Mediciones con Puentes



Los puentes son arreglos de componentes (resistores, inductores, capacitores, fuentes), los cuales permiten realizar medidas de precisión de componentes...

en construcción





Puente Weatstone

Por Luis Armando Parra R. C.I.: 19014945 y Steven Garcia C.I.:18740973

Sir Charles Wheatstone
Wheatstone_Charles_drawing_1868.jpgNació en Gloucester, el 6 de febrero de 1802, y murió en París, el 19 de octubre de 1875. Fue un científico e inventor británico, que destacó durante la época victoriana, incluyendo el Estereoscopio (aparato que creaba la ilusión de ver imágenes tridimensionales), la técnica Playfair de codificación, y el caleidófono. Wheatstone es más conocido por el aparato eléctrico que lleva su nombre: el puente de Wheatstone, utilizado para medir las resistencias eléctricas.(*2-)



El esquema del puente de Wheatstone es el siguiente: (*1-)
esquema_W.jpg

Donde:

· E, es la fuente de voltaje
· R1, R2, R3, son resistencias variables o de valor conocido
· R4, es la resistencia desconocida o Rx
· G, representa un galvanómetro u otro medidor sensible a la corriente eléctrica.

Como podemos observar el puente cuenta con cuatro ramas resistivas, una fuente de voltaje y un elemento sensible a la corriente para determinar el momento de cero corriente.
Aplicación:
El puente de wheatstone se emplea para determinar, con gran precisión, el valor de una resistencia desconocida. Utilizando para ello su relación con otras tres resistencias.
Funcionamiento:
La corriente que pasa por el galvanómetro depende de la diferencia de potencial entre los puntos c y d. La relación matemática que determina el valor de la resistencia desconocida se cumple solo cuando el puente esta en equilibrio, es decir, cuando el potencial en el galvanómetro es 0V, por lo tanto no existe corriente en él. Cuestión por la que se hace necesaria la presencia del galvanómetro (para observar el punto donde no haya corriente y marque 0).
Ahora bien, éste equilibrio aparece cuando el voltaje a-c es igual al voltaje a-d ó el voltaje b-c sea igual al voltaje b-d, según la terminal de la fuente que se tome en cuenta.
Entonces:




ecuacion1.jpg
(1)

Como la corriente en el galvanómetro es 0, también se cumple:





ecuacion2.jpg
(2 y 3)
Al sustituir (2 y 3) en (1), queda:
ecuacion3.jpg
(4)

Esta última expresión es la expresión para el equilibrio del puente de wheatstone, y, si R4 es Rx entonces la ecuación que determinará el valor de Rx es:

ecuacion4.jpg
(5), deduccion final.

Como podemos ver, los valores del galvanómetro no alteran la ecuación, pudiendo así utilizar cualquiera para la realización del puente sin algún cálculo adicional.(*1-)

Ejemplo: (*3-)
Si R1 y R2=2KΩ y R3=5KΩ, (Rx deberá de 5 KΩ para lograr que VAB sea cero por lo tanto, la corriente tambien será cero).

Basta conectar una resistencia desconocida (Rx) y empezar a variar R3 hasta que el galvanómetro indique la auscencia de corriente, cuando esto pase, el puente estará en equilibrio y el valor de R3 será igual al valor de RX.
Matematicamente se tiene:

ec_ejem,_W.JPG
-aplicando (5)-


Referencias Bibliograficas:
*1-, COOPER D. William; HELFRICK D. Albert; Instrumentacion electronica moderna y Tècnicas de medicion.
1era edicion, Mexico, editorial Prentice Hall,1991.
ISBN- 968-880-236-0
*2-, http://es.wikipedia.org.wiki/Charles_Wheatstone

*3-, http://www.unicrom.com/Tut_puente_wheatestone.asp



Puente Kelvin


contenido.....
Puente Kelvin.
El puente Kelvin es una modificación del Wheatstone y proporciona un gran incremento en la exactitud de las mediciones de resistencas de valor bajo, y por lo general inferiores a 1 ohm. Considérese el circuito puente de la figura 5-4, donde Ry representa la resistencia del alambre de conexión de R3 a Rx . Son posibles dos conexiones del galvanómetro, en el punto m ò en el punto n. Cuando el galvanometro se conecta en el punto m, la resistencia Ry del alambre de conexión se suma a la desconocida Rx, resultando una indicación por arriba de Rx. Cuando la conexión se hace en el punto n, Ry se suma a la rama del puente R3 y el resultado de la mediciòn de Rx será menor que el que deberìa ser, porque el valor real de R3 es más alto que su valor nominal debido a la resistencia Ry. Si el galvanómetro se conecta en el punto p, entre m y n, de tal forma que la razón de la resistencia de n a p y m a p iguale la razón de los resistores R1 y R2, entonces.





Puente Weatstone con protección


Puente de wheatstone con protección


La medición de resistencias muy altas como la resistencia de aislamiento de un cable o la resistencia de fuga de un capacitor (son del orden de miles de megaohms), supera la capacidad del puente wheatstone ordinario. Uno de los mayores problemas en la medición de grandes resistencias es la fuga que ocurre en el componente medio, alrededor de este, sobre las terminales en la que se conecta al instrumento o dentro del instrumento mismo. Estas corrientes de fuga son indeseables ya que pueden entrar en el circuito de medición y afectar la exactitud de la medición considerablemente.

