TRABAJO PRÁCTICO DE MEDICIONES EN TELECOMUNICACIONES

TRABAJO PRÁCTICO DE MEDICIONES EN TELECOMUNICACIONES - Investigar sobre formas y factores de la medición de inductancia y sus equipos de medición.

1. INDUCTANCIA.En un Inductor o bobina, se denomina inductancia, magnético, y la intensidad de corriente eléctrica, eléctrica , I :

L,

a la relación entre el flujo

El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente I  exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas. Esta definición es de poca utilidad porque es difícil medir el flujo abrazado por un conductor. En cambio se pueden medir las variaciones del flujo y eso sólo a través del voltaje V  inducido en el conductor por la variación del flujo. Con ello llegamos a una definición de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que se pueden medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensión:

El signo de la tensión y de la corriente son los siguientes: si la corriente que entra por la extremidad A del conductor, y que va hacia la otra extremidad, aumenta, la extremidad A es positiva con respecto a la opuesta. Esta frase también puede escribirse al revés: si la extremidad A es positiva, la corriente que entra por A aumenta con el tiempo. La inductancia siempre es positiva, salvo en ciertos circuitos electrónicos especialmente concebidos para simular inductancias negativas. De acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades, si el flujo se expresa en weber y la intensidad en amperio, el valor de la inductancia vendrá en henrio (H). Los valores de inductancia prácticos van de unos décimos de nH para un conductor de 1 milímetro de largo hasta varias decenas de miles de Henrios para bobinas hechas de miles de vueltas alrededor de núcleos ferro magnéticos. El término "inductancia" fue empleado por primera vez por Oliver Heaviside en febrero de 1886, mientras que el símbolo L se utiliza en honor al f ísico Heinrich Lenz. 2.

FORMAS Y FACTORES.-

Consideraciones de las Medidas de Inductancias Inductores Un inductor es un componente electrónico capaz de almacenar energía como corriente. Cada inductor consiste en una bobina conductiva que se puede enrollar sin un núcleo o alrededor de un material magnético. La permeabilidad del material del núcleo es la medida de la intensidad del campo magnético que se le puede inducir. Las propiedades eléctricas de los núcleos muestran variabilidad con factores tales como temperatura, 

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frecuencia y corriente entre otros. Esta variabilidad y la construcción mecánica del inductor crean un dispositivo no ideal. Los núcleos de aire requieren muchas más vueltas en la bobina para lograr valores altos de inductancia. Por lo tanto, los núcleos de aire por lo general son imprácticos para aplicaciones, debido a su tamaño y peso grandes. También, los núcleos de aire generalmente tienen una capacitancia de devanado grande y una resistencia en serie con un valor de inductancia alto. No todos los elementos parásitos afectan el valor del inductor, pero algunos elementos parásitos son más prominentes que otros, dependiendo de la construcción de la bobina, la geometría del inductor, el calibre del alambre y las características del núcleo. El valor del inductor y la magnitud de cada tipo de elemento parásito en relación a otros tipos de elementos parásitos determinan la respuesta en frecuencia. La geometría de algunos componentes puede incrementar la sensibilidad de los componentes a factores externos, y esta sensibilidad incrementada puede afectar el valor del inductor. Los inductores solenoides son más sensibles a los materiales metálicos que están en la proximidad debido a que tales materiales modifican el campo magnético. Los inductores toroidales mantienen el flujo adentro del núcleo y son menos sensibles a conductores externos en las proximidades. Consulte la Figura 7 para ver el flujo asociado con estos tipos de inductores:

Tipos de Flujos de Inductor  Inductancia Rango 10 uH 100 uH 1 mH 10 mH 100 mH 1H 5H

Fundamental

Tercer Armónico

Frecuencia

Corriente

Frecuencia

Corriente

10 kHz

1 mA

30 kHz

330 µA

Señal de Prueba Efectiva Frecuencia Corriente 30 kHz

1 kHz 1 mA 3 kHz 330 µA 3 kHz 1 kHz 10 µA 3 kHz 3.3 µA 3 kHz 91 Hz 100 µA 273 Hz 33 µA 273 Hz 91 Hz 10 µA 273 Hz 3.3 µA 273 Hz 91 Hz 1 µA 273 Hz 0.33 µA 273 Hz La Frecuencia y el Nivel de la Señal de Prueba y los Tonos Extraídos

330 µA 330 µA 3.3 µA 33 µA 3.3 µA 0.33 µA

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Dieléctricos con Buenas Características de Frecuencia Teflón Mica Polipropileno Policarbonato Cerámica C0G

Dieléctricos con Malas Características de Frecuencia Óxido de Tantalio Óxido de Aluminio Cerámica Y5U

