Instrumentos analógicos: tipos, efectos críticos, operaciones y preguntas frecuentes

Contenido: Instrumentos analógicos

¿Qué son los instrumentos analógicos?

Instrumentos electrónicos analógicos

Un instrumento analógico es uno cuya salida o visualización es una función de tiempo continuo. Este instrumento convierte la cantidad de entrada en una O / Ps analógica; teniendo un número infinito de valor. Un instrumento análogo normalmente contiene un puntero y un marcador calibrado escalado para mostrar la salida.

instrumento analógico
Credito de imagen :"Plano de detalle del manómetro" by wuestenigel está licenciado bajo CC BY 2.0

Selección factor de instrumento analógico:

  • Rango de operación y tipo de medición.
  • Sensibilidad.
  • Costo.
  • Resolución.
  • Confiabilidad.
  • Condición ambiental.
  • Respuesta frecuente.
  • Estabilidad.
  • Condición ambiental.
  • Harapidez.
  • Exactitud.

Tipos de instrumentos analógicos

El instrumento analógico también puede ser de dos tipos:

  • Instrumento de medida directa
  • Instrumento de comparación

El instrumento de medición directo es el instrumento que convierte la energía de la cantidad de medición directamente en energía que dispara el instrumento, y la magnitud de la cantidad a medir instantáneamente.

Un instrumento de comparación que compara la cantidad desconocida con un estándar, cuando se necesita alta precisión, se utiliza.

Una clasificación más del instrumento analógico es

  • Instrumentos indicadores
  • Instrumentos de grabación
  • Integración de instrumentos

Instrumentos indicadores analógicos

Crédito de la imagen: "Cara de escala" by 'Jugando con pinceles' está licenciado bajo CC BY 2.0

Es un instrumento indicador que muestra el valor instantáneo de la magnitud de la cantidad a calcular. El instrumento indicador generalmente incluye todos los tipos de instrumentos nulos y la mayoría de los pasivos. El más utilizado es un dial y una indicación de puntero mediante el puntero que se mueve sobre un dial calibrado.

El instrumento indicador analógico se puede dividir en dos grupos: instrumento electromecánico e instrumento electrónico.

Algunos ejemplos son amperímetro y voltímetro.

Instrumentos de grabación

El instrumento de registro proporciona un registro continuo de la variación de la cantidad que se mide durante un período específico. Aunque se utiliza para proporcionar el rendimiento general de cualquier instrumento, puede proporcionar datos para evaluar el calibre y la eficiencia de las cuadrillas operativas.

Tipos de instrumentos de grabación

 Los instrumentos de grabación analógicos pueden ser de tres tipos:

  • Instrumento de grabación gráfica.
  • Instrumento de grabación de cinta magnética.
  • Instrumento de registro oscilográfico.

¿Qué son los instrumentos de grabación gráfica?

Instrumentos de grabación gráfica mostrar y almacenar registros de la historia de algún evento físico con pluma y tinta. Incluso pueden variar el voltaje, la corriente, la presión, etc. Consiste principalmente en un gráfico para almacenar y mostrar los datos registrados. Este lápiz se mueve sobre el papel con la relación adecuada y una conexión interna que conecta el lápiz a la fuente de información.

Integración de instrumentos

Un instrumento integrador es un instrumento para encontrar la suma de las medidas durante un período específico, la suma en la que esto proporciona como producto del tiempo y la cantidad medida.

Principio de funcionamiento de instrumentos analógicos

  • Efecto magnético.
  • Efecto térmico.
  • Efecto electrostático.
  • Efecto electromagnético o efecto de inducción.
  • Efecto Hall.

Los pares de funcionamiento en instrumentos analógicos son

Crédito de la imagen: "H2: Es dabom" by Jurvetson está licenciado bajo CC BY 2.0

Fuerza de funcionamiento o par:

  • Fuerza de desviación o par.
  • Controlar la fuerza o el par.
  • Fuerza de amortiguación o par.

Fuerza de desviación o par: Es una fuerza o par que refleja el puntero desde su 0th posición de la escala calibrada de acuerdo con la magnitud de la cantidad que pasa por el dispositivo.