Las corrientes de fuga, dentro del instrumento o las asociadas con el elemento de prueba y su montaje, son frecuentes en mediciones de resistencias altas, donde a menudo se requieren voltajes altos para obtener una sensibilidad de deflexión suficiente. También los efectos de fuga suelen variar día a día, debido a la humedad de la atmosfera.
Por lo general los efectos de los caminos de fuga en la medición se eliminan mediante algunas formas de circuito de protección. En el principio de un circuito de protección simple en la rama Rx del puente wheatstone se explica con la ayuda de la figura (5-7)
Dibujodsd.JPG


Sin un circuito de protección, la corriente de fuga I1 que circula a lo largo de la superficie de aislamiento de la terminal se suma la corriente Ix a través del componente medido para producir una corriente total en el circuito, la cual puede ser considerablemente mas grande que la corriente legal en el dispositivo. Un alambre de protección, que rodea la superficie aislante de la terminal, intercepta esta corriente de fuga y la regresa a la batería. La protección debe colocarse cuidadosamente de manera que la corriente de fuga llegue a una parte del alambre de protección, y se evite que entre el circuito puente.

En el esquema de la figura (5-8) la protección alrededor de Rx se indica por medio de un círculo pequeño alrededor de la terminal, no toca ninguna parte del circuito o puente y se conecta directamente a la terminal de la batería. Este concepto de alambre de protección en el borne de conexión se aplica a cualquier parte interna del circuito puente donde las fugas afectan la medición; en este sentido se habla de puente de wheatstone con protección.
sssss.JPG




Resistencias de tres terminales

Para evitar los efectos de la perdida de corriente externa al circuito del puente la unión de las ramas de relación Ra y Rb normalmente se toma como una terminal protección separada del panel frontal. Esta terminal de protección se puede conectar a las resistencias de tres terminales como se muestra en la figura (5-9a). La alta resistencia se monta sobre dos terminales aisladas sujetas a una placa metálica. Las dos terminales principales de la resistencia se conectan a las terminales Rx del puente. La tercera terminal de la resistencia es el punto común de las resistencias R1 y R2 la cual representa el camino de fuga desde las terminales principales a lo largo de sus partes aislantes hasta la placa metálica o de protección. La protección se conecta a la terminal de protección ubicada en le panel frontal del puente, como se indica en el esquema de la figura (5-9). Esta conexión coloca a R1 en paralelo con la rama de relación de Ra, pero puesto que R1 es mayor que Ra, su efecto de desviación es despreciable. Similarmente la resistencia de fuga R2 esta en paralelo con el galvanómetro pero la resistencia de R2 es mator que la del galvanómetro, de manera que el único efecto en una reducción en la sensibilidad del galvanómetro. Los efectos de los caminos de fuga externos se eliminan con un circuito de protección con la resistencia de tres terminales.

Si no se usa el circuito de protección la resistencia de fuga R1 y R2 estarían directamente a través de Rx y el valor medio de Rx tendría un error considerable.

Dibujo.JPG

Dibujods.JPG





Puente de ca y sus aplicaciones


PUENTES DE CORRIENTE ALTERNA

El puente de Wheatstone como instrumento de medición de resistencias por el método de detección de cero. En este capítulo vamos extender el principio de funcionamiento de la configuración puente a circuitos de corriente alterna, para poder realizar mediciones de inductancias y capacitancias aplicando el mismo procedimiento.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.
En principio, un puente de corriente alterna consta de cuatro ramas cada una de las cuales tiene cierta impedancia, una fuente de voltaje AC y un detector de cero, interconectados de la manera mostrada en la Figura 1.



Fig. 1.- Puente de corriente alterna.

Analizando este circuito podemos concluir que, en forma similar al puente de Wheatstone, cuando no hay circulación de corriente por el detector de cero se cumple la relación:
Z1 Z4
= Z2 Z3 (12.1)

Como la impedancia de una rama depende tanto del valor de los parámetros de los elementos circuitales como de la frecuencia de operación, esta última también tiene influencia sobre el balance del puente, por lo que en general, además de indicar los valores de resistencias, capacitancias e inductancias para los cuales se obtiene dicho balance, es necesario especificar la frecuencia a la que se está trabajando.

Algunos puentes se diseñan de tal forma que el balance de los mismos no depende de la frecuencia de operación, pero estos son casos particulares y no constituyen la regla general. En este análisis estamos suponiendo que los parámetros de los elementos del circuito, esto es, las resistencias, capacitancias e inductancias, son independientes de la frecuencia dentro de rango en que estamos trabajando.

