PUNTAS DE PRUEBA

Una punta de prueba (o simplemente una punta) es un dispositivo que permite realizar una conexión física entre una fuente de señal o punto de prueba (DUT) y un instrumento de medición electrónico, como por ejemplo un osciloscopio

Existe una gran variedad de puntas de prueba, desde dispositivos sencillos y resistentes hasta otros más sofisticados, caros y frágiles.

Facilidad de conexión al punto de prueba 

Un requerimiento esencial para poder realizar una medición, es la capacidad de conectar la punta de prueba al punto que se está interesado medir. Con una punta ideal, uno sería capaz, además, de realizar esta conexión con facilidad.

Para circuitos en miniatura, tales como los de tecnología de montado de superficie (SMT) de alta densidad, la facilidad de conexión está brindada a través de cabezas de puntas de prueba miniatura y distintos adaptadores de extremos de puntas de prueba diseñados para este tipo de dispositivos. Estas puntas de prueba, sin embargo, son muy pequeñas para un uso práctico en, por ejemplo, circuitos de potencia industriales, donde es común tener altas tensiones y cables de referencia más largos. Para aplicaciones de potencia, se necesitan puntas de prueba más grandes con mayores márgenes de seguridad.

Del párrafo anterior debe quedar claro que no existe un único tamaño o configuración ideal de puntas de prueba para todas las aplicaciones. Por esta razón, se han diseñado puntas de prueba de distintos tamaños y configuraciones para cumplir con los requerimientos de conexión de distintas aplicaciones.

Fidelidad absoluta de la señal que mide 

La punta de prueba ideal debe ser capaz de transmitir cualquier señal desde su extremo hasta la entrada del instrumento de medición(el Osciloscopio de rayos catodicos en general) con una fidelidad absoluta. Dicho de otra forma, la señal, tal como se manifiesta en el punto de prueba, debería ser replicada fielmente a la entrada del instrumento de medición.

Para ello, la circuitería de la punta de prueba debe poseer atenuación nula, ancho de banda infinito y fase lineal en todas las frecuencias. No solo se trata de requerimientos ideales imposibles de alcanzar en un esquema real, sino que además son imprácticos. Por ejemplo, no tiene sentido hablar de un ancho de banda infinito, si lo que se está midiendo son frecuencias de audio.

Carga nula presentada a la fuente de señal 

Cualquier dispositivo externo, como una punta de prueba en este caso, que se conecte a un punto de prueba, aparecerá como una carga adicional a esa fuente de señal. El dispositivo externo actúa como una carga al tomar corriente del circuito (es decir, de la fuente de señal). Esta nueva carga modifica la operación del circuito que se está midiendo, y por lo tanto modifica la señal original en el punto de prueba.

Una punta de prueba ideal presenta una carga nula a la fuente de señal o, dicho de otra forma, no toma corriente alguna de ella. Para que esto suceda, la punta de prueba debe tener impedanciainfinita, cosa que no puede darse en la práctica. Una punta de prueba siempre tomará algo de corriente para poder generar una tensión a la entrada del instrumento de medición.

Inmunidad completa al ruido 

Siempre existen fuentes de ruido en el medio ambiente, tales como tubos fluorescentes y equipos de ventilación de motores. Estas fuentes pueden inducir su ruido en circuitos y cables en sus cercanías, provocando que su ruido se sume a la señal original. Es por esta razón que un simple cable no se usa como punta de prueba, pues un cable es susceptible al ruido.

Una punta de prueba ideal es inmune a cualquier fuente de ruido y por lo tanto la señal que entrega a la entrada del instrumento de medición no agrega ruido a la señal que mide, más allá del que la señal ya tenía en el punto de prueba.

