PUENTES DE MEDICION

PUENTES DE MEDICIÓN

Dispositivo electrónico para medir resistencias, capacitancias, inductancia o tensiones para regulaciones automáticas de precion

Los puentes de medición se usan en laboratorios de metrologia, en departamentos de control de calidad y servicios de mantenimiento especializados para chequeo y calibración de instrumentos de control de procesos, controladores de procesos industriales, reles de control, cuyos componentes tales como resistores, condensadores, bobinas, sondas, partes RL, RC, potenciometros etc. 

Requieren de valores precisos para asegurar la buena operación de los equipos.

PUENTE WHEATSTONE

El puente Wheatstone es un circuito inicialmente descrito en 1833 por Samuel Hunter Christie (1784-1865).

No obstante, fue el Sr. Charles Wheatestone quien le dio muchos usos cuando lo descubrió en 1843. Como resultado este circuito lleva su nombre. Es el circuito más sensitivo que existe para medir una resistencia

El puente de hilo o también (puente de wheatstone) es un instrumento de gran precisión que puede operar en corriente continua o alterna y permite la medida tanto de resistencias óhmicas como de sus equivalentes en circuitos de corriente alterna en los que existen otros elementos como bobinas o condensadores (impedancias). Muchos equipos tienen un puente de wheatestone incorporado, como por ejemplo medidores de presión (manómetros)  en tecnología de vacío, circuitos resonantes (LCR) para detectar fenómenos como la resonancia paramagnética, etc 

El puente Wheatstone es un circuito muy interesante y se utiliza para medir el valor de componentes pasivos como las resistencias (como ya se había dicho). El circuito es el siguiente: (puede conectarse a cualquier voltaje en corriente directa, recomendable no más de 12 voltios).

Cuando el puente se encuentra en equilibrio:

R1 = R2 y Rx = R3  

  de donde

                                                                 R1 / Rx  =  R2 / R3

En este caso la diferencia de potencial (la tensión) es de cero "0" voltios entre los puntos A y B, donde se ha colocado un amperímetro, que muestra que no pasa corriente entre los puntos A y B  (0 amperios) Cuando Rx = R3  VAB = 0 voltios y la corriente = 0 amperios

Si no se conoce el valor de Rx, se debe equilibrar el puente variando el valor de R3. Cuando se haya conseguido el equilibrio Rx será igual a R3 (Rx = R3). R3 debe ser una resistencia variable con una carátula o medio para obtener valores muy precisos.

Ejemplo:

Si R1 y R2 = 1 KΩ (Kilohmio) y R3 = 5 KΩ, Rx deberá de 5 KΩ para lograr que el voltaje entre A y B (VAB) sea cero (corriente igual a cero)

Así, basta conectar una resistencia desconocida (Rx) y empezar a variar R3 hasta  que la corriente entre A y B sea cero. Cuando esto suceda, el valor de RX será  igual al valor de R3

Una aplicación muy interesante del puente Wheatstone en la industria es como sensor de temperatura, presión, etc. (dispositivos que varían el valor de sus resistencias de acuerdo a la variación de las variables antes mencionadas).

Es en el amperímetro donde se ve el nivel o grado de desbalance o diferencia que hay entre el valor normal a medir y la medida real.

También se utiliza en los sistemas de distribución de energía eléctrica donde se lo utiliza para detectar roturas o fallas en las líneas de distribución

PUENTE KELVIN

El puente Kelvin es una modificación del Wheatstone y proporciona un gran incremento en la exactitud de las mediciones de resistencias de valor bajo, y por lo general inferiores a 1 ohm. Considérese el circuito puente de la figura 5-4, donde R_y representa la resistencia del alambre de conexión de R₃ a R_x. Son posibles dos conexiones del galvanómetro, en el punto m ò en el punto n. Cuando el galvanómetro se conecta en el punto m, la resistencia R_y del alambre de conexión se suma a la desconocida R_x, resultando una indicación por arriba de R_x. Cuando la conexión se hace en el punto n, R_y se suma a la rama del puente R₃ y el resultado de la medición de R_x será menor que el que debería ser, porque el valor real de R₃ es más alto que su valor nominal debido a la resistencia R_y. Si el galvanómetro se conecta en el punto p, entre m y n, de tal forma que la razón de la resistencia de n a p y m a p iguale la razón de los resistores R₁ y R₂, entonces.

Hay algunos dispositivos comerciales alcanzar precisiones de 2% para los rangos de resistencia 0,000001 a 25 ohmios. A menudo, ohmímetros incluyen puentes Kelvin, entre otros instrumentos de medición, con el fin de obtener rangos de gran medida, por ejemplo, el Valhalla 4100 ATC de bajo rango ohmiómetro

Los instrumentos para medir los valores sub-ohmios se refieren a menudo como ohmímetros de baja resistencia, mili-óhmetros, micro-óhmetros, etc 

PUENTE DOBLE KELVIN

El termino puente doble se usa debido a que el circuito contiene un segundo juego de tramas de relación figura 5-5. Este segundo conjunto de ramas, marcadas a y b en el diagrama, se conectan al galvanómetro en el punto p con el potencial apropiado entre m y n, lo que elimina el efecto de la resistencia Ry. Una condición establecida inicialmente es que la relación de la resistencia de a y b debe ser la misma que la relación de R₁ y R₂.

La indicación del galvanómetro será cero cuando el potencial en k sea igual al potencial en p, o cuando E_kl = E_imp, donde.

PUENTE DE MAXWELL

El puente Maxwell (o puente Maxwell-Wien) es un circuito electrónico parecido al puente de Wheatstone más básico, con solo resistencias. Este puente es utilizado para medir inductancias (con bajo factor Q).

Siguiendo las referencias de la imagen, R1 y R4 son resistencias fijas y conocidas. R2 y C2 son variables y sus valores finales serán los que equilibren el puente y servirán para calcular la inductancia. R3 y L3 serán calculados según el valor de los otros componentes:

Para evitar las dificultades al precisar el valor del condensador variable, este se puede sustituir por uno fijo y colocar en serie una o más resistencias variables.

La complejidad adicional de usar un puente Maxwell sobre otros más simples se justifica donde hay inductancia mutua o interferencia electromagnética. Cuando el puente esté en equilibrio la reactancia capacitiva será igual a la reactancia inductiva, pudiéndose determinar la resistencia e inductancia de la carga (R3 yL3).

PUENTE DE ANDERSON

Una forma modificada de puente de Maxwell utilizada para la medida de inductancias en términos de capacitancia y resistencia. Como se muestra en la figura el puente posee una resistencia adicional R₅. Las condiciones de equilibrio (que son independientes de la frecuencia) son:

PUENTE ANDERSON