El rango de frecuencias en el que va a operar un determinado puente depende del oscilador y del detector de cero utilizados en su diseño. Entre los detectores más empleados se encuentran los audífonos, los galvanómetros de AC y los osciloscopios.
Otra característica de estos puentes es que no es posible conseguir el balance para cualquier combinación de resistencias, capacitancias e inductancias que queramos conectar en sus ramas. En efecto, supongamos que Zl Y Z2 son resistencias, Z3 es un inductor y Z4 un capacitor. Según la relación (12.1) se debe cumplir que:

R1(jwL3)=R2(-j/wC4) (12.2)

No existe ninguna combinación de w, R1, R2, L3, C4 y capaz de cumplir con la relación anterior, ya que para que esto fuese posible, alguno de los cinco parámetros debería ser negativo, lo cual físicamente no tiene sentido.

COMPONENTES A MEDIR CON EL PUENTE DE CORRIENTE ALTERNA.

Los inductores y capacitores reales no son puramente reactivos, sino que presentan una cierta disipación de potencia, que podemos representar en un modelo circuital mediante una resistencia conectada en serie o en paralelo con el elemento ideal.

Modelos circuitales de capacitores e inductores Con los puentes de corriente alterna podemos determinar tanto la componente reactiva como la resistiva de un elemento real. El determinar los parámetros del modelo serie o del modelo paralelo dependerá de la configuración del puente que estemos utilizando, como veremos más adelante. Por lo general, el elemento real no se especifica indicando su parámetro reactivo y su resistencia sino que en lugar de esta última, se indica el valor de sus parámetros Q o D. Estos últimos están definidos de la siguiente forma:


Q
= wLs = Rp
Rs wLp
Por un inductor

D
= Rs = wLp
wLs Rp


Q
= 1
wRsCs
= wRpCp
por un capacitor


D
= wRsCs =
_1
wRpCp



Como podemos observar Q=1/D.
Estos parámetros son indicadores de cuánto se aproxima un elemento real a su modelo ideal correspondiente. Analizando las distintas expresiones podemos concluir que cuanto menor sea la resistencia serie de un elemento o mayor sea su resistencia paralelo mayor será Q. Para los elementos ideales Q = .
Los puentes comerciales están diseñados de forma que indican directamente el valor del parámetro inductivo (L ó C) y el de Q.


Condiciones para el equilibrio del puente
El puente de corriente alterna es una consecuencia del puente de corriente directa y su forma básica consiste en un puente de cuatro ramas, una fuente de excitación y un detector de cero. La fuente de potencia suministra un voltaje de c.a al puente con la frecuencia deseada. Para mediciones a bajas frecuencias, la línea de potencia puede servir como fuente de excitación; a altas frecuencias, generalmente un oscilador es el que suministra el voltaje de excitación. El detector cero debe responder a las corrientes de desequilibrio de corriente alterna y el dispositivo mas económico y efectivo consiste en un par de audífonos. En otras aplicaciones, el detector de cero consiste en un amplificador de c.a con un medidor de salida, o también un indicador de tubo de rayos electrónicos.
La forma general de un puente de corriente alterna se representa en la figura 5-10. Las cuatro ramas del puente Z1, Z2, Z3, Z4 se indican como impedancia sin especificar y el detector se representa por medio de audífonos. Como en el caso del puente Wheatstone para mediciones de corriente directa, el equilibrio en este puente de corriente alterna se alcanza cuando la respuesta del detector es cero o indica corriente nula. El ajuste para obtener una respuesta nula se hace variando una o más ramas del puente.
La ecuación general para el equilibrio del puente se obtiene utilizando la notación compleja para las impedancias del circuito puente. (Las más oscuras indican cantidades en notación compleja). Estas cantidades pueden ser impedancias o admitancias, voltajes o corrientes. La condición para el equilibrio del puente requiere que la diferencia de potencial de A a C en la figura 5-10 sea cero.

Los puentes de corriente alterna son más complicado que lo de corriente directa. Estan constituido por elementos receptivo, inductivo y capacitivo, lo cual hace necesario un generador de voltaje alterno como suministro de energia y un medidor de corriente alterna.




Puente Maxwell


contenido.....




Puente Hay


PUENTE HAY

Es un circuito puente que generalmente se utiliza para la medida de inductancia en términos de capacitancia, resistencia y frecuencia. Se diferencia del puente Maxwell en que el condensador se dispone en serie con su resistencia asociada. [2]

La configuración de este tipo de puente para medir inductores reales, cuyo modelo circuital consta de una inductancia en serie con una resistencia es la mostrada en la Figura 2.

fig2.jpg

La ecuación de balance para este puente es la siguiente:

formula01.jpg


Esta ecuación puede separarse en las siguientes:
formula02.jpg

De donde:


formula03.jpg


Como podemos observar, los valores de Lx y Rx además de depender de los parámetros del puente, dependen de la frecuencia de operación y las expresiones para calcular Lx y Rx son complejas.

Ahora bien, en el punto anterior indicamos que esta configuración la vamos a utilizar cuando el valor de Q sea elevado, ya que en caso contrario es conveniente emplear el puente de Maxwell.

Como Q=1/wC1R1, cuando Q>>l, podemos considerar que los denominadores tanto de Lx como de Rx son igual a 1, sin introducir en la medición del inductor un error mayor que el debido a la exactitud con la que se conoce el valor real de los otros elementos del puente.