Puntas de prueba de voltímetros 

Las puntas de prueba de los voltímetros están compuestas simplemente de cables equipados, en un extremo, con un conector que encaja en el voltímetro y, en el otro extremo, un sostenedor plástico con la punta misma, que permite al operador sostener la punta y resguardarlo del riesgo de un shock eléctrico. Dentro del cuerpo plástico de la punta de prueba, el cable está conectado a un extremo metálico rídigo y punteagudo que permite la conexión al punto de prueba.

Las dos puntas de prueba que utilizan los voltímetros son por lo general una roja (para la punta positiva) y otra negra (para la punta negativa). Cualquiera de ellas puede reemplazarse por un cable con terminación de conector cocodrilo, permitiendo una conexión al punto de prueba que no necesita ser sostenido por el operador. Algunas pruebas también permiten colocar un conector cocodrilo en las extremidades de la punta, cubriendo así la punta metálica.

Las dos puntas de los voltímetros comunes pueden soportar tensiones de hasta 1.000 voltios y corrientes de unos poco amperios. Pueden medir corriente continua (DC) o alterna (según modelos, limitados a la frecuencia de red (50Hz ó 60Hz) o con posibilidad de medir de un rango de frecuencias de hasta varios kilohercios).

Puntas de prueba de alta tensión [editar]

Si se inserta una alta resistencia en serie con la punta de prueba, y si se agregan grandes cantidades de aislación eléctrica, es posible crear una punta de prueba que permita que un voltímetro común mida tensiones muy altas (de hasta unos 50kV). El valor del resistor debe ser tal que forme un divisor de tensión apropiado con la resistencia de entrada del voltímetro. Debido al valor elevado del resistor (uno cuantos megohmios), las puntas de prueba de alta tensión sirven solo para medir corriente continua: el circuito RC que se forma con la capacidad parásita de la entrada del voltímetro atenuará las frecuencias que aparezcan en DC.

Puntas de prueba de osciloscopios 

Debido a las altas frecuencias que entran en juego, los osciloscopios comúnmente no usan simples cables para conectar al punto de prueba (DUT), sino que se usan puntas de prueba de osciloscopio. Dichas puntas de prueba usan un cable coaxial para transmitir la señal desde el extremo de la punta hasta la entrada del osciloscopio, conservando aquellas altas frecuencias importantes para la operación correcta de este instrumento.

Las puntas de prueba de osciloscopio se clasifican en dos grandes grupos: pasivas y activas.

Puntas pasivas [editar]

Las puntas de prueba de osciloscopio pasivas se construyen con cables y conectores y, cuando existe la necesidad de compensación y atenuación, resistores y condensadores. No contienen componentes electrónicos activos, como transistores o amplificadores, y por lo tanto no necesitan que se les provea potencia.

El diseño más común inserta un resistor de 9 megohm en serie con el extremo de la punta. La señal se transmite entonces desde la extremidad de la punta hasta la entrada del osciloscopio a través de un cable coaxial especialmente diseñado para minimizar la capacitancia y el efecto de ringing. El resistor sirve para minimizar la carga que la capacitancia del cable introduciría en el punto de prueba. En serie con la impedancia de entrada normal de 1 megohm del osciloscopio, el resistor de 9 megohm crea una divisor de tensión x10, por lo que a estas puntas se las conoce como puntas de baja capacitancia o puntas x10 ("puntas por diez").

Debido a que la entrada del osciloscopio tiene capacitancias parásitas en paralelo con el resistor de 1 megohm, el resistor de 9 megohm debe encontrarse también en paralelo con uncondensador, llamado condensador de puenteo, de manera de evitar que se forme un filtro pasa bajo RC con la capacitancia parásita del osciloscopio. El valor de este condensador de puenteo debe elegirse de manera tal que, combinado con el condensador de entrada del osciloscopio, se forme también un divisor de tensión x10. De esta manera, la punta provee una atenuación uniforme x10 desde corriente directa (mediante la atenuación que proveen los resistores) hasta frecuencias bastante altas de corriente alterna (mediante la atenuación que proveen los condensadores).