Control de fuerza o par:  que controlan el movimiento del puntero en una escala requerida. Es necesario llevar el puntero al 0th apuntar si no hay fuerza deflectora. Para producir una fuerza igual y opuesta a la Fuerza deflectora para estabilizar el puntero en ausencia de la Fuerza controladora, el puntero puede alejarse de la posición de estudio final para cualquier magnitud. El control de la torsión se puede producir mediante el control de gravedad con control de resorte.

Fuerza de amortiguación o par: Esto se utiliza para evitar la vibración de la oscilación del puntero en un rango de escala particular; Se requiere traer de vuelta el puntero en reposo. La fuerza de amortiguación se puede establecer mediante la fricción del aire, la fricción del fluido, la amortiguación de las corrientes de Foucault.

Efecto magnético

En un campo magnético uniforme, se sitúa un conductor portador de corriente, lo que provoca una perturbación en el campo magnético, fuerza de impacto (F). La dirección de la fuerza será la dirección opuesta a la corriente y el conductor de la bobina generará un campo magnético que actuará como material magnético.

Fuerza de atracción o repulsión 

Cuando se trata de una pieza de hierro dulce que no se magnetiza previamente, se mantiene cerca del final de la bobina. Cuando la corriente fluye a través de la bobina, el hierro dulce se magnetiza y se tira al interior de la bobina. La fuerza de atracción es proporcional a la intensidad del campo dentro de la bobina y proporcional a la intensidad de la corriente; utilizado en un atractivo instrumento de hierro en movimiento (MI).

Si dos piezas de hierro dulce están situadas cerca de la bobina, se magnetizan y entonces habrá una fuerza de repulsión; utilizado en instrumentos de hierro en movimiento repulsivo (MI).

La fuerza entre una bobina portadora de corriente y un imán permanente se usa en un instrumento de bobina móvil de imán permanente, y la fuerza entre dos bobinas portadoras de corriente se utiliza como el principio clave en el tipo de instrumento dinamómetro.

Efecto Térmico

La corriente a medir pasa a través de un elemento calefactor cuya temperatura aumenta con el aumento de la corriente y el cambio de temperatura se convierte en un EMF por un termopar. El termopar está diseñado con dos conductores eléctricos diferentes unidos en el extremo uno del otro para formar un bucle cerrado, el punto de encuentro del metal diferente es la unión. Si ambas uniones se mantienen a una temperatura diferente, una corriente fluirá a través del circuito.

Efecto electrostático

El efecto electrostático es la fuerza de atracción entre 2 o muchos elementos cargados eléctricamente entre los cuales se conserva una diferencia de potencial. Esa fuerza da como resultado un aumento del par de desviación. El efecto electrostático es el principio básico de un instrumento electrostático conocido como electrómetro voltímetro, un ejemplo de instrumento electrostático.

Ventajas de instrumento electrostático:

  • muy alta precisión
  • se puede utilizar en CA o CC
  • en una amplia gama de frecuencias
  • el instrumento se puede calibrar con CC todavía la calibración es válida para CA también
  • están libres de histéresis y pérdida de corriente de Foucault y error de temperatura 
  • pérdida de potencia insignificante 
  • no se ve afectado por el campo magnético perdido

Desventajas de instrumentos electrostáticos:

  • Aplicación limitada generalmente en circuitos de CA de voltaje relativamente alto
  • las escamas no son uniformes 
  • costoso 
  • menos duradero 
  • se puede utilizar en laboratorio menos utilizado en la industria
  • tener que protegerse contra el campo electrostático perdido

Efecto de inducción

Efecto de inducción cuando se coloca un disco o tambor conductor no magnético en el campo magnético que es excitado por corrientes alternas, se inducirá EMF en el tambor o disco. Si se proporciona la ruta cerrada, EMF provocará un flujo de corriente al tambor o al disco. la fuerza producida en la interacción de la corriente inducida y el campo magnético hará que el disco o tambor se mueva, este efecto se utiliza en el medidor de energía.