Con esta aproximación, las fórmulas para Lx y Rx son: [1]


formulafinal1.jpg


Utilizando estas relaciones se puede calcular el valor de Lx y Rx en forma mucho mas directa. Podemos considerar que a partir de Q=10, este valor es lo suficientemente grande como para realizar la aproximación.

Para medir condensadores reales, cuya representación circuital es una capacitancia en paralelo con una resistencia, la configuración del puente de Hay es la mostrada en la Figura 3.

fig3.jpg

Las relaciones que se cumplen cuando el puente está balanceado son:


formula11.jpg

De donde:


formula12.jpg

Despejando Cx y Rx obtenemos:

formula13.jpg

Como en el caso anterior, si Q>>1, las ecuaciones de Cx y Rx se pueden simplificar de la siguiente forma: [1]

formulafinal2.jpg



Fuente bibliográfica

[1]http://www.labc.usb.ve/mgimenez/Lab_Circ_Electronicos_Guia_Teorica/Cap12.pdf (07/07/2009, hora 8:30pm)

[2]http://www.sapiensman.com/electrotecnia/problemas11-A.htm (07/07/2009, hora 8:30pm)

Integrantes:

Francisco Romero C.I 18.539.635
Ricardo Romero C.I 18.933.675





Puente Schering



Mientras que los puentes de Maxwell-Wien, Owen y Hay se emplean para medir inductores, los puentes de Wien y Schering se emplean para medir condensadores. El puente de Schering se emplea sobre todo para medir la fuga en condensadores de alta Tensión.

Para medir capacitores en circuitos donde el ángulo de fase es casi de 90º, el puente de Schering da las lecturas más exactas
.

.schering7.gif
En el Diagrama de la figura1. Zx es un condensador en serie con una resistencia (objeto de la medida); Z1 está formada por un condensador variable en paralelo con una resistencia variable, que tienen por fin ajustar el puente (hacer que la tensión del puente sea nula) Z2 es una resistencia; Z3 es un condensador;


Donde se especifica Vs podría estar colocado un galvanómetro o sensor. La idea consiste en variar los componentes de la impedancia Z2 hasta obtener la condición de equilibrio de este puente (Vs=0 o usando un galvanómetro I=0). No es muy diferente a otros puentes como el de Weatstone por lo que la ecuación para la condición de equilibrio y obtención de la capacitancia desconocida resulta ser fácil de deducir, solo que en este caso se trabaja con impedancias (Medida en ohmios, se refiere a la combinación entre la resistencia y la reactancia en un circuito eléctrico).



El equilibrio ocurre cuando el Voltaje entre los puntos A y B (VAB) es igual al voltaje entre los puntos A y C (VAC) siendo los voltajes VDB y VDC también iguales.
Entonces:



ecuacion1.gif ................................................................................................... (1). Para que la Tensión Vs=0.

ecuacion2.gif .. ................................................................................................................ .................................................................................(2)

ecuacion3.gif
..................................................................................................... .................................................................................(3)

ecuacion4.gif
.............................................................................................................. ......................................................................(4)

ecuaciondespeje1.gif
(Sustituyendo las Ecuaciones 3 y 4 en 2.)










.....................................................................................................................................(5)


De la figura 2 se deduce que:schering11.gif
ecuacion22.gif
.............................................(6)

ecuacion23.gif
.....................................(7)

ecuacion24.gif...............................................................................
(8)

ecuacion25.gif
.............................................................(9)


ecuaciondespeje2.gif

Sustituyendo las ultimas 4 ecuaciones
en 5



.





(Igualando parte Real con parte Real
y parte Imaginaria con parte Imaginaria
se Obtiene:



ecuacion26.gif
..........................................................................................................................................................................................................(10)

ecuacion27.gif
.........................................................................................................................................................................................................(11)



Demostrada la ecuación para la condición de equilibrio y Obtención de Cx.



Integrantes:
JOHN MORILLO C.I.: 17051548
DAVID LINARES C.I.: 18539356
Ingeniería Eléctrica 501 Diurno.

Referencias Bibliográficas:

http://www2.uca.es/grup-invest/instrument_electro/ppjjgdr/Electronics_Instrum/Electronics_Instrum_Files/exams/1pIE0203.pdf
http://148.202.148.5/cursos/17721/modulo2/2p5/2p5.htm




Condiciones de desequilibrio


CONDICIONES DE DESEQUILIBRIO

Algunas veces ocurre que en los puente de corriente alterna no se pueden equilibrar debido a que es imposible establecer una de las condiciones de equilibrio. Tómese como ejemplo el circuito de la figura 5-16, donde Z1 y Z4 son elementos inductivos (ángulo de fase positivo), Z2 es una capacitancia pura (ángulo de fase de 90°), y Z3 es una resistencia variable (ángulo de fase cero). La resistencia de R3 que se necesita para obtener el equilibrio del puente se determina aplicando la primera condición de equilibrio (magnitudes) y entonces.