Tiempo atrás, el condensador de puenteo en la extremidad de la punta era ajustable, permitiendo configurar la atenuación x10. Los diseños más modernos de puntas tienen en su extremidad un circuito electrónico de lámina gruesa recortada por láser que combina el resistor de 9 megohm con una condensador de puenteo de valor fijo. Adicionalmente, se agrega un pequeño condensador ajustable (condensador de compensación) en paralelo con la capacitancia de entrada del osciloscopio. En ambos casos, la punta debe ajustarse de manera tal de que garantice una atenuación uniforme a toda frecuencia. A este proceso se lo conoce como compensación de la punta de prueba, y normalmente se lleva a cabo midiendo una onda cuadrada y ajustando el condensador de compensación hasta que en el osciloscopio se visualiza una señal lo más cuadrada posible. En el caso en que la señal tenga los bordes pronunciados o redondeados, se dice que la punta estásobrecompensada o subcompensada, respectivamente. Las puntas de prueba más rápidas y más nuevas poseen esquemas de compensación más complejos y pueden llegar a requerir otro tipo de ajustes.

Existen también puntas atenuadoras x100, al igual que algunos diseños especiales para uso con altas tensiones (de hasta 25 kV).

Las puntas de prueba pasivas se conectan al osciloscopio con un conector BNC comúnmente. Las mayoría de las puntas atenuadoras x10 presentan una carga de alrededor de 10 a 15 pF y 10 megohm al punto de prueba (DUT). Puntas atenuadoras x100 presentan una carga más leve.

Puntas activas 

Puntas de prueba de osciloscopio activas contienen o dependen de componentes eléctricos activos, como transistores, para su operación. En la mayoría de los casos, el elemento activo es untransistor de efecto campo (FET) en la forma de un pequeño amplificador, construido a partir de un FET, montado directamente dentro de la extremidad de la punta de prueba. De esta manera se obtienen capacitancias parásitas excepcionalmente bajas (típicamente entre unos pocos picofaradios hasta menos de un faradio), sin comprometer el valor de la alta resistencia en corriente directa (DC). Es común ver capacitancias de 1 pF o menos con una resistencia de 1 megohm.

Se conectan al osciloscopio de la misma manera que las puntas Z0, es decir, usando un cable coaxial de 50 ohm terminado a la entrada del osciloscopio.

Sin embargo, las puntas activas tienen varias desventajas, que han evitado que reemplacen completamente a las puntas pasivas: 

Son varios órdenes de magnitud más caras que las puntas pasivas 

Requieren que se les entregue potencia (aunque esto lo hace el osciloscopio) 

Poseen un rango dinámico limitado, por lo general llega a bajar hasta los 3 a 5 volts. 

Pueden dañarse por sobretensión o, algunas veces, incluso por descarga electrostática. 

Para evitar el algunas veces limitado rango dinámico, muchas puntas activas le permiten al operador introducir una tensión de desplazamiento (o tensión de offset). El rango dinámico total estará todavía limitado, pero el operador podrá ajustar su punto central de manera tal de que tensiones en el rango de, por ejemplo, creo a cinco voltios puedan medirse en lugar de -2.5 a +2.5.

Debido a su baja tensión inherente, no hay una necesidad importante de que se provean grandes cantidades de aislante para asegurar la seguridad del operario contra shock eléctrico. Esto permite que la extremidad de la punta en puntas activas sea extremadamente pequeña, haciéndolas ideales para uso en equipos electrónicos modernos de alta densidad. Debido a su tamaño y a sus excelentes características eléctricas, son las preferidas para detección de problemas en electrónica digital.

Antes de la llegada de electrónica del estado sólido de alta performance, se construyeron unas pocas puntas activas usando tubos de vacío para los amplificadores.

