DE P-817

COMENTARIOS

El P-817 presenta un comportamiento satisfactorio al medir tensión, dado que el máximo error absoluto presentado es menor que el otro instrumento. Aunque posee un elevado error relativo para mediciones de cantidades bajas, el P-817 se comporta de buena manera pasados los 9 V.

En cuanto a su clase, ésta queda determinada por:

Con 4,7% de error de clase, este instrumento está dentro de los parámetros de un instrumento de servicio para la medición de voltaje.


0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0- 1 . 5

- 1

- 0 . 5

0

0 . 5

1

1 . 5


Erro

r abs

olut

o [v

]

E r r o r a b s o l u t o P - 8 1 7

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0- 1 5

- 1 0

- 5

0

5

1 0

1 5


Erro

r rela

tivo

porc

entu

al [%

v]

E r r o r r e l a t i v o P - 8 1 7

c=∣−1,4∣30 ⋅100=4,7


3.CONCLUSIONES

De los resultados extraídos, notamos que los instrumentos entregan datos erróneos cerca de los extremos de la escala que en medio de la escala. Esto se puede deber a que las resistencias internas asociadas a los multímetros son de valor muy similar al reostato variable utilizado para regular la magnitud a medir, lo cual afecta la medición. En consecuencia, es necesario tener precaución con los rangos de funcionamiento de los aparatos de medición de manera que estos puedan entregar mediciones con el menor error posible.

Para poder controlar el problema mencionado, es necesario conocer las características principales del instrumento, como su alcance, sensibilidad y otros.

Los equipos utilizados, aunque puedan parecer menos capaces de entregar mediciones correctas respecto del instrumento patrón, muestran una gran utilidad bajo condiciones específicas. Entonces, es muy beneficioso tener en cuenta estos detalles en caso de no poder utilizar un instrumento de la más alta calidad.


lab1 final

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