----Imagen.jpg

formula_1.jpg

Con el ajuste de R3 a un valor de 300Ω se satisface la primera condición.
Considérese que la segunda condición de equilibrio (ángulos de fase) presenta la siguiente situación

formula_2.jpg


obviamente formula_3.jpg
la segunda condición no se satisface.
Una ilustración interesante del problema del equilibrio del puente se da en el ejemplo 5-5, donde un mínimo ajuste a una o más de las ramas del puente origina una situación que permite el equilibrio.

EJEMPLO 5-5
Tómese el circuito de la figura 5-17a y determínese si el puente se encuentra en equilibrio; si no, muéstrense dos formas para obtenerlo y especifíquese los valores numéricos para cualquier componente adicional. Considere que la rama 4 del puente es la desconocida y no se puede modificar.

SOLUCION:
La inspección del circuito muestra que la primera condición de equilibrio (magnitudes) se obtiene con facilidad incrementando la resistencia de R3. La segunda requiere que
formula_4.jpg
donde
formula_5.jpg

El equilibrio es imposible con la configuración de la figura 5-l7a ya que la suma de formula_6.jpgserá ligeramente negativa mientras que formula_7.jpgserá cero. El equilibrio se obtiene modificando el circuito de forma que satisfaga la condición del ángulo de fase. Hay básicamente dos métodos para lograr esto: la primera opción es modificar Z1 de manera que el ángulo de fase disminuya a menos de 90° (igual a 04) colocando un resistor en paralelo con el capacitor. Esto resulta en una configuración del puente Maxwell (figura 5-17b). La resistencia de R1, se determina con el procedimiento patrón de la sección 5-6; al usar la admitancia de la rama 1 se puede escribir

formula_8.jpg

Imagen_003.jpg
fugura 5-17. Problema del equilibrio de un puente.

Al sustituir los valores conocidos y resolver para R1, se obtiene

Imagen_005.jpg

R1 = 5000Ω
La adición de R1 altera la primera condición de equilibrio del circuito (la magnitud de Z1 ha cambiado) y la resistencia variable R3 se debe ajustar para compensar este efecto

La segunda opción es modificar el ángulo de fase de la rama 2 o 3 añadiendo un capacitor en serie (figura 5-17c). La ecuación general de equilibrio se escribe de nuevo, ahora con impedancias, y se obtiene
formula_9.jpg
Al sustituir los valores de los componentes y resolver para Xc,
formula_10.jpg
En este caso también la magnitud de Z3 se ha incrementado, así que la primera condición de equilibrio ha cambiado. Un pequeño reajuste en R3 es necesario para restablecer el balance.




Puente Wien


contenido.....
En electrónica un oscilador de puente de Wien es un tipo de oscilador que genera ondas sinusoidales sin necesidad de ninguna señal de entrada. Puede generar un amplio rango de frecuencias. El puente está compuesto de cuatro resistores y dos capacitores. El circuito está basado en un puente originalmente desarrollado por Max Wien en 1891. El circuito moderno está derivado de la tesis final de William Hewlett, para obtener el master en la Universidad de Stanford. Hewlett, junto con David Packard fundaron la empresa Hewlett-Packard. Su primer producto fue el HP 200A, un oscilador de ondas sinusoidales de precisión basado en el puente de Wien. El 200A se convirtió en un instrumento electrónico clásico conocido por su baja distorsión.
La frecuencia de oscilación está dada por:

f = frac{1}{2 pi R C}
f = frac{1}{2 pi R C}


oscilador de puente de wien clasico
oscilador de puente de wien clasico




















analisis de la impedancia de entrada

Si se aplica una tensión directamente en la entrada de un amplificador ideal con realimentación, la corriente de entrada será:
i_{in} = frac{v_{in} - v_{out}}{Z_f}
i_{in} = frac{v_{in} - v_{out}}{Z_f}
Donde vin es la tensión de entrada, vout es la tensión de salida, y Zf es la impedancia de realimentación. Si definimos la ganancia de voltaje como:
A_v = frac{v_{out}}{v_{in}}
A_v = frac{v_{out}}{v_{in}}
Y la admitancia de entrada se define como:
Y_i = frac{i_{in}}{v_{in}}
Y_i = frac{i_{in}}{v_{in}}
La admitancia de entrada puede ser redefinida como:
Y_i = frac{1-A_v}{Z_f}
Y_i = frac{1-A_v}{Z_f}
Para el puente de Wien, Zf está dada por:
Z_f = R + frac{1}{j omega C}
Z_f = R + frac{1}{j omega C}
Substituyendo y resolviendo:
Y_i = frac{left ( 1 - A_v right ) left (omega^2 C^2 R  +  j omega C right) }{1 + left (omega C R right ) ^ 2}
Y_i = frac{left ( 1 - A_v right ) left (omega^2 C^2 R + j omega C right) }{1 + left (omega C R right ) ^ 2}
Si Av es mayor a 1, la admitancia de entrada es una resistencia negativa (NDR) en paralelo con una inductancia. La inductancia es:
L_{in} = frac{omega^2 C^2 R^2+1}{omega^2 C^2 left (A_v-1 right)}
L_{in} = frac{omega^2 C^2 R^2+1}{omega^2 C^2 left (A_v-1 right)}
Si se coloca un capacitor con el mismo valor de C en paralelo con la entrada, el circuito tiene una resonancia natural a:
omega = frac{1}{sqrt {L_{in} C}}
omega = frac{1}{sqrt {L_{in} C}}
Substituyendo y resolviendo para la inductancia:
L_{in} = frac{R^2 C}{A_v - 2}
L_{in} = frac{R^2 C}{A_v - 2}
Si necesita un Av con un valor de 3:
Lin = R2C
Substituyendo:
omega = frac{1}{R C}
omega = frac{1}{R C}
O también:
f = frac{1}{2 pi R C}
f = frac{1}{2 pi R C}
Similarmente, la resistencia de entrada a la frecuencia determinada arriba es:
R_{in} = frac{-2 R}{A_v - 1}
R_{in} = frac{-2 R}{A_v - 1}
Para Av = 3:
Rin = − R
o4.gifo6.gif
El oscilador de puente de Wien, tal como aparece en el esquema básico de la figura 10.3.a, está constituido por un OA en configuración no-inversora de ganancia 1+R2/R1 y una red de realimentación RC cuya función de transferencia es:
Función de transferencia de Oscilador Puente de Wein - Electrónica Unicrom
Función de transferencia de Oscilador Puente de Wein - Electrónica Unicrom

