Instrumentos de medición eléctrica en CC

Instrumentos analógicos y digitales

• Clasificación de los instrumentos de medida: se puede realizar una división general entre instrumentos de índice o analógicos e instrumentos numéricos o digitales

• Analógico es aquel en el cual la indicación se obtiene a partir de una posición de un índice, material o no, sobre una referencia adecuada

• Digital es aquel en el cual la indicación aparece en forma numérica

• Instrumento analógico• En un instrumento analógico la magnitud a

medir, por ejemplo la intensidad de una corriente eléctrica, se convierte en una magnitud más directamente perceptible a los sentidos como es el desplazamiento de un índice (aguja) sobre una escala; esto permite al observador seguir en forma continua las variaciones del valor medido. Cuando el operador lee el instrumento, convierte la indicación analógica en un valor numérico con la ayuda de la escala.

• Como utiliza la energía de la magnitud a medir para convertirla en una deflexión que le es proporcional, este dispositivo es un conversor electromecánico de medición

• Instrumento digital• En el instrumento digital o numérico el proceso de la

medición proporciona una información discontinua expresada por un número de varias cifras. La escala clásica de indicación continua, es reemplazada por la escala numérica de indicación discontinua, en la cual las cifras alineadas a leer indican directamente el valor numérico de la magnitud medida; la indicación numérica se presenta a lo largo del tiempo con un ritmo predeterminado

• En general los instrumentos digitales poseen características mejores a los analógicos,

• p.e, un consumo de energía mucho menor y una mayor exactitud; pueden incorporar selección automática de escala, e indicación de polaridad, lo que salvaguarda al instrumento y mejora la fiabilidad de la medida.

Multímetro - VOM • El multímetro es un instrumento de medición muy

conocido también con los nombres: VOM (Voltios,Ohmios, Miliamperímetro), Tester, Polímetro.

• En la actualidad hay multímetros con capacidad de medir muchas otras magnitudes. (capacitancia, frecuencia, temperatura, etc.).

• Hay dos tipos de multímetros: El multímetro analógico y el multímetro digital. Ver: Analógico y Digital.

• Los multímetros analógicos• Los multímetros analógicos son fáciles de

identificar por una aguja que al moverse sobre una escala indica del valor de la magnitud medida. Ver el gráfico.

• Multímetro analógico•

• Los multímetros digitales• Los multímetros digitales se identifican

principalmente por un panel numérico para leer los valores medidos, la ausencia de la escala que es común en los multímetros analógicos. Ver el gráfico.

• El selector de funciones sirve para escoger el tipo de medida que se realizará. Ver en la siguiente tabla como ubicar el selector de funciones para medir voltaje AC y DC, corriente alterna, corriente directa y resistencia.

• El selector de rangos del multímetro sirve para establecer el máximo valor que se podrá visualizar.

• Ej:

o Amperioso Amperios

-A-A

• Si no se tiene una idea de la magnitud a medir empezar por el rango más grande.

• Esto previene el daño o deterioro del multímetro. Ver algunos ejemplos en la tabla de la derecha.

• Véase que se escoge siempre un rango superior al de la magnitud que se mide.

Precisión y ExactitudPrecisión y Exactitud• EXACTITUD: Es la cercanía con la cual

la lectura de un instrumento se aproxima al valor verdadero del parámetro medido. Se refiere al grado de acercamiento, aproximación al valor verdadero de la cantidad bajo medición. Es común indicar la exactitud mediante un valor que da los límites del error.

• La exactitud indica cuán cerca está una medición del valor real de la cantidad medida.

• Es el grado de ausencia de error.• Ej.Todas las flechas alcanzan el centro

que es la posición exacta de los lanzamientos..

• Hay exactitud en los lanzamiento (También precisión como veremos más adelante)

• EXACTITUD: Es la cercanía con la cual la lectura de un instrumento se aproxima al valor verdadero del parámetro medido. Se refiere al grado de acercamiento, aproximación al valor verdadero de la cantidad bajo medición. Es común indicar la exactitud mediante un valor que da los límites del error.

• La exactitud indica cuán cerca está una medición del valor real de la cantidad medida.

• Es el grado de ausencia de error.• Ej.Todas las flechas alcanzan el centro

que es la posición exacta de los lanzamientos..

• Hay exactitud en los lanzamiento (También precisión como veremos más adelante)

1

Precisión y ExactitudPrecisión y Exactitud• La precisión se refiere al grado de

concordancia dentro de un grupo de mediciones. Ej.Todos los lanzamientos de las flechas concuerdan en un punto que no es la posición exacta

• Hay precisión en los lanzamientos pero no exactitud.

