Fabricación de un Multimetro

PROPUESTA PROYECTO SEMESTRAL “GALVANÓMETRO” Velandia Alvarez Donnadine, Ingenieria Biomedica

1. OBJETIVOS

3. KEY WORDS

 Construir un galvanómetro.

-Ammeter

 Medir los parámetros de un galvanómetro, es decir, su resistencia interna, la corriente de plena escala y su sensibilidad.

-galvanometer -Voltmeter -Resistance

 Convertir dicho galvanómetro en un voltímetro y un amperímetro que permita realizar mediciones conectando una resistencia multiplicadora en serie en cada caso.

-Sensitivity 4. MARCO TEÓRICO Un galvanómetro es un dispositivo electromecánico que detecta y mide pequeñas intensidades de corriente en un circuito eléctrico de tal forma que como instrumento transductor puede ser convertido en un amperímetro, voltímetro u ohmímetro.

 Verificar experimentalmente cual debe ser el valor de dicha resistencia para convertir el galvanómetro en un medidor de alcance específico.

Los parámetros de un galvanómetro permiten identificarlo y distinguirlo de otros galvanómetros. La sensibilidad de un galvanómetro análogo es un parámetro que se define como el cociente entre la corriente de plena escala y el número máximo de divisiones presentes en el dispositivo a usar normalmente es de 30 o 50. En lo sucesivo se usará la siguiente notación:

2. PALABRAS CLAVE -Amperímetro -Galvanómetro -Voltímetro -Resistencia -Sensibilidad 1

S: Sensibilidad del galvanómetro

de amperios a fondo de escala está dado por:

Imax = Ipe: Es la corriente máxima o de plena escala N: Es el número máximo divisiones del galvanómetro.

de

Siendo así la notación, sensibilidad se define como:

la

donde multiplicador e

es

el

factor

es la corriente a

fondo de escala del galvanómetro. Según esto, las resistencias de derivación, permiten ampliar el alcance del instrumento tanto como se quiera. Debe prestarse mucha atención al hecho de que la inserción de un medidor de corriente en un circuito altera las condiciones normales del mismo, debido a la resistencia interna del instrumento. Este efecto se denomina efecto de carga.

AMPERIMETRO Todo instrumento de medida tiene constructivamente una deflexión a fondo de escala fundamental, que es el máximo valor para el cual fue diseñado, basándose en ella se puede efectuar un rediseño para medir escalas mayores que la escala básica del instrumento de medición.

VOLTIMETRO Un medidor de corriente puede medir también voltajes, con los ajustes adecuados.

Para convertir un galvanómetro en un amperímetro de mayor rango, es necesario conocer la intensidad del galvanómetro a fondo de escala, el rango de corriente que se desea medir y la resistencia interna del galvanómetro.

Debido a que la resistencia interna del aparato medidor es constante, y de acuerdo con la ley de ohm se deduce que la corriente será proporcional al voltaje aplicado, y por lo tanto la deflexión de la aguja indicadora del instrumento será también proporcional al voltaje o tensión aplicada. Se puede entonces calibrar directamente un aparato para medir voltaje (voltímetro). Para aumentar el alcance del galvanómetro, se conecta en serie una resistencia cuya función es

La resistencia de derivación o Shunt ( ) para el alcance de un número 2

limitar la corriente cuando el instrumento se usa en medición de voltajes más altos.

panel superior, centrado a 4.08 cm del borde ancho. Se unen a la base para el panel trasero se usan clavos de ½ pulgada y pegamento. Se suman los dos paneles laterales y se deja secar antes de proceder. Se dejan el panel superior y frontal abierto para construir el mecanismo interno.

La resistencia multiplicadora de voltaje ( ), para aumentar el alcance del determina por:

donde

instrumento

se

2. Para construir la bobina de alambre, se corta el lado estrecho de la tarjeta de índice en tiras de 1,25 cm. Rollo de la tarjeta en un tubo de 3,75 cm de diámetro por 3,12 cm de largo; se pega el tubo en la costura. Cuando se seca, enrolle 150 vueltas de alambre alrededor del tubo cerca de la orilla, dejando unos 10 cm de alambre en los extremos.

es el voltaje de fondo de

escala del voltímetro e

y

, son

la corriente y la resistencia propias del galvanómetro. El conjunto

se denomina

resistencia interna del voltímetro (

). La relación

constituye

una característica muy importante del instrumento, es el valor ohmio/voltio del voltímetro y caracteriza la sensibilidad del aparato de medida. De la misma forma que para el amperímetro, también debe tenerse en cuenta el efecto de carga del voltímetro sobre un circuito.