Puntas diferenciales 

Las puntas diferenciales son una variación especial de las otras familias de puntas, optimizadas para medir señales diferenciales, es decir, aquellas que están referenciadas una a la otra en lugar de estar referenciadas cada una a tierra. Para maximizar la relación de rechazo de modo común (CMRR), las puntas diferenciales deben proveer dos caminos de señal que sean tan idénticas como sea posible, coincidiendo en atenuación, respuesta en frecuencia y retraso temporal globales.

Tiempo atrás, esto se hacía diseñando puntas pasivas con dos caminos de señal, que condujeran a una etapa de amplificador diferencial hasta o hasta cerca del osciloscopio. Cons los avances en la electrónica del estado sólido, se ha tornado muy práctico poner el amplificador diferencial directamente en la extremidad de la punta, facilitando enormemente los requerimientos en el resto del camino de señal, que ahora se hace de una sola terminal, en lugar de diferencial y la necesidad de que los parámetros en el camino de la señal coincidan desaparece. Una punta diferencial moderna tiene comúnmente dos extensiones metálicas que pueden ajustarse por el operador para tocar los dos puntos en el punto de prueba (DUT) simultáneamente. Así se hace posible alcanzar valores de CMRR muy altos. Se alcanzan por ejemplo anchos de banda de 1 GHz con CMRR desde 60 dB (1000:1) a 1 MHz hasta 30 dB (32:1) a 1 GHz.

Puntas de prueba elásticas 

Puntas con el mismo propósito pero se usan para pruebas de gran volumen, cuentan con una construcción diferente a las puntas de prueba ordinarias, ya que dentro del funcionamiento normal de estas puntas se encuentra un muelle o resorte que actúa como ajuste perfecto entre la pieza a la cual se le efectúa alguna prueba ICT(In-Circuit-Test) o FCT(Functional-Circuit-Test) y la interface de prueba.

Puntas de prueba Neumáticas [editar]

Puntas de prueba que usan como actuador Aire comprimido obtenido de un compresor en un cilindro de metal, también usadas para pruebas ICT o FCT, estas puntas son de alto costo porque se necesita incorporar partes neumáticas para que las puntas funcionen correctamente.

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INTERPRETACIÓN DE ESPECIFICACIONES

ESPECIFICACIONES

Es el análisis que se le puede hacer a todos los datos que da el fabricante. Son producidas por el mismo fabricante quien es el encargado de dar todas las especificaciones de las escalas de medición de los diferentes instrumentos de medida.

Su función es dar a conocer los rangos dentro de los cuales puedo trabajar con cada instrumento que utilice.

La presentación de la información se hace por medio de un conjunto de dígitos. En el caso de los multimetros. Estos dígitos se forman con 7 barras o segmentos formando un ocho. De acuerdo con las segmentos excitados eléctricamente, será el número representado.  Los segmentos pueden ser de Led o Cristal Líquido. Los de Led son luminosos no dependiendo de la luminosidad exterior para poder observarlos. Los de Cristal Líquidos dependen de la luz exterior para ser observados.

Los instrumentos pueden contener 3, 4 o 5 dígitos. Mientras mayor cantidad de dígitos tenga el instrumento, mayor será la resolución del mismo, o sea, se podrá leer con mayor exactitud del valor desconocido.

Cada dígito será formado por la combinación de los segmentos de ese dígito. Cada segmento es controlado por una línea eléctrica. Para tener mayor resolución de lectura, se necesitan varios dígitos, pero cada dígito necesita 7 líneas. Esto complica la decodificación y la implementación eléctrica del contador por la cantidad de cableados necesarios.

El número uno (1) es formado por los dos segmentos verticales derechos. Si excitamos el primer dígito de la izquierda con una sola línea, conectada a estos dos segmentos, tendremos un 1 cuando la línea este excitada y un cero cuando esta línea no esté excitada. Esto permitiría duplicar la resolución sin complicar demasiado el cableado. Este dígito a la izquierda que puede tomar valor 1 ó 0 se lo conoce como medio dígito.