donde
external image impedancia_paralelo_puente_wein.gif
Sustituyendo 10.9 en 10.8 y operando se obtiene
external image sustitucion_Zp_funcion_transferencia.gif
La ganancia de lazo (ßA) vale
Ganancia de lazo en oscilador Puente de Wein - Electrónica Unicrom
Ganancia de lazo en oscilador Puente de Wein - Electrónica Unicrom
a) Esquema básico de oscilador puente de Wein. b) Oscilador puente de Wein con control de amplitud - Electrónica Unicrom
a) Esquema básico de oscilador puente de Wein. b) Oscilador puente de Wein con control de amplitud - Electrónica Unicrom

El criterio de Barkhausen establece las condiciones de oscilación a la frecuencia ƒo:
Condisiones de oscilación. (Criterio de Barkhausen) - Electrónica Unicrom
Condisiones de oscilación. (Criterio de Barkhausen) - Electrónica Unicrom

Para asegurar las condiciones de oscilación es necesario elegir R2/R1 ligeramente superior a 2 para corregir pequeñas variaciones en el circuito. Además, la amplitud de oscilación puede ser determinada y estabilizada utilizando un circuito no-lineal como el que se muestra en la figura 10.3.b. Los diodos D1 y D2 y las resistencias R2 y R3 actúan como limitadores de amplitud de salida.
o6.gif----

Conexión a tierra Wagner




El analisis ha considerardo que el puente de cuatro ramas consiste de impedancia puras, que no hay interacciòn de ninguna forma; pero en la practica existen capacitancias paràsitas entre los diferentes elementos del puente y tierra, y tambien entre las ramas. Estas capacitancias paràsitas estàn en paralelo con las ramas del puente y originan errores, particularmente a altas frecuencias o cuando se miden capacitores pequeños o inductores grandes. Una manera de controlar las capacitancias paràsitas es blindado las ramas y conectando el blindaje a tierra. Estos no elimina las capacitancias pero al menos les da un valor constante, que se puede compensar



img022.jpg

circuito a tierra wagner





Uno de los metodos màs usado para eliminar algunos de los efectos de las capacintancias paràsitas en un circuito puente es la conexiòn a tierra wagner. Este circuito elimina el problema de la capacitancia existente entre las terminales del dectector y tierra. La figura muestra el circuito de un puente de capacitancia, donde C1 y C2 representa las capacitancias paràsitas. El oscilador se separa de su tipica conexiòn a tierra y se puentea por una combinación de la resistencia Rw y Cw se aterriza y a esto se le llama conexión a tierra wagner. El procedimiento para el ajuste inicial del puente es: el dectector se conecta al punto 1 y R1 se ajusta para el ajusta para que haya sonido nulo o minimo en los audifonos. El interruptor se pasa a la posiciòn 2, la cual conecta el detector al punto de tierra wagner. La resistencia Rw se ajusta para que haya sonido minimo. Cuando el interruptor regresa de nuevo a la posiciòn 1, es factible observar, probablemente, cierto desbalance en el puente. Las resistencias R1 y R3 se vuelven a ajustar para una respuesta minima del dectector, y el interruptor se cambia a la posiciòn 2. Se pueden necesitar algunos ajustes de Rw y R1 antes de lograr el equilibrio final en ambas posiciones del interruptor. Cuando se obtiene el acero, los puntos 1 y 2 estàn al mismo potencial, y este es un potencial de tierra. Las capacitancias paràsitas C1 y C2 estàn en cortocircuito y no tiene efecto en equilibrio normal del puente. Tambièn hay capacitancias de los puntos Cy D a tierra , pero la adiciòn del punto de tierra wagner las elimenas del circuito del detector, puesto que la corriente a travès de estas capacitancias pasarà por la conexiòn de tierra wagner.