3. Abanico de 1,25 cm tiras y aplicar un poco de pegamento en la parte posterior de cada tira. Colocar en el tubo en el lado de la tiro dentro del panel posterior de la caja de 0,62 cm de la base. Asoman los extremos del cable a través del orificio perforado en la parte trasera, y conecte pinzas de cocodrilo.

5. PROCEDIMIENTO

4. La espuma de plástico magnetizado y el indicador son el corazón del galvanómetro. Co un cortador de alambre se corta el gancho de metal en diez piezas de 2,5 cm.

-Fabricación de un Galvanómetro 1. Comenzar con el gabinete, se debe taladrar un par de agujeros horizontales en el panel posterior de 2,5 cm del borde superior y centrado, taladrar otro agujero en el

5. Con un polo del imán, se cortan cinco piezas en una sola dirección y los otros cinco en la dirección 3

opuesta. Los cinco primeros se han polos norte en sus puntos, y el segundo, cinco tendrán el polo sur en sus puntos, insertar los cinco polo norte imanes en el lado izquierdo del corcho y los cinco imanes polo sur en el lado derecho del corcho, enrolle un pedazo de alambre de cobre de calibre 24 en todo el disco, de atrás hacia adelante, de modo que se tiene un tipo de puntero de 7,5 cm de largo. Con el exceso de cable corto se debe hacer un pequeño lazo para atar el hilo de nylon.

lugar sin usar pegamento para las articulaciones sobre el cartón debe copiar la escala. 9. Se pega la tira de madera a la base de caja 0,31 cm desde la parte frontal del galvanómetro, entonces la escala de cola a la tira. Se debe asegurar que la punta del indicador de alambre, solo se borra del gabinete si todo sale bien, se debe conectar el panel frontal para el gabinete lugar de la ventana de acrílico sobre el frente del gabinete y marcar las dos posiciones de la bisagra y la colocación de la bola de un mango.

6. Doblar un clip en forma de gancho, soldarlo en la ranura del perno de estufa, inserte el perno a través de una arandela de goma, y se deslizan a través del agujero en el panel superior. Dicho de otra arandela de goma en el otro extremo, y apretar la tuerca. Debe ser capaz de girar el tornillo de la estufa para aflojar la tuerca un poco más para hacer ajustes en el disco magnetizado después.

10. Se debe colocar la ventana en una superficie plana y con mucho cuidado se taladran agujeros pequeños para los tornillos de la bisagra. 11. Hacer lo mismo en el lado de las bisagras de la caja, perforar un agujero más grande en la cuenta, adjuntar el talón a la ventana con un tornillo y la tuerca de ajuste estufa.

7. Atar el extremo del hilo de nylon del gancho clip y poner el panel de arriba. El corcho y el alambre magnetizado indicador debe estar perfectamente equilibrado y el disco debe sentarse dentro de la bobina sin tocar los lados del tubo del panel.

12. Ubicar la ventana trasera de la cubierta y el tornillo de la bisagra para el panel lateral para completar el galvanómetro. -Medición de los parámetros de un galvanómetro

8- Hacer los ajustes necesarios doblando el gancho clip y asa de alambre, una vez el tornillo de la parte superior del gabinete en su

Para medir la corriente de plena escala se debe conectar el galvanómetro se debe instalar el siguiente circuito: 4

Donde R, G, V y Rg ya han sido descritos anteriormente y Rsh es un reóstato que permite medir indirectamente la resistencia del galvanómetro, S1 y S2 que funcionan como interruptores son dos conductores que se interrumpen. Con el interruptor S1 cerrado y el S2 abierto se debe llevar la aguja del galvanómetro nuevamente a la posición de plena escala.

En este circuito R es un reóstato de valor nominal superior a 2 500 Ω, G es el galvanómetro anteriormente construido y V como fuente de alimentación puede ser empleada, una pila de 6 Volt o una fuente de DC. Se conecta y enciende la fuente y se mueve el dial hasta que la aguja del galvanómetro se ubique en una posición intermedia de escala.