Ejemplos de Dieléctricos con Buenas y Malas Características de Frecuencia

Debido a la cantidad de corriente de magnetización, usted puede ver un incremento en sensibilidad a cambios de frecuencia y otros factores de dependencia en inductores con núcleos de mayores dimensiones, tales como aquellos utilizados en transformadores e inductores de potencia. FORMAS.Puente de Wheatstone Las mediciones más precisas de la resistencia se obtienen con un circuito llamado puente de Wheatstone, en honor del físico británico Charles Wheatstone. Este circuito consiste en tres resistencias conocidas y una resistencia desconocida, conectadas entre sí en forma de diamante. Se aplica una corriente continua a través de dos puntos opuestos del diamante y se conecta un galvanómetro a los otros dos puntos. Cuando todas las resistencias se nivelan, las corrientes que fluyen por los dos brazos del circuito se igualan, lo que elimina el flujo de corriente por el galvanómetro. Variando el valor de una de las resistencias conocidas, el puente puede ajustarse a cualquier valor de la resistencia desconocida, que se calcula a partir los valores de las otras resistencias. Se utilizan puentes de este tipo para medir la inductancia y la capacitancia de los componentes de circuitos. Para ello se sustituyen las resistencias por inductancias y capacitancias conocidas. Los puentes de este tipo suelen denominarse puentes de corriente alterna, porque se utilizan fuentes de corriente alterna en lugar de corriente continua. A menudo los puentes se nivelan con un timbre en lugar de un galvanómetro, que cuando el puente no está nivelado, emite un sonido que corresponde a la frecuencia de la fuente de corriente alterna; cuando se ha nivelado no se escucha ningún tono. FACTORES.¿Qué factores intervienen en un proceso de medición? Los errores sistemáticos son: 1: defectos en el instrumento de medición 2: mala calibración o instrumento usado. 3: error de escala. Los errores circunstanciales (estocásticos o aleatorios) son: Variaciones en el ambiente de:  presión  humedad  temperatura 4



Fuente(s):

EFECTOS DE TEMPERATURA La temperatura puede tener un gran impacto en la impedancia del dispositivo bajo prueba. Generalmente, los capacitores tienen coeficientes de temperatura grandes (con variación de 5 a 80 por ciento sobre el rango completo de temperatura, dependiendo del capacitor  utilizado) excepto por los capacitores de cerámica C0G, los cuales pueden presentar sólo una variación de 0.003%/°C. Los inductores, especialmente aquellos que no tienen núcleo de aire, pueden variar bastante con la temperatura. Variaciones en el ambiente y la temperatura del dispositivo bajo prueba (debido al manejo, por ejemplo) puede introducir  errores en la medida. La temperatura de ambientes controlados cambia para reducir  errores. 

CABLEADO Para reducir las variaciones en los elementos parásitos de un sistema, NI recomienda utilizar cable coaxial o par trenzado blindado, con el blindaje utilizado como el camino de regreso de la corriente y conectado a la entrada baja (LO) del DMM. Esta configuración hace que la compensación de circuito ABIERTO/en CORTO sea más práctica y ayude a reducir la introducción de ruido. Para probar manualmente partes de montaje superficial, se pueden utilizar un par de pinzas. El NI 4072 puede compensar la impedancia introducida por el equipo involucrado en las pruebas. Consulte la sección de Compensación de Circuito en ABIERTO/en CORTO a continuación para obtener más información al respecto. Reduzca las variaciones mecánicas (por ejemplo, mover o flexionar cables, o cambiar el equipo involucrado en las pruebas) entre dos medidas consecutivas para mantener la repetitividad. Utilice un cable de alta calidad, tal como el Belden 83317, disponible en belden.com. NI recomienda cables con asilamiento de teflón, polipropileno o polietileno. Para más información sobre requisitos de cables, consulte la sección de Interconexiones y Cables. Se ha logrado muy buen rendimiento utilizando hasta 25 pies del cable Belden 83317 en medidas de capacitancias e inductancias al utilizar la compensación de circuito en ABIERTO/en CORTO antes de realizar la medida. 

3. EQUIPOS DE MEDICIÓN.NI PXI-4072 FlexDMM y Medidor LCR Multímetro Digital (DMM) PXI de 6½ Dígitos y Medidor LCR Esta guía ofrece recomendaciones y técnicas para utilizar un multímetro digital (DMM) de National Instruments para construir el sistema de medición más preciso posible. Aprenda cómo el NI 4072 puede funcionar como un DMM de 6½ dígitos; como un digitalizador de alto voltaje completamente aislado capaz de adquirir formas de onda a velocidades de muestreo de hasta 1.8 MS/s a ±300 V de entrada; y como un medidor LCR que mide inductancia y capacitancia. Esta sección de la guía 5

cubre estos temas a continuación. Para obtener más información regrese a la Guía Completa sobre Medidas de Multímetros Digitales. INTRODUCCIÓN DE RUIDO Para minimizar la introducción de ruido, mantenga los cables, el dispositivo bajo prueba y el equipo involucrado lejos de cualquier fuente de ruido electromagnético, por ejemplo motora, transformadora y tubos de rayos catódicos. Evite fuentes de frecuencia alrededor  de 91 Hz, 1 kHz, 10 kHz y los armónicos respectivos porque estas frecuencias son las frecuencias de corrientes de excitación utilizadas por el NI 4072. Utilice cable blindado (se recomiendan conectores BNC y cable coaxial) para cableado y para conectar el conductor  externo a la entrada LO del DMM. 