• Representa también el grado de finura o resolución de una medición. Un amperímetro que permite apreciar hasta el décimo de Amperio es más preciso que otro que permite apreciar dos décimos de Amperio.

• La precisión se refiere al grado de concordancia dentro de un grupo de mediciones. Ej.Todos los lanzamientos de las flechas concuerdan en un punto que no es la posición exacta

• Hay precisión en los lanzamientos pero no exactitud.

• Representa también el grado de finura o resolución de una medición. Un amperímetro que permite apreciar hasta el décimo de Amperio es más preciso que otro que permite apreciar dos décimos de Amperio.

1

Precisión y ExactitudPrecisión y Exactitud

• En la figura siguiente no hay precisión ni exactitud en los lanzamientos

1

• Ejemplo de exactitud y precisión; • Referencia: Resistencia 100 Ω • En el Medidor 1(M1) Tomamos estas lecturas (97Ω, 97Ω,

97Ω, 96Ω, 97Ω) • En el Medidor 2 (M2) Tomamos estas lecturas (99Ω, 99Ω,

98Ω, 99Ω, 99Ω) • Conclusión: tanto M1 como M2 tienen la misma precisión

puesto que M1 repite 4 veces el valor 97Ω, mientras que M2 repitió también 4 veces el valor 99Ω.

• Pero es más exacto el M2 porque se aproxima más al valor de nuestra referencia

• Ejemplo de exactitud y precisión; • Referencia: Resistencia 100 Ω • En el Medidor 1(M1) Tomamos estas lecturas (97Ω, 97Ω,

97Ω, 96Ω, 97Ω) • En el Medidor 2 (M2) Tomamos estas lecturas (99Ω, 99Ω,

98Ω, 99Ω, 99Ω) • Conclusión: tanto M1 como M2 tienen la misma precisión

puesto que M1 repite 4 veces el valor 97Ω, mientras que M2 repitió también 4 veces el valor 99Ω.

• Pero es más exacto el M2 porque se aproxima más al valor de nuestra referencia

Precisión y ExactitudPrecisión y Exactitud

Precisión y ExactitudPrecisión y Exactitud

• Vamos a ver otro ejemplo para explicar estos conceptos: Supongase que solicitamos a tres estudiantes determinar la masa de un cilindro de aluminio cuya masa real es de 3.00 g. ( ver la gráfica siguiente)

• Vamos a ver otro ejemplo para explicar estos conceptos: Supongase que solicitamos a tres estudiantes determinar la masa de un cilindro de aluminio cuya masa real es de 3.00 g. ( ver la gráfica siguiente)

Precisión y Exactitud

Estudiante #1 Estudiante #2 Estudiante#3

2.65 2.87 3.01

2.76 2.86 3.00

2.68 2.87 2.99

Precisión y ExactitudPrecisión y Exactitud

• La tabla anterior muestra los resultados de los estudiantes

• Los resultados de la medición del estudiante #2 son más precisos que los del estudiante #1. Pero ningunos de los resultados del estudiante #1 y #2 es muy exacto.

• Los resultados del estudiante # 3 no sólo son precisos sino también son lo más exactos.

• La tabla anterior muestra los resultados de los estudiantes

• Los resultados de la medición del estudiante #2 son más precisos que los del estudiante #1. Pero ningunos de los resultados del estudiante #1 y #2 es muy exacto.

• Los resultados del estudiante # 3 no sólo son precisos sino también son lo más exactos.

• SENSIBILIDAD: Es la respuesta del instrumento al cambio de la entrada o parámetro medido. Es decir, se determina por la intensidad necesaria para producir una desviación completa de la aguja indicadora a través de la escala.

• RESOLUCIÓN: Es el cambio más pequeño en el valor medido para el cual el instrumento responderá.

• ERROR: Es la desviación del valor verdadero al valor medido, es decir, que tanto se separa el valor leído del valor real.

• SENSIBILIDAD: Es la respuesta del instrumento al cambio de la entrada o parámetro medido. Es decir, se determina por la intensidad necesaria para producir una desviación completa de la aguja indicadora a través de la escala.

• RESOLUCIÓN: Es el cambio más pequeño en el valor medido para el cual el instrumento responderá.

• ERROR: Es la desviación del valor verdadero al valor medido, es decir, que tanto se separa el valor leído del valor real.

