PRACTICA 6 INSTRUMENTOS Y NORMAS EN EL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

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PRÁCTICA 6
INSTRUMENTOS Y NORMAS EN EL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA.
OBJETIVO.
El alumno conocerá o reafirmará prácticamente sus conocimientos y habilidades en el uso y manejo de las fuentes de energía e instrumentos de medición del laboratorio de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, así como las normas de seguridad que deberá cumplir.
MATERIAL Y EQUIPO
1 Multímetro Digital (debe incluir las funciones de medir el parámetro de corriente y voltaje en modo de corriente alterna y directa o continua).
2 Cautín tipo lápiz de 127 volts a 40 watts o mayor punta delgada. 
Resistores (Todos a ¼ o ½ watt 5% de tolerancia):
3	100 ohm
2	220 ohm
2	330 ohms
2	680 ohm
2	1000 ohm; (1KΩ)
2	1200 ohm; (1.2 KΩ) 
2	2200 ohm; (2,2 KΩ)
2	4700 ohm; (4,7 KΩ)
2	10000 ohm; (10 KΩ)
1	Protoboard. (se recomienda el tamaño de 16.5 cm X 5.5 cm)
1	Kit de fuente regulable de 1.25 V a 30 V 1 ampere (imori)
1	Tabla de perfocel de 40 x 40 cm. 
10	Cable caimán-caimán (rojo).
10	Cable caimán-caimán (negro).
10	Cable Banana-banana, (escalables).
10	Cable Banana (escalable)-caimán. 
100 gramos Soldadura 60/40 (estaño-plomo) de 1 mm de diámetro.
01 Pinzas de Electricista
01 Pinzas de Punta
01 Pinzas de Corte Diagonal
01…...Desarmador Plano 
01…...Desarmador de Cruz
Protoboard o Breadboard
INTRODUCCIÓN:
Fuentes de energía en el laboratorio: Estas son parte esencial de todas las prácticas que usted realizará. En esta asignatura sólo se hará uso de las fuentes de Corriente Alterna y Directa Variable. Recuerde que éstas van a ser parte de todos los circuitos que usted construirá y, guardadas las proporciones, son semejantes a las fuentes de uso práctico.
Instrumentos de Medición: Son los voltímetros, amperímetros y óhmetros, éstos serán como “la extensión de sus manos” en su trabajo profesional, ya que con ellos cuantificará las ‘cantidades eléctricas’. En el laboratorio hará uso de ellos constantemente. Recuerde que el habilitarse en el manejo de ellos facilitará todo trabajo.
Al entrar al laboratorio se debe tener presente que el material y equipo con el cual se cuenta y trabajará, CUESTA; y además, que no es para el uso exclusivo de una sola persona. 
Cumplir con las normas de asistencia, disciplina y seguridad en el laboratorio, dará como resultado un mejor rendimiento, evitará daños físicos a las personas y al equipo. Recuerde: ¡TRABAJE EN SERIO! No juegue.
DESARROLLO
Lea cuidadosamente el desarrollo de la práctica y reconozca el material que va a utilizar. Luego realice cada uno de los puntos y conteste. En caso de duda consulte a su Profesor.
I.- FUENTES DE ENERGÍA.
1.- Las fuentes de energía que se tienen en el laboratorio proporcionan la energía para el funcionamiento de los circuitos. La energía que éstos generan es consumida por la carga (recuerde el esquema del circuito eléctrico, Observe la Figura 1).
CARGA
FUENTE DE ENERGÍA
C O N D U C T O R E S
Figura 1
a) ¿De qué partes principales consta una fuente? El siguiente esquema de la Figura 2 presenta los controles y las terminales de que consta una fuente en general.
b) Enumere las fuentes con que cuenta; identifique sus partes, e indique, según información de su profesor, el rango disponible de cada fuente; incluya las fuentes de propósito específico y anote su voltaje de salida (Aún no realice ninguna medición).
c) ¿Qué tipo de puntas requieren las fuentes? (banana, caimán, etc.)
	Tenga cuidado de utilizar las puntas de conexión con la terminal adecuada, a las terminales de salida de la fuente. No conecte con caimanes una terminal para banana. Solicite siempre los conectores necesarios y adecuados para la práctica.