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Medidas de voltaje y corriente hasta ±300 VDC y ±1 ADC Rangos de medida superior -- 6½ dígitos a 100 S/s, 5½ dígitos a 3 kS/s Resolución flexible de 10 a 23 bits Adquisición de forma de onda aislada y de alto voltaje de 1.8 MS/s 20 funciones de medida integradas Capacidad de medidas de precisión de inductancia y capacitancia MEDIDOR DE LCR MASTECH MS5300 ESPECIFICACIONES DEL MEDIDOR DE LCR MS5300

Resistencia

600/6k/60k/600k/6M±1.0%, 60M±1.5% Inductancia 600H±2.5%; 6m/60m/600mH±1.5%; 6H:4H ±5.0%; 60H:40H Unspecified Capacitancia 6nF±2.0%, 60n/600n/6F±1.0%, 60/600/6mF±1.5% Potencia 6 × 1.5V (AAA Type) Dimensiones 200mm × 100mm × 40mm

   

Construido de acuerdo con estandares internacionales de seguridad IEC1010-1 Con ayuda de la interface RS232C los datos recibidos pueden ser transmitidos al PC Base cómoda para posicionamiento lexible del dispositivo durante el trabajo El dispositivo se apaga automáticamente después de un cierto tiempo al terminar  la última operación

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ANALIZADOR DE INDUCTANCIA PCE-UT 603 Analizador para la medición de capacidad, de inductancia y de resistencia en un sólo aparato / de fácil manejo / test de transistores / prueba de diodos / prueba de continuidad Este analizador de inductancia PCE-UT 603 es un aparato ideal cuando desee determinar  de forma rápida y sencilla la capacidad, la inductancia o la resistencia en componentes. Mediante las pinzas de cocodrilo puede conectar el analizador de inductancia a condensadores, bobinas y resistencia. Las piezas pequeñas pueden se introducidas directamente en un conector del analizador de inductancia. Esto le permite obtener una precisión óptima, pues no existen factores que puedan alterar la medida. Los valores de medición se pueden leer fácilmente desde casi cualquier ángulo de en la gran pantalla LCD del analizador de inductancia. Este analizador de inductancia le ofrece también un test de transistores, con lo que puede analizar la funcionalidad de los transistores. La prueba de continuidad y la prueba de diodos complementan las muchas funciones de este analizador de inductancia. Aquí encontrará otros modelos de analizador de inductancia de que disponemos. - De fácil manejo - Pantalla LCD de 3 1/2 dígitos - Test de transistores - Prueba de continuidad - Un conector facilita la comprobación de bcomponentes pequeños - Indicación al superar el rango de medición - Indicación de batería baja L: Inductancia - (inductive) C: Capacidad - (capacity) R: Resistencia - (resistor) Especificaciones técnicas Magnitud Rango de medición Resistencia 200,0 2,000 k 20,00 200,0 k 2,000 M 20,00 M Prueba de diodos aprox. 5,8 V Medición de inductancia 2,000 mH 20,00 mH 200,0 mH 2,000 H 20,00 H Cuota de medición 0,5 s

Resolución 0,1 1 10 100 1k 10 k 1 mV 0,001 mH 0,01 mH 0,1 mH 0,001 H 0,01 H

Precisión ±(0,8 % + 3 dígitos) ±(0,8 % + 1 dígito)

±[2 % (rdg - 12) + 5]

±(2 % + 8 dígitos)

±(5 % + 5 dígitos) ±(5 % + 15 dígitos)

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Pantalla 3 1/2 dígitos, pantalla LCD de 61 x 32 mm   Alimentación batería de 9 V Dimensiones 172 x 83 x 38 mm Peso 312 g Imágenes de uso del analizador de inductancia

El analizador de inductancia efectuando una medición de capacidad

Un conector permite al analizador de inductancia una comprobación cómoda de pequeñas piezas

4. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.o o o o

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http://es.wikipedia.org/wiki/Inductancia http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/8478 http://www.monografias.com/trabajos/medielectricos/medielectricos.shtml http://gsmserver.es/shop/equipment/measuring_equipment/rcl_meters/mastech_m s5300_autorange_lcr_meter.php http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-deelectricidad/analizador-inductancia-pce-ut603.htm

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