Laboratorio e Crcuitos 5

LABORATORIO N° 5 PUENTE DE WHEATSTONE

CURSO:

TALLER DE CIRCUITOS ELECTRICOS 1

PROFESOR: INFORME Nº: TEMA:

5

PUENTE DE WHEATSTONE

INTEGRANTES:

HORA:

De 4.20 a 6.00 PM

Laboratorio de Taller de Ingeniería Eléctrica

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1. INTRODUCCION Existen varios métodos para medir el valor de una resistencia y analizar cuál de ellos es el más indicado para cada resistencia según su orden de magnitud. Ahora bien, el hecho de que según este factor tengamos que escoger un determinado método, se debe a que básicamente todos ellos son métodos de deflexión, y por lo tanto la resistencia interna de los instrumentos utilizados tiene influencia sobre los resultados experimentales obtenidos. Por ejemplo, cuando utilizamos la configuración mostrada en la Figura 1 para medir una resistencia desconocida, el amperímetro indica la corriente que circula por Rx, pero el voltímetro indica la diferencia de potencial en Rx más la existente entre los extremos del amperímetro (la cual depende de su resistencia interna). Sin embargo, cuando utilizamos el circuito presentado en la Figura 2, el voltímetro indica la diferencia de potencial entre los extremos de Rx, pero el amperímetro marca la corriente que circula por Rx más la que circula por el voltímetro (la cual depende del valor de su resistencia interna).

Por lo tanto ambos métodos tienen limitaciones intrínsecas en lo que respecta a la exactitud que puede obtenerse al realizar la medición. Si queremos una exactitud mayor que las que nos pueden ofrecer dichos métodos, es necesario que utilicemos otros, basados en la detección de cero, en lugar de hacerlo en la deflexión de un instrumento. Uno de los procedimientos más utilizados para medir resistencias con gran exactitud es el puente de Wheatstone, tema de análisis de esta experiencia.

2. OBJETIVOS Laboratorio de Taller de Ingeniería Eléctrica

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o Mediante esta experiencia, se pretende que el alumno reconozca y le dé importancia a los Puentes Wheatstone, ampliamente utilizado en la carrera profesional (alarmas, sensores, otros). o Realizar las medidas de tensión, corriente y potencia correspondientes a cada circuito realizando un uso correcto del multímetro. o Obtener un mejor manejo de los instrumentos utilizados en el laboratorio o Tener muy clara la teoría para medir la corriente y tensión, en otro caso realizar las mediciones con referencia a los circuitos Wheatstone

3. MARCO TEORICO El puente de hilo o Wheatstone es un instrumento de gran precisión que puede operar una corriente continua o alterna y permite la medida tanto de resistencias óhmicas como de sus equivalentes en circuitos de corriente alterna en los que existen otros elementos como bobinas o condensadores (impedancias). Muchos instrumentos llevan un puente de Wheatstone incorporado, como por ejemplo medidores de presión (manómetros) en tecnologías de vacío, circuitos resonantes (LCR) para detectar fenómenos como la resonancia pragmática etc. Para determinar el valor de una resistencia eléctrica bastaría con colocar entre sus extremos una diferencia potencial (V) y medir la intensidad que pasa por ella (I) pues de acuerdo con la ley de Ohm R=V/I. Sin embargo a menudo la resistencia de un conductor no se mantiene constante variando, por ejemplo con la temperatura y su medida precisa no es tan fácil. Evidentemente, la sensibilidad del puente de Wheatstone depende de los elementos que lo componen pero es fácil que permita apreciar valores de resistencias como decimas de ohmio. El circuito inicialmente descrito en 1833 por Samuel Hunter Christie (1784 – 1865). No obstante fue el Sr. Charles Wheatstone quien le dio Laboratorio de Taller de Ingeniería Eléctrica

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muchos usos cuando lo descubrió en 1843. Como resultado este circuito lleva su nombre. Es el circuito más sensible que existe para medir una resistencia. La siguiente figura esquematiza un puente de Wheatstone tradicional. El puente tiene cuatro ramas resistivas junto con una fuente de fem (una batería) y un detector de cero, generalmente un galvanómetro u otro medidor sensible a la corriente.