L conexiòn a tierra wagner no elimina las capacitancias de las ramas del puente y èstas afectan la exactitud de las mediciones. El concepto de la tierra wagner tambien se puede aplicar a otros puentes, siempre y cuando se tome en cuenta que las ramas aterrizadas duplican la impedancia del par de ramas a travès de las cuales se conectan. Puesto que la adiciòn de la conexiòn a tierra wagner no afecta las condiciones de equilibrio, el procedimiento de mediciòn permanece sin cambio.

Los conceptos de tierra y masa son usados en los campos de la //electricidad// y //electrónica//.
El término "tierra", como su nombre indica, se refiere al //potencial// de la superficie de la //Tierra//.
El símbolo de la tierra en el diagrama de un circuito es:

Para hacer la conexión de este potencial de tierra a un //circuito eléctrico// se usa un electrodo de tierra, que puede ser algo tan simple como una barra metálica (usualmente de //cobre//) anclada el suelo, a veces humedecida para una mejor conducción.
Es un concepto vinculado a la seguridad de las personas, porque éstas se hallan a su mismo potencial por estar pisando el suelo. Si cualquier aparato está a ese mismo potencial no habrá diferencia entre el aparato y la persona, por lo que no habrá descarga eléctrica peligrosa.
Por último hay que decir que el potencial de la tierra no siempre se puede considerar constante, especialmente en el caso de caída de //rayos//. Por ejemplo si cae un rayo, a una distancia de 1 //kilómetro// del lugar en que cae, la diferencia de potencial entre dos puntos separados por 10 //metros// será de más de 150 //V// en ese instante.

Masa
La definición clásica de masa (en inglés de EEUU ground de donde viene la abreviación GND, earth en inglés del UK) es un punto que servirá como referencia de tensiones en un circuito (0 voltios). El problema de la anterior definición es que, en la práctica, esta tensión varía de un punto a otro, es decir, debido a la resistencia de los //cables// y a la //corriente// que pasa por ellos, habrá una diferencia de tensión entre un punto y otro cualquiera de un mismo cable.
Una definición más útil es que masa es la referencia de un conductor que es usado como retorno común de las corrientes.
La masa y la tierra en un circuito no tienen porque tener la misma tensión. Incluso la forma de onda de la masa respecto a la tierra puede ser variable, por ejemplo en un convertidor Buck.
El símbolo de la masa en un circuito es el siguiente (también es aceptable sin el rayado) :

Historia
En los sistemas de //telégrafos// de principios del //siglo XIX// se usaban dos o más cables para llevar la señal y el retorno de las corrientes. Por aquel entonces se descubrió (probablemente el científico alemán Carl August Steinheil) que la tierra podría ser usada como un camino de retorno para completar un circuito cerrado, de esta forma el cable de retorno era innecesario.
Sin embargo, había problemas con este sistema, ejemplificado por la línea de telégrafo transcontinental construida en //1861// por la Western Union Company entre //San José// (//Missouri//) y //Sacramento (California)//. Con clima seco, la conexión de tierra a menudo desarrollaba una alta resistencia, esto requería que vertiera agua sobre las barras que hacían de conexión para que el sistema funcionara.
Más adelante, cuando la //telefonía// comenzó a sustituir a la telegrafía, se encontró que las corrientes que inducían en la tierra otros aparatos, los ferrocarriles y los relámpagos causaban una //interferencia// inaceptable, por lo que el sistema de dos hilos fue reintroducido


integrantes:
jose diaz
jhonatan escobar

reseña biblografica
itt staff, reference data for radio engineers, 7a. ediciòn, capitulo 12. indianapolis, ind: howard w. sams & company, inc, 1985.

Maloney, timothy, electrical circuits: principles and aplications, capitulo 6. englewood cliffs, N.J, prentice-hall, inc, 1984



Transductores


Transductor

Un transductor es un dispositivo que convierte una señal de un tipo de energía en otra. La base es sencilla, se puede obtener la misma información de cualquier secuencia similar de oscilaciones, ya sean ondas sonoras (aire vibrando), vibraciones mecánicas de un sólido, corrientes y voltajes alternos en circuitos eléctricos, vibraciones de ondas electromagnéticas radiadas en el espacio en forma de ondas de radio o las marcas permanentes grabadas en un disco o una cinta magnética.

Los dispositivos que convierten el valor de una variable controlada en una señal eléctrica son llamados Transductores eléctricos. Se han inventado transductores eléctricos para medir prácticamente posición, velocidad, aceleración, fuerza, potencia, presión, razón de flujo, temperatura, intensidad de la luz y humedad.

El potenciómetro es el transductor eléctrico más común. Pueden ser usados solos, o pueden conectarse a un sensor mecánico para convertir un movimiento mecánico en una variación eléctrica. Un potenciómetro consiste en un elemento resistivo y un contacto móvil que puede posicionarse en cualquier lugar a lo largo del elemento. Este contacto móvil es llamado derivación, cursor y deslizador.
La construcción física de la mayoría de los potenciómetros es circular y abarca un ángulo de unos 300°, La posición del cursor se ajusta entonces girando el eje al que está sujeto el cursor. El eje puede girarse a mano o por medio de un destornillador, dependiendo de si tiene en su extremo una perilla o ranura para destornillador.