PRECAUCIONES: Cerciórese de que sus fuentes conserven sus controles en 0 V. Ajústelos hasta que su circuito de práctica este completamente armado y revisado. Para realizar cualquier variación al circuito, desconecte y continúe su práctica. En caso de que la fuente no presente voltaje de salida, de aviso a su profesor.
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Figura 3
II.- INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN.
1. Los Instrumentos de medición son el medio de cuantificar que la operación de nuestros circuitos sea la correcta.
Dentro de los instrumentos usted encontrará:
· Voltímetros
· Amperímetros
· Óhmetros
· Multímetros Analógicos
· Multímetros Digitales
· Wattmetro
Los instrumentos de medición no forman partes del circuito eléctrico, es decir, no forman partes del proceso Fuente-Carga, pero sí cuantifican el proceso.
Se medirá, en estas prácticas, cuatro variables básicas: Volts, Ohms, Amperes y Watts, con sus múltiplos y submúltiplos respectivos.
III.- NORMAS EN EL LABORATORIO
Hay que recordar que en un laboratorio se trabaja con corriente eléctrica, que manipulada de manera incorrecta puede causar sorpresas no deseadas.
Las normas y los hábitos de seguridad son factores muy importantes a considerar dentro del laboratorio donde experimentamos y así evitar un posible accidente.
Aquí se les dan unos consejos para que en tu laboratorio no vayan a ocurrir accidentes. Esperamos los pongas en práctica.
Tus áreas de trabajo deben tener equipos eléctricos debidamente protegidos, buena ventilación e iluminación. Tus componentes, herramientas, y los materiales deben de estar almacenados en áreas adecuadas. Los espacios de trabajo deben de estar limpios y descongestionados. Dentro de lo posible trata de no utilizar instalaciones provisionales, ya que pueden causar un accidente si se tratasen de conexiones eléctricas.
Una buena regla es:
"Nunca efectuar una instalación provisional, si debe usarse más de dos veces"
Al tratar con electricidad se debe de ser muy cuidadoso para evitar algún tipo de evento no deseado. Recuerda siempre aplicar las normas de seguridad. Un cuerpo mal aislado es un buen conductor de la electricidad. Siempre que sea necesario utiliza una base aislante sobre tu banco de trabajo y en el suelo.
La protección de los tomacorrientes se hace a través de un elemento adicional para evitar descargas eléctricas llamado "Puesta a tierra", que suele ser una varilla de cobre enterrada en el suelo por la cual se deben desviar las descargas eléctricas no deseadas.
Evita los "cortocircuitos" (conexión incorrecta entre dos cables) entre la fuente de alimentación (fuente de voltaje) y el circuito a crear o reparar. Verifica que no haya terminales o cables sueltos que puedan hacer un contacto accidental. Los fusibles cumplen la función de proteger los equipos, pero nosotros debemos cumplir la función de protegernos.
Los circuitos eléctricos pueden producir descargas eléctricas, por lo tanto, no hay que trabajar con circuitos en funcionamiento, especialmente cuando hay altos voltajes, aún voltajes pequeños pueden darte una mala sorpresa bajo ciertas condiciones.
MUY IMPORTANTE: Por ultimo siempre verifique que sus conexiones NO estén en corto circuito ANTES de energizar cualquier circuito eléctrico.
Esperamos que con estas indicaciones pueda hacer de tu Laboratorio  un lugar más seguro.
IV.- DESARROLLO
MULTÍMETRO DIGITAL
Un multímetro digital es un instrumento de laboratorio capaz de medir voltaje de DC corriente directa, voltaje de AC corriente alterna, temperatura, capacitancia, resistencia, inductancia, caída de voltaje en un diodo y accesorios para medir temperatura, y corrientes mayores a 1 Amper. El límite superior de frecuencia de este instrumento digital queda entre unos 10 kHz y 1 MHz, dependiendo del diseño del instrumento.
Figura 4
LOS MULTÍMETROS ANALÓGICOS
Son fáciles de identificar por una aguja que al moverse sobre una escala indica del valor de la magnitud medida.