Normalmente se tienen un lectura de 999 pero con el agregado de un 1 delante del 999, se obtiene el doble de escala al poder leer 1999.

Dicho de otro modo, con un instrumento de dígitos normales, para un instrumento de 3 dígitos, se podría leer 999 milivolts en la escala de milivolts, pero si se agrega el medio dígito delante del dígito de la izquierda, se puede leer hasta 1999 milivolts. Normalmente cuando el valor de entrada supera las 1999 cuentas, los dígitos completos no están iluminados y sólo el medio dígito presenta el valor 1, indicando sobre-escala. (lectura mayor a la que puede indicar el instrumento).

Cuando la lectura es menor a 1000 cuentas, el medio dígito no se enciende.

Esto hace muy ventajoso el uso común de el llamado medio dígito (el 1 más significativo) que duplica la resolución del instrumento.

En el presentación digital también se manifiesta un error por indeterminación de + 1 dígito en la presentación. O sea, después del último dígito de la derecha, los dígitos siguientes de menor valor no son mostrados. Estos dígitos no mostrados pueden ser mayores a 5 ó menores a 5, El instrumento, redondea el ultimo dígito de la derecha, con lo cual se pierde la información sobre esos dígitos no presentados. Por lo tanto, el ultimo dígito puede ser de un valor mayor o menor en 1.

Osea, si nos da una lectura de 1456 mV, el valor puede ser de 1455 mV a 1457 mV. Uno por encima y uno por debajo del valor presentado

Precisión de la medición está dada por

+- 1 cuenta +- Error de la base de tiempo +- error del conversor de entrada correspondiente.

Especificaciones de los Multímetros

La especificación de un instrumento de medición, es una detallada descripción de las características que identifican al instrumento.

 La utilidad y simplicidad de las especificaciones debe tenerse en cuenta al diseñar la presentación de estas especificaciones. Una especificación que se aplica a todos los rangos, a todos los niveles y a un amplio rango de condiciones ambientales es fácilmente entendida.

Los componentes que integran la especificación de un instrumento de medición, incluye todos los parámetros que identifican al instrumento, y a las condiciones de respuesta del mismo ante diversas condiciones ambientales y de lectura. Entre ellas tenemos los Rangos, la Exactitud, la Precisión, la Resolución, linealidad, los límites de temperatura de funcionamiento y almacenamiento, las características de entrada, los valores máximos y mínimo de lectura.

RANGO: Los rangos son las distintas escalas que el instrumento tiene a fin de dar una lectura adecuada dentro de la resolución establecida en la especificación.

Fondo (FULL) de escala: Es el máximo valor de lectura en la escala en uso.

Factor de escala: Este está dado por la relación entre el rango elegido y el número de divisiones de dicho rango. Este es más aplicable a instrumentos de medición analógica.

PRECISIÓN: Es el mayor error permitido, expresado como un porcentaje o un valor absoluto. O sea, es la exactitud de la medición. En multímetros digitales, la precisión se expresa por dos términos. Uno de ellos es la cantidad de dígitos fijos de error y el otro término puede expresarse de cuatro formas:

 a- % de la lectura especificada:     Error % =

  

En los instrumentos digitales, por ejemplo, se expresa como +- (2,0 % de la lectura +- 2 dígitos), indicando que el error del valor leído esta dentro del 1,3 % y además 2 dígitos de error fijo. Por ejemplo en ese caso, si la lectura es 1200 mV, el error es de 24 mV (2,0 % de

1200) + -2 mV (2 dígitos), siendo la lectura verdadera, en el peor de los casos:

b- Error expresado en dígitos: = + x dígitos

Por ejemplo, si el error es de + 2 dígitos en la escala de milivoltios, y tenemos una lectura de 1.499 volts, esto significa que el error es de + 2 milivoltios y la lectura real puede ser 1501 a 1597 mvoltios. Este tipo de indicación de error es fijo, o sea independientemente del valor leído.

