MEDICIÓN ELECTRÓNICA CAP 1

MEDICIÓN ELECTRÓNICA CAP 1

1. El instrumento de medición es un dispositivo que determina la magnitud o valor de una cantidad

   • Temperatura, presión, voltaje, resistencia, corriente, fuerza, entre otras.

2. Las mediciones se realizan para monitorear un proceso u operación que consiste en solucionar, caracterizar, definir o modificar un circuito

3. CAP 1.2 UNIDADES DE MEDIDA

   • Unidades en el sistema SI de longitud, masa y tiempo , es el metro (m), kilogramo (Kg) y segundo (s)
     • La formula de la fuerza también como unidad fundamental es F=m*a donde m es masa y a es aceleración medida en Newtons (N)
       • El trabajo es realizado al mover un cuerpo es la fuerza ejercida para superar la fuerza del cuerpo W=F*d y su unidad de medida es el julio (J)
   • Tener en cuenta que la aceleracion es debido a la gravedad -> g=9,81m/s^2
   • La potencia es la cantidad de trabajo a realizar en un tiempo -> P=W/t y se mide en Vatios (W)
     • La energía es la capacidad de realizar trabajo y se mide en (J)
   • La corriente eléctrica es el flujo de portadores de carga que pasa por un punto determinado de un conductor en un segundo y se mide en culombio (C) y la corriente es el amperio (A).
     • Amperio=Culombios/segundo
     • La resistencia se mide en Ohmio (Ω) y es la que permite que la corriente fluya cuando se aplica una diferencia de potencial
       • La conductancia también es reciproco a la resistencia y se mide en Siemen (S)
         • Flujo magnético, se mide en Weber (Eb)
         • Densidad de flujo magnético, se mide en tesla (T)
         • La capacitancia se mide en farad (F) y es un elemento que almacena energía
         • La inductancia se mide en henry (H) y es un elemento que almacena energía en un campo magnético
   • Celsius y Kelvin son las dos escalas de unidades SI que miden la temperatura
     • El equivalente en Julios se utiliza para calcular la energía necesaria para elevar una cantidad de agua a una temperatura determinada, se necesitan 4187 J
       • TABLA DE NOTACION -->

4. <--CAP 1.3 DIMENSIONES

5. CAP 1.4 SISTEMA DE UNIDADES

   • CGS: Sistemas absolutos donde se utilizan cm, g y s como unidades mecánicas fundamentales
     • ESU: Sistema de unidades electromagnéticas con cuatro cantidades fisicas, permeabilidad (μ), longitud (L), masa (m), tiempo (s)
       • La resistencia del polo se define como F=m1*m2/μ*d^2
         • Fuerza magnetizante se representa como H y se mide -->
           • Corriente -->
   • En el SI ingles utiliza las unidades mecanicas fundamentales para longitud y masa como pie