	
Multímetro analógico
	
Multímetro digital
Figura 5 Multímetros
LOS MULTÍMETROS DIGITALES
También conocidos como VOM se identifican principalmente por un panel numérico para leer los valores medidos, la ausencia de la escala que es común el los multímetros analógicos. Lo que si tienen es un selector de función y un selector de escala (algunos no tienen selector de escala pues el VOM la determina automáticamente). Algunos tienen un solo selector central.OSCILOSCOPIO 
El osciloscopio es un instrumento muy útil para realizar mediciones tanto AC como DC. Permite visualizar las formas de las ondas que se presentan en un circuito. Este instrumento básicamente traza la amplitud (la tensión) de la forma de onda contra el tiempo en un tubo de rayos catódicos o en una pantalla en el caso de los osciloscopios de tipo digital.
 
Figura 6 Osciloscopio y puntas de prueba
MIDIENDO RESISTENCIA CON UN MULTÍMETRO, VOM, TESTER
Rangos de medida para los resistores / resistencias en un multímetro
Nota: Debido a la gran variedad y tipos de multímetros el método que se explica se considera una base que debe ser común a la mayoría de estos. 
Este caso se presenta especialmente en el multímetro analógico, aunque puede aplicar al multímetro digital 
El selector de rango de las resistencias es diferente a la del voltaje y la corriente. 
Siempre que la función esté en ohmios, el resultado medido será multiplicado por el factor que se muestra en el rango 
Los rangos normales son: R X 1,  R X 10,  R X 100,  R X 1K ,  R X 10K,  R X 1M. Donde K significa Kilo-ohms y M Mega-ohms
Un ejemplo práctico (ver las opciones del selector en amarillo en la figura)
Si en la pantalla de un multímetro, al medir una resistencia, se lee 1200 y el rango muestra: 2k, el valor se interpreta como 1.2k, considere el valor de la resistencia para seleccionar el rango adecuado, de otro modo obtendrá una lectura errónea o a veces ninguna.
Escala del Multímetro.
El VOM estaría midiendo un resistor de valor 1.2 x 1000 = 1200 o 1.2 K (Kilohms). Ver el gráfico.
Es muy importante escoger la función y el rango adecuados antes de realizar una medición.
Si se equivoca puede dañar el tester / VOM en forma definitiva.
Adicionalmente un multímetro analógico tiene dos perillas que permiten ajustar la aguja a cero (posición de descanso) y la otra para ajustar la lectura de ohms a cero (0).
Para lograr esto se procede de la siguiente forma:
1- Se pone la función en Ohms
2- Se pone en el rango:  x 1
3- Se unen las puntas de prueba.
Al final del proceso anterior la aguja debe estar en 0 ohms. Si no es así se realiza el ajuste con la perilla (con las puntas unidas, creando una resistencia de 0 ohms).
MEDIR VOLTAJE EN D. C.
Para medir tensión / voltaje se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (voltios) en DC (c.d.).
Se revisa que los cables rojo y negro estén conectados correctamente.
Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala, (si no tenemos idea de que magnitud de voltaje vamos a medir, escoger la escala más grande).
Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala para medir automáticamente.
Se conecta el multímetro a los extremos del componente (se pone en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla.
Si la lectura es negativa significa que el voltaje en el componente medido tiene la polaridad al revés a la supuesta
Normalmente en los multímetros el cable rojo debe tener la tensión más alta que el cable negro. Ver la Figura No. 5.
MEDIR CORRIENTE DIRECTA DC.
Para medir corriente directa se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (Amperes) en DC. 
Se revisa que los cables rojo y negro estén conectados correctamente.
Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud de la corriente que vamos a medir, escoger la escala más grande).
Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala automáticamente. 
Para medir una corriente con el multímetro, éste tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir.
Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la corriente a medir y conectamos el multímetro (LO CONECTAMOS EN "SERIE", como se muestra en la Figura No. 6)
Si la lectura es negativa significa que la corriente en el componente, circula en sentido opuesto al que se había supuesto, (normalmente se supone que por el cable rojo entra la corriente al multímetro y por el cable negro sale)
En algunas ocasiones no es posible abrir el circuito para colocar el amperímetro. En estos casos, si se desea averiguar la corriente que pasa por un elemento, se utiliza la Ley de Ohm.