El error es siempre de igual cantidad de dígitos por arriba o por abajo del valor indicado.

ESTABILIDAD: Es el período de tiempo en el cual se garantiza que el instrumento mantenga las lecturas dentro de la especificaciones indicadas. En consecuencia, periódicamente debe hacerse una constatación del instrumento con otro de mayor estabilidad y precisión a fin de ajustarlo mediante los controles adecuados a los valores indicados por la especificación.

RESOLUCION: Es el menor valor de lectura que puede identificar el instrumento en la escala en uso. O sea, es el menor cambio de la magnitud que puede ser indicado por el instrumento.

Por ejemplo, en un multímetro de 5 dígitos puede mostrar 200000 cuentas, y en consecuencia la resolución será igual a 1 dígito. Por ejemplo, 1 Microvoltios en la escala de 200 V.

IMPEDANCIA DE ENTRADA: Al intentar medir una magnitud, el instrumento necesita afectar el valor de esa magnitud medida a fin de cuantificarla. La impedancia de entrada es una medida de la capacidad del instrumento de medir esa magnitud, afectándola el menor grado posible. En consecuencia, a mayor impedancia de entrada, mejor será la calidad del instrumento de medida.

En los instrumentos analógicos esta es variable de acuerdo al rango utilizado y se expresa en OHM/volts Resp (Resistencia específica). La resistencia de entrada es

Rv = Resp (Kohm/V) x Rango (v)

En los instrumentos digitales, la resistencia de entrada es un valor fijo que depende del modo de lectura (Voltios o Amperes) independiente de la escala usada. En modo de medición de Tensión la impedancia se mide en Megaohms.

En el caso de medición de corriente, se da también la máxima caída de tensión que se produce en los terminales de entrada del instrumento.

MÁXIMOS VALORES DE VOLTAJES Y CORRIENTE ADMISIBLE

Los multímetros son instrumentos electrónicos que pueden soportar un determinado valor máximo de voltaje y corriente aplicable a sus extremos. Estos valores son los máximos absolutos que pueden ser aplicados, aún cuando en la escala más grande el display pueda medir un valor mayor.

En Voltaje alterno, se especifican el máximo voltaje eficaz, y el máximo valor pico que corresponde este último con el máximo voltaje de continua admisible por el instrumento. En alterna se deben respetar los dos máximos ya que si el voltaje eficaz es menor al máximo admisible, pero el pico es mayor al admisible, esa señal no se puede medir porque puede dañar el instrumento, ya que se supera uno de los límites.

En el caso de corriente, el máximo se refiere al máximo eficaz de corriente que está limitado por protección por un fusible interno.

CONDICIONES AMBIENTALES DE USO: Son las condiciones ambientales (temperatura y humedad, polvo) y posición en las cuales pueden ser usados los instrumentos, y en las cuales se cumplen las especificaciones indicadas por los manuales. Dependiendo del instrumento, se indican las temperaturas máximas y mínimas dentro de las cuales pueden ser usados, y las temperaturas máximas y mínimas dentro de las cuales pueden ser guardados. Normalmente el rango de temperaturas de almacenamiento es mayor al de operación.

En cuanto a la humedad, se aplica los mismos conceptos que para la temperatura, siendo expresado los límites en % de humedad ambiente.

En los instrumentos digitales normalmente no se aplica este concepto, debido a que la cuantificación de la información medida se hace por medios electrónicos, no haciéndose uso de elementos mecánicos, por lo cual la posición no afecta a la lectura.

En los instrumentos de bobina móvil, ya que la indicación de la lectura se hace a través de aguja acoplada a una bobina móvil que se desplaza radialmente en un campo magnético generado por un cilindro magnético, se debe indicar la posición en que se debe colocar el instrumento. Normalmente se indica con un símbolo, para indicar que se debe usar en posición horizontal con el visor hacia arriba. Esto es debido a que en esta posición, el peso de la aguja no afecta a la medición realizada.

