Mediciones Electrónica e Instrumental

Pontificia Universidad Católica Argentina
“Santa María de los Buenos Aires”
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
PROGRAMA DE MEDICIONES ELECTRÓNICAS
E INSTRUMENTAL
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PLAN DE ESTUDIOS 2006 - AÑO 2010
Carrera: Ingeniería Electrónica
Ubicación en el Plan de Estudios: 3° Año – Cuatrimestral
Carga Horaria: 8 horas/semana (4 horas/semana de teoría, 2 hs/semana de práctica de resolución
de problemas y 2 hs/semana de laboratorios)
Objetivos de la materia:
Se pretende que al final del curso el alumno haya adquirido los conceptos fundamentales asociados
a la metrología eléctrica y electrónica de magnitudes básicas junto con las características
principales de los aparatos de medida empleados, aprendiendo a interpretar sus especificaciones.
De esta manera se persigue que en su futura práctica profesional sea capaz de abordar y resolver
problemas simples y complejos, seleccionado entre las diferentes opciones posibles la solución
más adecuada. Se espera también que sea capaz de diseñar a grandes rasgos sistemas completos de
medición identificando cada una de sus partes componentes. Para lograr estos objetivos resulta
imprescindible que el alumno comience a ejercitar la medición en ambientes controlados de
laboratorio, con problemas especialmente diseñados y guiados por los conceptos teóricos
asociados a cada técnica.
Contenidos de la materia:
Unidad 1: Introducción
Definición del concepto de medición. Magnitud y cantidad. La necesidad de normalización. El
sistema de patrones. Magnitudes fundamentales y derivadas. Valor verdadero y valor verdadero
convencional de una cantidad medida. Clasificación de los métodos de medida: de cero y de
deflexión; directos e indirectos. Métodos de comparación, de sustitución y de oposición.
Reproducibilidad de una medición.
Unidad 2: Errores de medida
Error absoluto y error relativo. Concepto de error límite. Errores sistemáticos y fortuitos. Exactitud
y precisión. Expresión del resultado de una medida. Propagación de errores pequeños. El caso de
la resta. Errores en mediciones con componentes comunes. Repetibilidad de corto término.
Expresión de los errores instrumentales en aparatos analógicos y digitales. Tratamiento estadístico
de los errores. Incertidumbres de tipo A y B. Error de inserción. Error de insensibilidad.
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Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Unidad 3: Instrumentos electromecánicos analógicos
Generalidades sobre aparatos indicadores electromecánicos. Clase de exactitud. Ambito de
medición. Mediciones de corriente continua. El aparato de imán permanente y bobina móvil
(IPBM). Cupla motora, voltímetros, amperímetros y óhmetros. Multiplicadores y derivadores
múltiples. Mediciones de corriente alterna. El instrumento IPBM con rectificador. Errores de
forma de onda. El instrumento de hierro móvil. El instrumento electrodinámico. Medición de
potencia activa.
Unidad 4: Instrumentos electrónicos digitales
Generalidades. El amplificador realimentado. El amplificador operacional ideal. Los
amplificadores operacionales en instrumentación. Conversores analógico-digitales. Errores de
digitalización. Distintos tipos de conversores A/D. Comparación de las distintas técnicas.
Multímetros digitales. Medición de señales alternas. Instrumentos de valor eficaz y de valor eficaz
verdadero. Rechazo de modo común y de modo diferencial.
Unidad 5: Métodos de medida, medición de resistencias e impedancias
Medición de pequeñas diferencias de potencial. Voltímetros diferenciales. Análisis de sus errores.
Medición indirecta de resistencias. El método del voltímetro y amperímetro. Puente de
Wheatstone. Manejo de los circuitos puente. Estudio de sus errores y de sus aplicaciones.
Medición de resistencias de muy bajo y muy alto valor. Medición de impedancias. Puentes de
corriente alterna. Medidores de Q. Medidores vectoriales.
Unidad 6: Medición de fenómenos en el dominio del tiempo
El osciloscopio de rayos catódicos. Principios generales. Sistemas de deflexión vertical;
dispositivos básicos, atenuadores de entrada, amplificadores verticales, líneas de retardo. Sistemas
de deflexión horizontal; generadores de barrido, sincronismo, gatillado. El modo X-Y. Puntas
atenuadoras. Osciloscopios de doble canal. Errores. Tiempo de subida y ancho de banda.
Almacenamiento de señales. Osciloscopios digitales. Fundamentos cualitativos sobre muestreo de
señales. Sobremuestreo e interpolación. Errores. Precauciones de uso. Facilidades adicionales.
Unidad 7: Medición de fenómenos en el dominio de la frecuencia
Composición espectral de una señal. Clasificación de señales. Medición de frecuencia.
Analizadores de barrido y de banco de filtros. Resolución en frecuencia. Ancho de banda constante
y relativo constante. Errores. La transformada de Fourier en instrumentación. El algoritmo FFT.
Uso de ventanas temporales. Errores de medición. Distorsión armónica y por intermodulación.
Unidad 8: Introducción a la medición de sistemas
Concepto de sistema de medición. Generadores y receptores. Definición de trasductores. Distintos
tipos. Trasductores de AF y RF. Acondicionamiento de la señal de entrada. Adaptación de
impedancias. Sistemas balanceados y desbalanceados. Canal de transmisión. Atenuadores de AF y
RF. Distintos tipos de Decibeles. Técnicas de blindaje y de guarda. Mediciones específicas en
sistemas de telecomunicaciones. Determinación de la sensibilidad, selectividad y relación señal a
ruido de receptores.
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“Santa María de los Buenos Aires”
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Trabajos Prácticos de problemas y Experiencias de Laboratorio:
T. P. N° 1: Errores de medición.
T. P. N° 2: Instrumentos de medida analógicos y digitales.
T. P. N° 3: Métodos de medida de resistencias e impedancias.
T. P. N° 4: Osciloscopios analógicos y digitales.
Lab. N° 1: Lectura y contraste de instrumentos analógicos y digitales.
Lab. N° 2: Puente de Wheatstone, de alterna, Q-metro y medidores vectoriales.
Lab. N° 3: Uso del osciloscopio y analizadores de espectro.
Lab. N° 4: Mediciones en tranceptores, sensibilidad y selectividad.
Bibliografía General:
Pallas Areny, Ramón. Instrumentos electrónicos básicos. Alfaomega. 2007.
Mandado, Enrique. Instrumentación electrónica. Marcombo. 1996.
Wolf, Stanley. Guía para mediciones electrónicas y prácticas de laboratorio. Prentice Hall.
1992.
Cooper, William. Instrumentación electrónica moderna. Prentice Hall. 1991.
Gregory, B. A. Instrumentación eléctrica y sistemas de medida. Gustavo Gili. 1984.
Dampé, Jorge. Medidas eléctricas - Guía de estudios. CEILP. 2000.
Metodología de Enseñanza y Evaluación:
El proceso de enseñanza y de aprendizaje se desarrollará a través de clases teóricas, prácticas de
resolución de ejercicios individuales y prácticas especiales de laboratorio grupales.
Se irá haciendo una evaluación continua durante las clases de trabajos prácticos y de laboratorio.
Para la aprobación de la cursada deberá rendirse un examen parcial práctico y para la aprobación
del curso deberá aprobarse un examen final oral teórico.