Instrumentación básica. 4.1 Tipos de Instrumentos de medición

4 Instrumentación básica.

4.1 Tipos de Instrumentos de medición

4.1.1 Instrumentos eléctricos, Instrumentos mecánicos

Tipos de Instrumentos de medición

En general los parámetros que caracterizan un fenómeno pueden clasificarse en Analógicos y Digitales, se dice que un parámetro es analógico cuando puede tomar todos los valores posibles en forma contínua, por ejemplo: el voltaje de una batería, la intensidad de luz, la velocidad de un vehículo, la inclinación de un plano, etc.

Por otra parte se dice que un parámetro es digital cuando solo puede tomar valores discretos, por ejemplo: el número de partículas emitidas por un material radioactivo en un segundo, el número de moléculas, en un volumen dado  de cierto material, el número de revoluciones de un motor en un minuto, etc.

Ahora bien con que objeto se trata de convertir la información a la forma digital, para contestar esta pregunta es necesario visualizar las ventajas y desventajas de los instrumentos tanto analógicos como digitales. 

Instrumentos Analógicos.

Ventajas

a)        Bajo Costo.

b)       En algunos casos no requieren de energía de alimentación.

c)       No requieren gran sofisticación.

d)       Presentan con facilidad las variaciones cualitativas de los      parámetros para visualizar rápidamente si el valor aumenta o disminuye.

e)       Es sencillo adaptarlos a diferentes tipos de escalas no lineales.

 Desventajas

a)        Tienen poca resolución, típicamente no proporcionan más de 3 cifras.

b)       El error de paralaje limita la exactitud a ± 0.5% a plena escala en el mejor de los casos.

c)       Las lecturas se presentan a errores graves cuando el instrumento tiene varias escalas.

d)       La rapidez de lectura es baja, típicamente 1 lectura/ segundo.

e)       No pueden emplearse como parte de un sistema de procesamiento de datos de tipo digital.

Hay muchos métodos e instrumentos diferentes que se emplean para medir la corriente y el voltaje. Las mediciones de voltaje se efectúan con dispositivos tan variados como voltímetros electromecánicos, voltímetros digitales, osciloscopios y potenciómetros. En los métodos para medir corrientes emplean los instrumentos llamados amperímetros. Algunos amperímetros funcionan sensando realmente la corriente, mientras que otros la determinan indirectamente a partir de una variable asociada, como lo es el voltaje, el campo magnético o el calor.

Los medidores que determinan el voltaje y/o la corriente se pueden agrupar en dos clases generales: medidores analógicos y medidores digitales. Aquellos que emplean mecanismos electromecánicos para mostrar la cantidad que se está midiendo en una escala contínua (es decir analógica) pertenecen a la clase analógica. En este tema se  analizarán esos medidores analógicos, junto con la información básica, conceptual, asociada con el funcionamiento de los medidores.

Un amperímetro siempre se conecta en serie con una rama del circuito e indica la corriente que pasa a través de él. Un amperímetro ideal sería capaz de efectuar la medición sin cambiar o perturbar la corriente en la rama. (Esta medición sin perturbaciones sería posible si el medidor pareciera como un cortocircuito con respecto al flujo de corriente.) Sin embargo, los amperímetros reales poseen siempre algo de resistencia interna y hacen que la corriente en la rama cambie debido a la inserción del medidor.

En forma inversa, un voltímetro se conecta en paralelo con los elementos que se miden. Mide la diferencia de potencial (voltaje) entre los puntos en los cuales se conecta. Al igual que el amperímetro ideal, el voltímetro ideal no debería hacer cambiar la corriente y el voltaje en el circuito que se está midiendo. Esta medición ideal del voltaje sólo se puede alcanzar si el voltímetro no toma corriente alguna del circuito de prueba.

Amperímetro  analógico de cd

 Los amperímetros electromecánicos industriales y de laboratorio se emplean para medir corriente desde 1 μA (10-6A) hasta varios cientos de amperes. La figura 1.2.7 muestra una fotografía del interior de un amperímetro típico de cd.

                         [pic 3]

Figura 1.2.7 Vista interior de un amperímetro con el imán

dentro de la bobina móvil. (Cortesía de Weston Instruments, Inc.)

         Instrumentos Digitales.

Ventajas

a).  Tienen alta resolución alcanzando en algunos casos mas de 9 cifras en lecturas de frecuencia  y una exactitud de + 0.002% en mediciones de voltajes.

b).  No están sujetos al error de paralelaje.

c).   Pueden eliminar la posibilidad de errores por confusión de escalas.

d).  Tienen una rapidez de lectura que puede superar las 1000 lecturas por segundo.

e).  Puede entregar información digital para procesamiento inmediato en computadora.

Desventajas

a).  El costo es elevado.

b).  Son complejos en su construcción.

           c).  Las escalas no lineales son difíciles de introducir.

d).  En todos los casos requieren de fuente de alimentación.

  De las ventajas y desventajas anteriores puede observarse que para cada aplicación hay que evaluar en función de las necesidades específicas, cual tipo de instrumentos es el más adecuado, con esto se enfatiza que no siempre el instrumento digital es el más adecuado siendo en algunos casos contraproducente el uso del mismo.

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