Nota: Amperímetro se llama, en este caso, al multímetro preparado para medir corriente.
IMPORTANTE: Cuando termine de hacer mediciones de corriente, ya sea de corriente directa o de alterna no olvide regresar las puntas de conexión a la posición de medir voltaje o resistencia, ya que es muy común dañar el fusible interno de su multímetro si olvida hacer este cambio y posteriormente intenta medir voltaje, en ocasiones el daño al multímetro es irreparable, tenga esto en cuenta siempre que efectúe mediciones en las que tenga que cambiar sus puntas de prueba.
Se mide la tensión que hay entre los terminales del elemento por el cual pasa la corriente que se desea averiguar y después, con la ayuda de la Ley de Ohm 
(V = I x R), se obtiene la corriente (I = V / R).
Para obtener una buena medición, se debe tener los valores exactos tanto del voltaje como de la resistencia.
Otra opción es utilizar un amperímetro de gancho, que permite obtener la corriente que pasa por un circuito sin abrirlo. Este dispositivo, como su nombre lo indica, tiene un gancho que se coloca alrededor del conductor por donde pasa la corriente y mide el campo magnético alrededor de él.
El amperímetro de gancho solo funciona con corriente alterna, NO funciona con corriente directa.
Esta medición es directamente proporcional a la corriente que circula por el conductor y que se muestra con una aguja o pantalla.
MEDIR TENSIÓN, CORRIENTE E IMPEDANCIA EN CORRIENTE ALTERNA “A.C.”
COMO MEDIR TENSIÓN EN A. C.
Medir en corriente alterna es igual de fácil que hacer las mediciones en corriente directa (DC).
Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (voltios) en AC (corriente alterna o c.a.).
Como se está midiendo en corriente alterna, es indiferente la posición del cable negro y el rojo.
Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala, (si no se sabe que magnitud de voltaje se va a medir, escoger la escala más grande).
Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala para medir automáticamente.
Se conecta el multímetro a los extremos del componente (se pone en paralelo, como se observa en la Figura No. 7) y se obtiene la lectura en la pantalla. 
La lectura obtenida es el valor RMS o efectivo de la tensión. 
MEDIR CORRIENTE EN C.A. (Corriente alterna)
Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (Amperes) en AC (c.a.). Como se está midiendo en corriente alterna, es indiferente la posición del cable negro y el rojo. 
Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no se sabe que magnitud de corriente se va a medir, escoger la escala más grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala automáticamente.
Para medir una corriente con el multímetro, éste tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la corriente a medir y conectamos el multímetro (LO CONECTAMOS EN "SERIE", como se muestra en la Figura No. 8). 
Figura 8
El valor obtenido por este tipo de medición es RMS o efectivo de la corriente o también llamado “Valor eficaz”
COMO MEDIR UNA IMPEDANCIA EN C.A.
Esta medición es igual a la que se realiza en DC como se puede observar en la Figura No. 9 
Figura 9
Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no se sabe que magnitud de resistencia  se va a medir, escoger la escala más grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala automáticamente.
Cuando se desea medir una impedancia (Z), que es la combinación de una resistencia y una reactancia (Z = R +jX), ya sea ésta inductiva (presencia de un inductor o bobina) o capacitiva (presencia de un capacitor o condensador).
Nota: Hay algunos multímetros que permiten medir estos valores,pero en caso de no tenerlo, la corriente en una impedancia se puede obtener con ayuda de la ley de Ohm. Z = V / I, donde V e I son valores RMS. Una vez obtenida la impedancia (Z), el valor de la bobina o inductor (inductancia) o el valor del condensador o capacitor (capacitancia) se obtiene con las fórmulas: 
· 
· 
Donde:
· f = frecuencia en Hertz o ciclos por segundo
· π (pi) = 3.1416
· XC = reactancia capacitiva
· XL = reactancia inductiva 
Nota: recordar que: Z = R + j(XL – XC). 
Cuando:
· R = 0 y la impedancia es totalmente reactiva (no hay resistencia)
· Si XL = 0, la impedancia es totalmente reactiva capacitiva y (no hay bobina o inductor)
· Si XC = 0, la impedancia es totalmente reactiva inductiva (no hay condensador o capacitor)
  
	
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