En el diagrama, una resistencia cono0cida Rx se equilibra con los tres resistores conocidos (R1 R2 R3). Normalmente cuando se cierra el interruptor el galvanómetro indica una corriente entre los puntos B y D. En estas condiciones se dice que el puente está equilibrado y que los puntos B y D deben estar al mismo potencial. V B = VD Por la consiguiente la caída de potencial A a B debe ser igual a la caída de potencial de A a D. VAB = VAD En forma similar VBC = VDC La corriente I que proviene de la fuente de fem se divide en el punto A, enviando la corriente I1 por el ramal ABC y la corriente I2 por el ramal ADC. Aplicando la Ley de Ohm a las ecuaciones VAB = VAD , VBC = VDC. Se obtienen las relaciones I1R3 = I2R1 y I1RX = I2R2 Dividiendo la segunda ecuación por la primera y despejando RX’ tenemos

4. MATERIALES Y EQUIPOS  Fuente de poder DC  Protoboard

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 Multímetro digital  6 resistencias  1 potenciómetro  1 diodo led  Cables conectores

5. PROCEDIMIENTO  Armamos el circuito N° 1



Medimos las resistencias ,voltaje, intensidad y hallamos la potencia de cada elemento ,Llenando así la tabla adjunta ELEMENTOS

RESISTENCIA(KΩ)

VOLTAJE (V)

INTENSIDAD(mA)

POTENCIA (mW)

R1

2.20

3.14

1.425

4.470

Laboratorio de Taller de Ingeniería Eléctrica

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R2

10.00

8.31

0.831

6.906

R3

2.00

1.33

0.663

0.878

R4

4.70

2.89

0.615

1.776

R5

3.30

0.000035

0.0000106

0.000000000371

P

0.94

1.12

1.187

1.329

E1



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Con ayuda del software Multisim de Workbeach simulamos el circuito y así hallamos las resistencias, voltaje, intensidad y potencia de cada elemento. Luego hallamos el porcentaje de error en las medidas de los voltajes y la intensidad.

ELEMENTOS

RESISTENCIA(KΩ)

VOLTAJE (V)

INTENSIDAD(mA)

POTENCIA (mW)

R1

2.20

4.374

1.988

8.696

R2

10.00

6.354

0.635

4.037

R3

2.00

1.272

0.636

0.809

Laboratorio de Taller de Ingeniería Eléctrica

6

R4

4.70

6.354

1.352

8.590

R5

3.30

0.000025

0.00000758

0.000000000189

P

0.94

1.272

1.348

1.715

E1

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Hallaremos el porcentaje de error mencionado

|

|

PORCENTAJE DE ERROR DEL VOLTAJE

:

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:

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:

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|

:

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|

:

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:

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| |

Si hallamos el porcentaje de error de la intensidad nos resultara igual a la que hallamos en el voltaje. PORCENTAJE DE ERROR DE LA POTENCIA

:

:

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:

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:

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:

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:

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 Armar el circuito N° 2

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

Medimos las resistencias ,voltaje, intensidad y hallamos la potencia de cada elemento ,Llenando así la tabla adjunta

ELEMENTOS

RESISTENCIA(KΩ)

VOLTAJE (V)

INTENSIDAD(mA)

POTENCIA (mW)

R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 P E1 E2

1 4.7 6.8 5.6 3.3 4.7 2 8.1

0.0000350 2.78 2.82 1.44 0.02 0.01 0.02 2.38 12 10

0.000035 0.5915 0.4147 0.2571 0.0067 0.0021 0.0110 0.2938

0.00000000123 1.6443 1.169 0.37 0.000147 0.000021 0.000242 0.699

Con ayuda del software Multisim de Workbeach simulamos el circuito y así hallamos las resistencias, voltaje, intensidad y potencia de cada elemento. Luego hallamos el porcentaje de error en las medidas de los voltajes y la intensidad y potencia. Laboratorio de Taller de Ingeniería Eléctrica

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ELEMENTOS

RESISTENCIA(KΩ)

VOLTAJE (V)

INTENSIDAD(mA)

POTENCIA (mW)

R0

1

0.0000723

0.0000723

0.00000000523

R1

4.7

10.033

2.1347

21.42

R2

6.8

10.033

1.4754

14.80

R3

5.6

11.967

2.1370

25.57

R4

3.3

0.017

0.0052

0.000088

R5

4.7

0.016

0.0034

0.000054

R6

2

0.017

0.0085

0.000145

P

8.1

11.967

1.4774

17.68

E1

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E2

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Hallaremos el porcentaje de error mencionado

|

|

PORCENTAJE DE ERROR DEL VOLTAJE

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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|

Si hallamos el porcentaje de error de la intensidad nos resultara igual a la que hallamos en el voltaje. PORCENTAJE DE ERROR DE LA POTENCIA

:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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 Armar el circuito N° 3

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

Medimos las resistencias ,voltaje, intensidad y hallamos la potencia de cada elemento ,Llenando así la tabla adjunta

ELEMENTOS

RESISTENCIA(KΩ)

VOLTAJE (V)

INTENSIDAD(mA)

POTENCIA (mW)

R1 R2 R3 R4 R5 LED P E1

2.00 2.00 3.30 4.70 2.00 0.1175 1.40

0.01 2.00 4.70 4.75 5.17 0.00000050 2.00 12

0.005 1.000 1.424 1.011 2.585 0.00000426 1.424

0.000 2.000 6.694 4.8005319 13.3644500 0.00000000000213 2.849

Con ayuda del software Multisim de Workbeach simulamos el circuito y así hallamos las resistencias, voltaje, intensidad y potencia de cada elemento. Luego hallamos el porcentaje de error en las medidas de los voltajes y la intensidad y potencia.

