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MEDICIONES ELÉCTRICAS - PROPIEDADES DE LOS INSTRUMENTOS INDICADORES ÓHMETROS En su configuración básica, un óhmetro es un voltímetro con una resistencia serie variable conectada a una fuente de tensión constante. La resistencia serie variable, o una parte de ella, representa el resistor desconocido a determinar. Por consiguiente, la deflexión del indicador es una función del valor de la resistencia incógnita. Ésta se indica en una escala calibrada en ohms. Los circuitos básicos para medir alta y baja resistencia son los que se representan en las Figuras 19 y 20, respectivamente.
En la Figura 19, el indicador con resistencia interna Ri, el resistor paralelo variable, Rp y el resistor serie, Rs constituyen un voltímetro de resistencia total, Rm, relativamente elevada, que se expresa en la siguiente forma
Este circuito voltimétrico mide la caída de voltaje sobre el resistor Rsh, que, a su vez, para una fuente de voltaje constante, E, depende de la resistencia desconocida, Rx a determinar. (La escala del instrumento está calibrada en términos de esta resistencia.) Si Rx es cero (terminales C y D cortocircuitados), el instrumento indicará a plena escala, lo que corresponde a cero ohms ('V' en la escala del instrumento) AJUSTE DEL CERO Antes de realizar una medición de resistencia, el instrumento debe ajustarse a cero debido a que la batería podría variar ligeramente según su estado de carga o deterioración. Puesto que Rm es mucho mayor que Rsh, la variación de Rm, no tiene un efecto práctico en la corriente I y, por consiguiente, sobre la caída de voltaje en Rsh. Con todo, permite el ajuste a plena escala del instrumento cuando se cortocircuita Rx. Si Rx es igual a Rsh, la caída de voltaje sobre Rsh será igual a la mitad del valor E de la fuente, y el instrumento deflexionará a mitad de escala. De la rnisma forma, una tercera parte de la deflexión a plena escala se obtendrá; si Rx = 2Rsh. O, un cuarto de la deflexión a plena escala se producirá cuando Rx. = 3Rsh, y así sucesivamente.
Fig. 21 - Escala de óhmetro. CALIBRACIÓN Es posible calibrar la escala del óhmetro punto por punto, a fin de obtener la escala alineal representada en la Figura 21 . Al aumentar el valor de Rsh, la resistencia total del instrumento, Rm., no puede dejarse de lado para determinar la calibración de la escala. Corno hecho positivo, la corriente (I ) del óhmetro produce una caída de voltaje entre los terminales A y B que es proporcional a la resistencia
en vez de serlo al resistor "shunt" Rsh, y sólo para Rm.>> Rsh podrá ajustarse
La indicación a mitad de escala es característica para el alcance de un óhmetro. Siempre se la obtiene cuando son iguales las caídas de voltaje sobre Rsh y Rx. Si se eligen los valores de Rsh de modo que, por ejemplo, la resistencia combinada Rsh' varíe en las relaciones 1:10:100, puede cambiarse también Rx en las relaciones 1:10:100, a fin de obtener deflexiones correctas a mitad de escala. Por consiguiente, un cambio de Rsh' (por variación de Rsh) equivale a un cambio de alcance en la misma relación. Para Rsh = oo (infinito), Rsh' = Rm y, en este caso, la indicación a mitad de escala se obtiene si Rsh' = Rm= Rx . Éste debería ser el límite para el mayor alcance de Rx., Con todo es posible extender los alcances mucho más aumentando el voltaje y la resistencia serie Rs, que determina la resistencia voltimétrica total, Rm, para llegar a la configuración representada en la Figura 20. SELECCIÓN DE LOS ALCANCES
Fig. 22. Selección de los alcances del óhmetro. En un óhmetro, la conmutación de un alcance a otro se basa comúnmente en el cambio simultáneo del resistor "shunt" (Rsh) y del resistor serie (Rs). Por ejemplo, en la Figura 22. se usa una pila de 1,5 volts para los primeros cuatro alcances y una batería de 15 volts para el quinto. En consecuencia, el resistor serie Rs1 que se emplea con la batería de bajo voltaje, debe aumentarse de valor agregándole el resistor serie Rs2. cuando la batería de mayor voltaje es la que alimenta al circuito. En los primeros tres alcances los resistores en paralelo Rsh1, Rsh2 y Rsh3 respectivamente, se conectan en el circuito y para los dos últimos alcances se hacen de valor infinito. En el siguiente ejemplo se indica la determinación sistemática de todos los parámetros del circuito. Se dan los siguientes parámetros:
Los alcances deseados, definidos por la indicación a mitad de escala son
Para los parámetros indicados, la caída de tensión sobre el instrumento es
La corriente total a través del voltímetro para lectura a plena escala (Rx = 0) es
La corriente a través del multiplicador voltimétrico, Rp1 + Rp2 (max), es
La resistencia del multiplicador del voltímetro es
Este resistor se ha dividido en uno fijo, Rp2 de 7.500 oluns y otro variable, Rp1 de 5.000 ohms, a fin de proporcionar el apropiado ajuste de cero. En la posición central del recorrido de la resistencia de ajuste, la resistencia total Rp1 + Rp2 es aproximadamente igual a 10.000 ohms. La resistencia del instrumento con el "shunt" es entonces :
Éste es el límite de los alcances utilizando el resistor serie Rs1 = 22.920 ohms. (Observe que no hay resistencia conectada para R4). Al aumentar el voltaje desde 1,5 a 15 volts, la resistencia total voltimétrica, Rm2., para una misma corriente Im. a través del voltímetro es :
Y el resistor serie, Rs2, vale
Debido a que R5, es igual a Rm2 el último alcance corresponde a una indicación de 250.000 ohms a mitad de escala, como se deseaba.
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