Con lo interruptores S1 y S2 cerrados debe mover el cursor de la resistencia de shunt hasta que la aguja del galvanómetro tome la posición de media escala, esta medición se debe realizar lo más rigurosamente posible; en estas condiciones la resistencia del galvanómetro Rg es igual a la resistencia Rsh.

Se inicia el movimiento del cursor del reóstato desde la posición que indica el máximo valor de resistencia cuidadosamente, hasta aquella en la cual la aguja sobre la escala del galvanómetro llegue a su posición máxima posible. En el circuito anterior se debe sustituir el galvanómetro por un amperímetro cuya escala inicial sea la máxima que el aparato permite. La lectura de la corriente máxima del galvanómetro, se hará en aquella escala del amperímetro donde la aguja de éste se posicione alrededor de la división central.

Se debe medir la resistencia Rsh con un ohmímetro. El valor de Rg coincide con el de Rsh. -Diseño de un amperímetro Un amperímetro analógico se forma de la combinación de un galvanómetro y una resistencia en paralelo con él. El galvanómetro por si mismo solamente puede medir corrientes menores e iguales a

Para medir la resistencia interna del galvanómetro (Rg) se debe instalar el siguiente circuito: 5

Imáxg. Cuando se quiere medir corrientes mayores que ésta, debemos tratar que la corriente se divida y solo una parte menor o igual que Imáxg pase por el galvanómetro. Esto se logra colocando una resistencia Rs (llamada Shunt) en paralelo con el galvanómetro.

Cabe recordar que para medir la corriente que atraviesa una rama de resistencia R, el amperímetro debe conectarse en serie (intercalar). Debido a que RA esta en serie con R, es recomendable que RA sea mucho menor que R a fin de no alterar notablemente las condiciones del circuito.

Con esto, la corriente “i” que pasa por el galvanómetro está relacionada con la corriente “I” que se quiere medir, mediante:

Se puede demostrar resistencia “Rs” que colocar en paralelo galvanómetro para poder corriente máxima “Im” es:

que la debemos con el leer una

En conclusión, el amperímetro es un instrumento que sirve para medir corrientes en un circuito eléctrico, por lo que el mismo debe conectarse en serie con la rama en estudio. Además, la resistencia del amperímetro debe ser mucho menor que la resistencia equivalente de dicha rama.

Se procede entonces a recalibrar la escala, haciendo una nueva graduación entre 0 e Im. El amperímetro, formado por la combinación del galvanómetro con el Shunt, tiene una resistencia:

-Diseño de un voltímetro Un voltímetro analógico consiste en la combinación de un galvanómetro en serie con una resistencia. 6

Nuevamente se recalibra la escala haciendo la graduación entre 0 y Vm. El voltímetro constituido por la combinación de galvanómetro en serie con “Ra” tiene una resistencia: La medición de una diferencia de potencial se realiza basándose en la proporcionalidad existente entre el voltaje y la corriente (Ley de Ohm). Por tanto, si se quisiera utilizar el galvanómetro como voltímetro (sin Ra), el voltaje máximo que se podría medir sería:

Nuevamente vale recordar que para medir la diferencia de potencial en los extremos de una rama de resistencia R, se conecta el voltímetro es paralelo con “R”:

Para poder medir voltajes mayores, es necesario repartir el voltaje total entre Ra y el galvanómetro, por lo que el voltaje máximo que puede leer el instrumento viene a ser:

La corriente que pasa voltímetro es entonces:

por

En este caso que “Rv” está en paralelo con “R”, lo recomendable es que Rv sea mucho mayor que R para no alterar considerablemente el circuito. En el caso ideal, Rv = ∞.

el

6. BIBLIOGRAFÍA  http://media.utp.edu.co/facultad-cienciasbasicas/archivos/contenidosdepartamento-de-fisica/exp-24.pdf (04 septiembre 2013)

Es fácil demostrar que la resistencia “Ra” que debe colocarse en serie con el galvanómetro para poder leer una diferencia de potencia máxima “Vm” es:

 http://www.slideshare.net/theangels103/galvanmetro-casero (06 septiembre 2013)  http://alfa.facyt.uc.edu.ve/~oalvarez/pdfs/ Galvanometro.pdf (07 septiembre 2013)

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