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ELEMENTOS

RESISTENCIA(KΩ)

VOLTAJE (V)

INTENSIDAD(mA)

POTENCIA (mW)

R1

2.00

0.00

0.000

0.000

R2

2.00

2.08

1.039

2.159

R3

3.30

4.88

1.480

7.225

R4

4.70

4.88

1.039

5.0731253

R5

2.00

5.04

2.518

12.6806480

LED

0.1175

0.000000888

0.00000756

0.000000000006713

P

1.40

2.08

1.480

3.075

E1

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Laboratorio de Taller de Ingeniería Eléctrica

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Hallaremos el porcentaje de error mencionado

|

|

PORCENTAJE DE ERROR DEL VOLTAJE

:

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:

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:

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|

:

|

|

:

|

|

: :

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Si hallamos el porcentaje de error de la intensidad nos resultara igual a la que hallamos en el voltaje. PORCENTAJE DE ERROR DE LA POTENCIA

:

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:

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:

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:

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:

| :

:

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5. CUESTIONARIO  Adjunte un diagrama de un proyecto de una alarma (contraincendios) , donde este presente un puente wheatstone

Acá podemos observar unos circuitos de alarmas donde se aplica el puente wheastone.

 Recurra a internet y obtenga un listado de sensores que trabajan con el puente weatstone CÉLULA DE CARGA •Piezas metálicas para medir Peso (Fuerza) y presión. • Están basadas en puentes de galgas pegadas a la pieza cuyos terminales son accesibles para poder excitar y medir el desequilibrio del puente. • Detectan cambios entorno a 500 – 2000 με • Usados en el pesaje de tanques, silos y grandes pesos industriales. Desde varios kilos a varias toneladas. Medidas de fuerza, como la ejercida por la ventanilla de un automóvil al cerrarse.

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Los fabricantes especifican la sensibilidad de una forma indirecta que no es la habitual. Suelen indicar la sensibilidad del puente que contienen en función de la tensión de alimentación: Sensibilidad especificada= (Tensión salida fondo escala/Tensión alimentación puente) (mV/V).

Variando la alimentación dentro del rango permitido por el fabricante podemos acondicionar la salida del puente al rango dinámico de entrada del amplificador al que conectemos la célula.

Observar que las resistencias R4 y R3 están intercambiadas respecto a la nomenclatura usada en el puente al principio del tema

Otros sensores que trabajan con Puente Wheastone:    

Circuitos Puentes de 3 Hilos Sensores resistivos. Sensores Capacitivos. Convertidores resistencia periodo.

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6. OBSERVACIONES 

Realizar el montaje adecuado del esquema para buen funcionamiento de la experiencia.



Conectar adecuadamente los equipos de medición para una correcta toma de datos.



Al realizar el montaje en el protoboard tener en cuenta la configuración interna para una correcta colocación de los dispositivos electrónicos.



En los datos hallados con el software Multisim de Workbeach los resultados son casi exactos con los valores teóricos.



Regular el potenciómetro para lograr una buena medición y presentación del puente a realizar.

7. CONCLUSIONES  Se concluyó que la facilidad que nos da un circuito como el Puente de Hilo para calcular resistencias. También notamos que los valores representativos de las resistencias calculadas son muy aproximados a los valores medidos de las mismas, verificando el teorema del valor medio se logra afirmar que se comete un mínimo error cuando los cálculos son efectuados en la mitad del hilo (L / 2). Por último pudimos calcular la resistividad del alambre con simpleza, ya que sólo necesitamos el valor de Rx ya que los otros factores que influyen en el cálculo de la misma son datos constantes.  Cuando se comparan los datos teóricos y los prácticos no es mucha la diferencia que hay con el resultado que arroja el multímetro y el que arrojan los resultados matemáticos como los son diferencias de décimas.  El funcionamiento correcto de multímetro se basó en las normas que dicen que hay que poner un voltaje mayor al que se va a medir para no ocasionar daños en el multímetro  Comprender las definiciones de este método es de vital importancia para la comprensión de los diferentes tipos de problema con los cuales nosotros nos podemos encontrar y de este modo formarnos y adquirir muevas destrezas.

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