6. CAP 1.5 NORMAS DE MEDICIÓN

   • El acuerdo internacional implemento medidas mediante los métodos científicos y tecnológicos que controlan las mediciones periódicamente
     • Sin embargo debido a las mejores actuales en las mediciones, ahora son remplazadas por unidades absolutas como estándares de resistencias de cables.
       • Los estandares primarios son absolutos , donde estos deben ser altamente estables y cuyos valores deben variar lo menos posible a un largo de un periodo . Su funcion principal es verificar y calibrar los estandares secundarios.
         • Los estandares secundarios se utilizan en laboratorios industriales como estandares de referencia para calibrar componentes y equipos de alta precisión.
   • Estándares de masa--> El kilogramo se estandariza usando un prototipo internacional guardado en BIPM, con precisión de 1 parte 10^6. Este prototipo se compara periodicamente con estándares nacionales y secundarios, los cuales tienen una precisión de 1ppm y se utilizan en aplicaciones industriales
   • Estándares de Longitud-->En 1960, el metro se definió usando la radiación del átomo de criptón-86, pero en 1983 se redefinió como la distancia que recorre la luz en el vacío en 1/299792458 segundos, estableciendo la velocidad de la luz en 299792458 m/s. Los bloques patrón de precisión, utilizados en la industria, permiten mediciones exactas con tolerancias de 0,5 a 0,25 micras.
   • Estándares de Volumen-->La unidad de volumen no esta representada por un estándar internacional, sino que es una cantidad derivada.
   • Estándares de frecuencia y tiempo--> La constante 𝑓 depende solo de la estructura interna de un átomo y es independiente de condiciones externas. El segundo se define mediante la frecuencia de la transición hiperfina del átomo de cesio, que es 9.192.631.770 Hz. Los estándares primarios de tiempo, como el máser de hidrógeno y el haz de cesio, no requieren calibración externa. El estándar secundario, el vapor de rubidio, necesita recalibración periódica. El oscilador de cuarzo se usa para retroalimentar la frecuencia en los estándares de cesio o rubidio.
     • Estándar Maser de hidrógeno-->El máser de hidrógeno, muy estable y preciso, opera a 1420405751,73 ± 0,03 Hz. Utiliza un haz de átomos de hidrógeno en un campo magnético uniforme, minimizando perturbaciones. Los átomos irradian energía en una cavidad de microondas sintonizada hasta alcanzar la operación máser.
     • Estándar de temperatura e intensidad luminosa-->La temperatura termodinámica, medida en kelvins (K), es la base de todas las escalas de temperatura. El punto triple del agua se define exactamente como 273,16 K, fijando la magnitud del kelvin. Dado que medir en esta escala es complejo, se usa la Escala Práctica Internacional de Temperatura, en grados Celsius (°C), donde el punto triple del agua es 0,01°C y el punto de ebullición es 100°C. El termómetro de resistencia de platino es el estándar principal de temperatura.
       • La intensidad luminosa se mide en candela (cd), basada en la luz emitida por un radiador Planckiano a la temperatura de congelación del platino (2042 K). El radiador principal tiene un cilindro de óxido de torio fundido y la intensidad luminosa se mide durante la transición de platino de líquido a sólido.
         • Estándares de Resistencia -->La unidad de resistencia en el SI es el ohmio, definido a partir de las unidades fundamentales de longitud, masa y tiempo. Los estándares primarios de resistencia se mantienen y verifican en laboratorios nacionales, utilizando bobinas de manganina, que tiene alta resistividad y baja sensibilidad a la temperatura. Para evitar cambios por humedad, estas bobinas se colocan en recipientes sellados. Las resistencias estándar secundarias, sumergidas en aceite y protegidas, se usan en laboratorios para mediciones precisas y estables. La resistencia se ajusta según la temperatura usando coeficientes específicos.
           • Estandar Voltaje-->Como estándar primario de voltaje, se usa la celda Weston, que contiene electrodos de mercurio y amalgama de cadmio en un electrolito de sulfato de cadmio. La celda saturada, más estable, se mantiene en un baño de aceite para controlar la temperatura y tiene un voltaje de 1,01858 V a 20°C. Las celdas insaturadas de Weston, más adecuadas como estándares secundarios, son menos sensibles a la temperatura y mantienen su voltaje con pequeñas variaciones.
             • Estándar de condensadores-->Compuestos por placas de metal con aire como material dieléctrico. Su capacitancia depende del área de las placas y la distancia entre ellas.
               • Estándar de la Inductancia-->Depende de las dimensiones físicas del inductor y del número de vueltas de la bobina. Para mantener la estabilidad, los inductores están hechos de aire en lugar de materiales ferromagnéticos. El estadar Camphell es el estándar primario usado para medir la autoinducción y la inductancia mutua, consistente en una bobina primaria de cobre enrollada en un cilindro de mármol. Este diseño asegura que la inductancia sea independiente de la corriente que pasa por la bobina.
   • Estándar IEE-->Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos con sede en Nueva York.Define procedimientos y nomenclatura estándar para pruebas, mediciones, hardware e instalaciones eléctricas.Establece métodos de prueba y especifica equipos para evaluar componentes electrónicos, como los controles en osciloscopios. Regula la seguridad del cableado en diversas aplicaciones, con clasificaciones estándar de voltaje y corriente.efine símbolos y lógica estándar para dibujos de ingeniería y hardware para conectar equipos de prueba con computadoras.

7. 1.6 MÉTODOS DE MEDICIÓN

   • Metodos de comparacion directa-->En este método, una cantidad física desconocida se compara directamente con un estándar primario o secundario, como medir la longitud con una cinta métrica. El resultado se expresa en valor numérico y unidad. Aunque este método es simple, no es muy preciso debido a la intervención humana, lo que puede causar errores, especialmente al medir masa. Debido a su falta de practicidad y precisión, este método se utiliza raramente.
     • Metodo indirecto-->Para superar los inconvenientes del método de comparación directa, se utiliza el método indirecto de medición, que mide cantidades que no pueden ser medidas directamente. Este método emplea un transductor que convierte la cantidad a medir en una salida mensurable, la cual es proporcional a la entrada. La salida se presenta en forma de gráfico o desplazamiento y está calibrada para reflejar el valor real de la cantidad medida.

8. 1.7 SISTEMAS DE MEDICIÓN GENERALIZADOS

   • Elementos de sensor primario-->
   • Elemento de manipulación y conversión de variables: A veces, la salida del sensor primario se convierte a otra forma para adaptarse al sistema, manteniendo la información original. Por ejemplo, una señal analógica se convierte en digital. La señal se puede manipular antes o después de la conversión para ajustar su valor o amplificarla. Para evitar distorsiones por ruido, se realiza el acondicionamiento de la señal mediante operaciones como filtrado y amplificación. El acondicionamiento y la transmisión de la señal conforman la etapa intermedia en un sistema de medición.
   • Elementos de presentación de datos: El elemento de presentación de datos es la etapa final de la medición, donde se transmite la información al sistema o al personal para monitoreo, control o análisis. Los datos se muestran de forma inteligible, usando dispositivos como indicadores analógicos o digitales, grabadoras, cámaras, televisores, impresoras, microprocesadores o computadoras. Un ejemplo es el manómetro de tubo Bourdon, donde la presión se convierte en un pequeño desplazamiento, amplificado y transmitido a través de engranajes, para que un puntero indique la presión aplicada en un dial calibrado.

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