Instrumento para medición de elementos pasivos en el laboratorio de mediciones UNET.
Realizado por : Agulilar A. Marino A. y Beltran F. Renier H.

Sabemos que el proceso de medición habitualmente requiere el uso de un instrumento como medio físico para la determinación de la magnitud de una variable. Los instrumentos constituyen una extensión de las facultades humanas y en muchos casos permiten a las personas determinar el valor de una cantidad desconocida la cual no podría medirse utilizando solamente las facultades sensoriales. El instrumento electrónico, como lo dice su nombre, se basa en principios eléctricos o electrónicos para efectuar una medición. Un instrumento electrónico puede ser un aparato relativamente sencillo y de construcción simple, como el medidor básico de corriente directa. Sin embargo con el desarrollo de la tecnología se han elaborado instrumentos con mayor exactitud.

Actualmente en los laboratorios de mediciones se cuenta con equipos de medición como el puente LCR – 740 marca LEADER, diseñado para la medición de resistencia (R), capacitancia (C) e inductancia (L) con diferentes rangos de valores el cual funciona de manera análoga para mostrar el resultado de la variable medida. Es decir utiliza un galvanómetro para la visualización de equilibrio. La medición del parámetro se hace variando un potenciómetro para llegar al equilibrio y el resultado del parámetro a medir ya sea (R), (C) y (L) se calcula con el valor que indica el galvanómetro multiplicado por su rango seleccionado y de allí se obtiene el resultado final buscado.

Utilizando este puente en los casos cuando se miden Capacitancias (C) e inductancias (L) es un poco complicado conseguir el equilibrio del puente de medición cambiando el rango para buscar el cero que da el equilibrio y la medida aproximada del parámetro que se esta midiendo. Esto genera una pérdida de tiempo sumándolo con los pasos que hay que seguir para calibrar el equipo antes de hacer una medida.

Por esto se hace necesario la construcción de un modulo de medición de (R), (C) y (L) alternativo el cual presentamos en este proyecto en donde se va diseñar y construir un modulo de medición moderno con visualización del parámetro medido en forma digital y contiene una interfaz para conectar con el computador en donde se manipularan los datos para su presentación. Este modulo será menos complicado, fácil y sencillo de manipular. Los parámetros a medir con este equipo son de tipo resistivo, capacitivo e inductivo y adicionalmente medir el factor de disipación (D) y el factor de calidad (Q).

El módulo contará con un sistema de monitoreo que se llevará a cabo a través de un computador, en el cual se realizará una aplicación para el procesamiento de los datos, que incluye el Software de adquisición de datos; que se encarga de recibir los datos provenientes del hardware para ser trabajado a nivel de software, dentro de esta aplicación se llevan a cabo instrucciones del programa que hacen que la computadora desempeñe operaciones aritméticas, lógicas o comparaciones (y entonces tome alguna decisión adicional con base en la comparación) o bien para la entrada y salida de datos en una sucesión deseada, y también se realizará el software de monitoreo de la señal sensada; encargado de permitir la visualización de los datos muestreados, ambos integrados en una misma aplicación.
Características del módulo de medición a construir:
· Medición de elementos pasivos: tales como resistencias (R), capacitancia (C) e inductancia (L).
· Pantalla LCD para la visualización de la magnitud medida y configuración del equipo.
· Teclado para la selección del tipo de parámetro a medir (R), (C) y (L) y del rango de medición.
· Cinco (5) rangos para cada parámetro a ser medido ya sea (R), (C) y (L).
· Teclado útil para manejar las diferentes configuraciones del modulo.
· Interfaz para el flujo de datos con el computador.
· Software para la visualización de las mediciones realizadas con el modulo y a su vez realizar configuración, selección del rango y del parámetro a medir.

En la figura Nº 1 se muestra el diagrama de bloques del modulo de medición (R), (C) y (L) la descripción de cada uno de los bloques que componen el modulo se da a continuación:

Figura Nº 1, Diagrama de bloques del Módulo de Medición de (R), (C) y (L)

Módulo de Alimentación: Sabemos que el módulo necesita energía para funcionar, la cual nominalmente es de 110 V a 60 Hz. En servicio monofásico. Esta fuente de energía es muy alta para los circuitos internos del módulo por lo cual se hace una transformación de voltaje para obtener una fuente energía acorde con los requerimientos de los circuitos internos para la medición de los parámetros como resistencias, capacitancias e inductancias.

Teclado para el manejo del menú: Este tendrá la función de elegir el tipo de variable a medir ya sea resistencia (R), capacitancia (C) e inductancia (L). Como también se podrá dar un manejo al menú para seleccionar los rangos y diversas funciones del modulo.

Módulos de Medida: Es parte importante del módulo ya que estos circuitos sensarán la señal de entrada del parámetro ya sea resistencia (R), capacitancia (C) o inductancia (L) y los circuitos donde se podrá variar los rangos para los diferentes parámetros. Dando así una señal que luego será manipulada por otras de las etapas del circuito.

Módulo de acondicionamiento y adquisición de la señal: Esta etapa se encarga de tomar la señal proveniente de los circuitos de medición y la acondiciona aplicándole amplificación y filtrado de las señales para las frecuencias que no nos puedan interesar, toma la señal deseada para enviarlas a microcontrolador.

El Microcontrolador (mC): Parte esencial del modulo ya que con el se programará para hacer la conversión análogo/digital, para manipular las señales de las mediciones, hacer la interfaz al computador, y manejar la pantalla LCD para la presentación de los resultados de las variables a medir.
Una vez realizada la calibración en el microcontrolador se almacenan los datos obtenidos en una memoria para luego transmitir los datos a través de la interfaz al computador

Módulo de visualización: Se pretende dar el resultado de los parámetros medidos y diferentes configuraciones del módulo de medición con una pantalla de LCD.
Interfaz mC – PC: Se pretende además de poder visualizar los resultados de las variables medidas, incorporar a la aplicación un control para poder escoger entre las variables a medir como también la selección del rango a través del computador. Esto se realizará para aprovechar la interfaz que existirá entre el modulo de medición y el computador a través de la aplicación a programar. A continuación se mostrara un esquema para la interfaz entre el computador y el modulo de medición.

El desarrollo del anterior módulo de medición será útil para complementar el laboratorio de mediciones ya que los estudiantes tendrán a la mano otro dispositivo para poder hacer mediciones de las variables físicas que los estudiantes y profesores de electrónica manejamos normalmente en nuestros estudios, en los distintos trabajos y proyectos. Será de gran ayuda ya que permitirá una visualización digital y podrá ser utilizado en una de las prácticas del laboratorio de mediciones. Ya que se desarrollara una práctica para que los estudiantes del laboratorio de mediciones asimilen sus funciones y aprendan a manipularlo, complementado su aprendizaje con la ayuda del manual de usuario que tendrá el módulo de medición.