Tipos de transductores



Transductor electro acústico

Es un transductor que transforma electricidad en sonido o viceversa.
Por ejemplo.

· Un micrófono es un transductor electro acústico que convierte la energía acústica (vibraciones sonoras:
oscilaciones en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje).

Imagen 1
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Transductor electromagnético


Un transductor electromagnético es un transductor que transforma electricidad en energía magnética o viceversa.

· Por ejemplo, un electroimán es un dispositivo que convierte la electricidad en magnetismo o viceversa (flujo magnético en electricidad).


Imagen 2
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Transductor electromecánico

El transductor electromecánico es un tipo de transductor que transforma electricidad en energía mecánica o viceversa.

Transductor electrostático

Un transductor electrostático consiste en una membrana, normalmente mylar metalizado, cargada eléctricamente que hace la función de diafragma y que se mueve por la fuerza electrostática que se produce al variar la carga de dos placas entre las que se encuentra.


Transductor fotoeléctrico

El transductor fotoeléctrico es un tipo de transductor que transforma luz en energía eléctrica o viceversa, por ejemplo es una cámara fotográfica digital.


Transductor magnetoestrictivo

Los transductores magnetoestrictivos son todos aquellos que basan su funcionamiento en el fenómeno de la magnetoestricción. Éste es un fenómeno reversible que se basa en el acoplamiento de fuerzas mecánicas y magnéticas, de manera que un material de éste tipo ante la presencia de un campo magnético sufre ciertas modificaciones en su estructura interna, lo que produce pequeños cambios en sus dimensiones físicas. También una deformación de dicho material produce una variación de la inducción magnética.

Transductor piezoeléctrico

Son transductores piezoelétricos aquellos que basan su funcionamiento en el fenómeno de la piezoelectricidad. Para su fabricación se utilizan materiales cerámicos como el Titano de Bario, aunque en un principio se usaban el Cuarzo o la Sal de Rochelle.
Mediante el efecto piezoelétrico directo a través de una fuerza externa se logra un desplazamiento de cargas lo que induce una corriente de desplazamiento y ésta un campo eléctrico. Éste es el fundamento de, por ejemplo, los micrófonos piezoeléctricos. Mientras que los altavoces piezoeléctricos aprovechan el efecto piezoeléctrico inverso, mediante el cual a través de un campo eléctrico (DDP externo) se produce una deformación mecánica, que convenientemente aprovechada, puede llegar a emitirse sonidos.


Transductores térmicos


Termopares, termistores y termómetros de resistencia son todos los tipos de transductores térmicos. Que cambian su resistencia en proporción a su temperatura, pero esta relación es diferente para cada sonda, y el medidor debe ser calibrado para el tipo de sonda que se utilice. Térmica transductores se utilizan en prácticamente todos los dispositivos que mide la temperatura por vía electrónica.


Transductores químicos


Acidez y alcalinidad se miden utilizando un pH-metro y un electrodo de ión-sensibles. El electrodo es un complejo dispositivo que consta de muchas partes, pero es esencialmente una celda galvánica. La tensión producida por el electrodo depende de la concentración de los iones de hidrógeno en un líquido que lo rodea. El metro está a sólo un voltímetro modificado que convierte la tensión producida por el electrodo de pH en un número. El medidor debe tener una muy alta impedancia porque el electrodo tiene una resistencia muy alta.

Imagen 3
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Transductor de flujo de calor.

imagen 4
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Transductor de potencia eléctrica.

Integrantes:

Moises Farias C.I 19.014.588
Yessica Dominguez C.I 18.609.328


Video de cómo construir un transductor táctil

http://www.youtube.com/watch?v=DIBDeC3G3_4


Referencias bibliograficas

http://es.wikipedia.org/wiki/Transductor
http://www.ehu.es/acustica/espanol/electricidad/transes/transes.html
http://apuntes.rincondelvago.com/transductores-electricos_1.html
http://html.rincondelvago.com/transductores-electricos_1.html

Transformadores de Medida




TRANSFORMADORES DE MEDIDA:
Se denomina transformador a una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
También se puede decir que Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.
Entre los transformadores con fines especiales, los más importantes son los transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y relees protectores en circuitos de alta tensión o de elevada corriente. Los transformadores de medida aíslan los circuitos de medida o de relees, permitiendo una mayor normalización en la construcción de contadores, instrumentos y relees.
Los transformadores de medida traducen las intensidades y tensiones de las líneas de A.T. a valores medibles por contadores y protecciones. Sólo así puede disponerse de más de 400.000 unidades instaladas, hasta 765 Kv. Los Transformadores de Medida con aislamiento seco están diseñados para reducir intensidades o tensiones a valores manejables y proporcionales a las primarias originales.


TRANSFORMADORES: Transformadores de medidas
de alta tensión:
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Referencia bibliograficas:

Integrantes:
  • Noguera Wilmer C.I 19.763.054
  • Cañizalez Yoel C.I 18.609.330
Ing.Electrica Diurno
Seccion: 501