Ejemplo de especificaciones de multímetros digitales.

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PUENTES DE MEDICIÓN

Puente de Corriente Alterna

En principio, un puente de corriente alterna consta de cuatro ramas cada una de las cuales tiene cierta impedancia, una fuente de voltaje AC y un detector de cero, interconectados de la manera mostrada en la Figura

Analizando este circuito podemos concluir que, en forma similar al puente de Wheatstone, cuando no hay circulación de corriente por el detector de cero se cumple la relación :

Puente de Wheatstone.

El puente Wheatstone es un circuito muy interesante y se utiliza para medir el valor de componentes pasivos como las resistencias.

Este circuito consiste en tres resistencias conocidas y una resistencia desconocida, conectadas entre sí en forma de diamante. Se aplica una corriente continua a través de dos puntos opuestos del diamante y se conecta un galvanómetro a los otros dos puntos. Cuando todas las resistencias se nivelan, las corrientes que fluyen por los dos brazos del circuito se igualan, lo que elimina el flujo de corriente, el puente puede ajustarse a cualquier valor de la resistencia desconocida, que se calcula a partir los valores de las otras resistencias. Se utilizan puentes de este tipo para medir la inductancia y la capacitancia delos componentes de circuitos. Para ello se sustituyen las resistencias por inductancias y capacitancias conocidas. Los puentes de este tipo suelen denominarse puentes de corriente alterna, porque se utilizan fuentes de corriente alterna en lugar de corriente continua. 

Circuito Equivalente

El puente de Wheatstone se muestra en la siguiente figura  y está  constituido por cuatro resistencias R1, R2, R3 y R4, de las  cuales una de ellas es desconocida y su valor debe determinarse

Formula Matemática

El puente Wheatstone tiene cuatro ramas resistivas, una fuente de f.e.m (una batería ) y un detector de cero (el galvanómetro). Para determinar la incógnita, el puente debe estar balanceado y ello se logra haciendo que el galvanómetro mida 0 V, de forma que no haya paso de corriente por él. Debido a esto se cumple que:

Al lograr el equilibrio, la corriente del galvanómetro es 0, entonces:

Donde Rx es R4, combinando las ecuaciones (7.1), (7.2) y (7.3) se obtiene:

Resolviendo:

 Expresando Rx en términos de las resistencias restantes:

R3 se denomina Rama Patrón y R2 y R1 Ramas de Relación.

El puente de Wheatstone se emplea en mediciones de precisión de resistencias desde  1 hasta varios M Ohm.

Puente de kelvin

El puente kelvin es una modificación del Wheatstone que utiliza como elementos de comparación  resistencias muy pequeñas inferiores a 1 Ω

Considérese el circuito puente de la siguiente figura, donde Ry representa la resistencia del alambre de conexión de R3 a Rx . 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 Ry del alambre de conexión se suma a la desconocida Rx, resultando una indicación por arriba de Rx

Considérese el circuito puente de la siguiente figura, donde Ry representa la resistencia del alambre de conexión de R3 a Rx . 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 Ry del alambre de conexión se suma a la desconocida Rx, resultando una indicación por arriba de Rx

La ecuación de equilibrio para el puente da:

Remplazando la ecuación 2 en 1 tenemos

El término doble se debe a que el circuito tiene un segundo juego de ramas de relación. Se utiliza para medir resistencias menores a 1[Ω].

Las resistencias Rx y Rp son resistencias de 4 terminales, construcción que se emplea para Shunt y patrones de resistencias. La resistencia de 4 terminales tiene 2 pares de bornes, es decir dos bornes de tensión (bornes superiores) y dos bornes de corriente (bornes inferiores).