Cifras significativas

Regla con mayor precisión

Regla con menor precisión

• En cualquier medición, las cifras significativas son los dígitos que se conocen con certeza más un dígito que es incierto. La medición de 82.2 centímetros (hecha con la regla superior de la figura A) tiene tres cifras significativas, y la medición de 82.25 centímetros (hecha con la regla de abajo) tiene cuatro cifras significativas. El dígito del extremo derecho siempre es un estimado. Siempre se escribe solamente un dígito estimado como parte de una medición. Sería incorrecto informar que la longitud de la mesa de la figura A, medida con la regla de abajo, es de 82.253 centímetros. Este valor de cinco cifras significativas tendría dos dígitos estimados (el 5 y el 3) y sería incorrecto porque indicaría una precisión mayor de la que esa regla puede proporcionar.

• En cualquier medición, las cifras significativas son los dígitos que se conocen con certeza más un dígito que es incierto. La medición de 82.2 centímetros (hecha con la regla superior de la figura A) tiene tres cifras significativas, y la medición de 82.25 centímetros (hecha con la regla de abajo) tiene cuatro cifras significativas. El dígito del extremo derecho siempre es un estimado. Siempre se escribe solamente un dígito estimado como parte de una medición. Sería incorrecto informar que la longitud de la mesa de la figura A, medida con la regla de abajo, es de 82.253 centímetros. Este valor de cinco cifras significativas tendría dos dígitos estimados (el 5 y el 3) y sería incorrecto porque indicaría una precisión mayor de la que esa regla puede proporcionar.

• Se han desarrollado reglas estándar para escribir y usar las cifras significativas, tanto en las mediciones como en valores calculados a partir de ellas.

• Se han desarrollado reglas estándar para escribir y usar las cifras significativas, tanto en las mediciones como en valores calculados a partir de ellas.

Tipos de erroresTipos de errores• 1 Graves o gruesos: • Son en gran parte de origen humano, como la mala lectura de los instrumentos,

ajuste incorrecto y aplicación inapropiada, así como equivocaciones en los cálculos. Consisten en equivocaciones en las lecturas y registros de los datos. En general se originan en la fatiga del observador, en el error al transcribir los valores medidos a las planillas de los protocolos de ensayos, a la desconexión fortuita de alguna parte del circuito de medición, etcétera.

• 2 Sistemáticos: • Se deben a fallas de los instrumentos, como partes defectuosas o desgastadas, y

efectos ambientales sobre el equipo. Un ejemplo típico en el galvanómetro de D’arsonval, se deriva de la fricción de los cojinetes de las partes móviles, deterioro del resorte antagónico, etc. Estos errores pueden evitarse mediante una buena elección del instrumento, aplicación de factores de corrección, o recalibrando los mismos frente a un patrón. Ejemplo: este error se da cuando un instrumento no está encerado. Cuando de fábrica el instrumento tuene faltante o excedente.

• 3 Aleatorios o fortuitos (accidentales): • Se deben a causas desconocidas y ocurren incluso cuando todos los errores

sistemáticos han sido considerados. Para compensar estos errores debe incrementarse el número de lecturas y usar medios estadísticos para lograr una mejor aproximación del valor real de la cantidad medida. Ejemplos: Errores de apreciación de la indicación (paralaje). Cuando se presiona un cronómetro antes o después que inicia un evento.

• 1 Graves o gruesos: • Son en gran parte de origen humano, como la mala lectura de los instrumentos,

ajuste incorrecto y aplicación inapropiada, así como equivocaciones en los cálculos. Consisten en equivocaciones en las lecturas y registros de los datos. En general se originan en la fatiga del observador, en el error al transcribir los valores medidos a las planillas de los protocolos de ensayos, a la desconexión fortuita de alguna parte del circuito de medición, etcétera.

• 2 Sistemáticos: • Se deben a fallas de los instrumentos, como partes defectuosas o desgastadas, y

efectos ambientales sobre el equipo. Un ejemplo típico en el galvanómetro de D’arsonval, se deriva de la fricción de los cojinetes de las partes móviles, deterioro del resorte antagónico, etc. Estos errores pueden evitarse mediante una buena elección del instrumento, aplicación de factores de corrección, o recalibrando los mismos frente a un patrón. Ejemplo: este error se da cuando un instrumento no está encerado. Cuando de fábrica el instrumento tuene faltante o excedente.

• 3 Aleatorios o fortuitos (accidentales): • Se deben a causas desconocidas y ocurren incluso cuando todos los errores

sistemáticos han sido considerados. Para compensar estos errores debe incrementarse el número de lecturas y usar medios estadísticos para lograr una mejor aproximación del valor real de la cantidad medida. Ejemplos: Errores de apreciación de la indicación (paralaje). Cuando se presiona un cronómetro antes o después que inicia un evento.