CIRCUITO EQUIVALENTE

FORMULA MATEMATICA

El equilibrio se cumple:

Resolviendo la ecuación:

La expresión para Rx nos queda

Puente de Schering

Este es un tipo de puente que está concebido para realización de medidas en altas tensiones, su objetico se dirige principalmente hacia la determinación del factor de perdida, y no tanto en la determinación de capacidades de elementos aislantes de alta tensión en equipos ya fabricados o instalados así como para la realización análisis de materiales sometidos a altas tensiones 

Su constitución puede verse en la siguiente figura. En ella el elemento en prueba es el correspondiente a Cx y ᵹx. Cn es un condensador conocido de aire o vacío, por tanto sin perdidas, y adecuado para trabajar a alta tensión de ensayo

Zpr es un elemento de protección para limitar la corriente de cortocircuito en caso de fallo del aislante de algunos de los elementos anteriores citados

CIRCUITO EQUIVALENTE

El balance de ángulos exige que el ánulo Ѱ de esta rama y el ángulo ϕ del elemento incógnita deban sumas exactamente -90°. Las ecuaciones que igualan los productos de rama opuestas proporcionan las siguientes condiciones de equilibrio

Y

Puente de Sauty

Es un puente que permite medir capacitores permitiendo establecer el circuito equivalente serie. Dos ramas adyacentes son resistencias puras y las otras dos del mismo carácter reactivo.

Ecuaciones de equilibrio

Remplazando en la ecuación anterior

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 siguiente figura el puente posee una resistencia adicional R5. Las condiciones de equilibrio (que son independientes de la frecuencia)

ECUACIÓN MATEMÁTICA

CIRCUITO EQUIVALENTE

Puente de Maxwell

El puente de Maxwell compara una inductancia con una capacitor. Este puente es muy adecuado para medir inductancia en función de la capacidad, dado que los capacitores ordinarios están mucho mas cerca de ser patrones de reactancia sin perdidas, que los inductores.

Además la ecuación de equilibrio del puente de Maxwell para la componente inductiva es independiente de las perdidas asociadas con la inductancia y también de la frecuencia con que se mide.

Este puente es conveniente para la medición de inductancias de cualquier magnitud, siempre que el Q de la misma no sea muy elevado a la frecuencia de medición.

Circuito Equivalente

El puente se ilustra en el siguiente circuito  y se usa para la medida de inductancias (en función de un condensador conocido) o capacidades (en función de una inductancia conocida).

Formula Matemática

Tenemos:

L/C = R4R2=R1R3

Despejamos y obtenemos

Puente de Hay

El circuito puente Hay se utiliza generalmente para la medida de inductancias en términos de capacitancia, resistencia y frecuencia. Se diferencia del puente de Maxwell en que el condensador se dispone en serie con su resistencia asociada.

Formula matemática

Circuito Equivalente

A primera vista este puente no difiere demasiado de su equivalente de Maxwell, salvo  que en esta ocasión el capacitor C1 se conecta en serie con la resistencia R1, por lo tanto para  ángulos de fase grandes la resistencia  R1 debe tener un valor muy bajo. Es esta pequeña  diferencia constructiva la que permite su utilización para la medición de bobinas de Q alto (Q>10).

Puente de Wien

Un circuito puente de CA, en el que una rama consta de una resistencia y una capacitancia en serie, y la contigua de una resistencia y una capacitancia en paralelo, siendo las dos ramas restantes puramente resistivas.

        Formula matemática

Este puente se usa para medida de capacitancias en términos de resistencia y frecuencia. En el equilibrio, se aplican las siguientes relaciones:

Que dan las siguientes expresiones para C1 y C2:

Circuito Equivalente

Usa el mismo esquema que el puente de corriente alterna pero el capacitor incógnita (por ejemplo C1) es un capacitor imperfecto con perdidas por lo que para poder equilibrar el puente hay que agregar una resistencia variable a la otra rama capacitiva.

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