Ventajas de instrumentos de inducción:

  • amortiguación muy eficiente
  • El campo magnético disperso tiene un efecto más insignificante en la salida.
  • Se puede obtener una deflexión a gran escala de unos 300 grados.

Desventajas del instrumento de inducción:

  • alto consumo de energía
  • costoso 
  • se puede usar solo para aire acondicionado

Errores en el instrumento de inducción se deben a variaciones de frecuencia o variaciones de temperatura.

Efecto Hall

Esta es la formación de una diferencia de potencial a través de un material conductor que tiene corriente eléctrica en un campo magnético cruzado.

La magnitud de la caída de potencial depende de la densidad de flujo de corriente, y la propiedad interna del conductor se llama el coeficiente del efecto hall. La fem producida en este fenómeno es tan pequeña para la medición que puede requerir amplificación. Los instrumentos de efecto Hall se utilizan para detectar corrientes o en medidas magnéticas. Algunos ejemplos son el amperímetro del medidor de flujo y el vatímetro vectorial de Poynting. Los instrumentos de efecto Hall convierten el campo magnético en una cantidad eléctrica, que se puede medir fácilmente.

Ventajas de los efectos Hall:

  • Verdadero estado sólido
  • Durable
  • Operación de alta velocidad
  • Sin parte móvil
  • Trabajando en el amplio rango de temperatura
  • Se requiere poco espacio

Desventajas de los efectos hall:

  • Muy sensible a la temperatura.
  • El campo magnético perdido puede causar un error en la lectura.
  • No aplicable para medir el flujo de corriente a grandes distancias.

¿Cuáles son las ventajas de los instrumentos digitales sobre los analógicos?

Ventajas y desventajas de los instrumentos analógicos y digitales.

Ventajas de los instrumentos digitales sobre los analógicos:

  • Alta precisión que los instrumentos analógicos
  • La transmisión de datos es más rápida con poca pérdida de datos.
  • Alto nivel de ruido inmune
  • Tamaño reducido
  • Alta velocidad de funcionamiento
  • Bajo consumo de energía
  • Compatible con computadora, microprocesador y microcontrolador.
  • Con la lectura de pantalla digital con error de paralaje se elimina

Desventajas de la instrumentación digital:

  • Costoso
  • Menos sensitivo
  • Flexibilidad limitada
  • No es fácil de transportar

Ventajas de la instrumentación analógica:

  • Cantidad infinita de datos en un rango finito
  • Fácil de comprender
  • Barato
  • Alta precisión
  • Altamente sensible
  • Fácilmente portátil

Desventajas de la instrumentación analógica:

  • Menor resolución
  • Fácilmente afectado por el ruido
  • No es conveniente leer la salida
  • Baja precisión
  • No se puede conectar directamente a ninguna computadora, microprocesador o microcontrolador.
  • Es posible que se produzca un error de paralaje durante el resultado de la lectura.

Amplificador de instrumentación de dispositivos analógicos

Amplificador de instrumentación de dispositivos analógicos cuando la salida de cualquier instrumento es baja o se necesita cualquier amplificación para un procesamiento posterior, la entrada al amplificador del instrumento es la salida del centro del transductor que se utiliza para amplificar, rechazar el ruido y la interferencia de señal. Un amplificador de instrumentación es un amplificador diferencial y un amplificador de instrumentación de dispositivo analógico es un bloque de precisión con una entrada y salida diferencial. Este dispositivo amplifica las diferencias entre los dos voltajes de señal de entrada mientras rechaza las señales comunes a ambas entradas.

Grupo de instrumentos analógicos | Grupo de instrumentos analógico

Crédito de la imagen:"Cabina de Hawker Hunter" by G. Weir está licenciado bajo CC BY 2.0

Un grupo de instrumentos analógicos es un grupo de diferentes instrumentos analógicos y puede incluir diferentes medidores y medidores analógicos para proporcionar la medición requerida. Estos grupos se utilizan para requisitos de orden de seguridad utilizados principalmente en automóviles, aviones, etc.Este grupo usa diferentes m para medir la información requerida, por ejemplo, en automóvil, velocidad, nivel de combustible, nivel de carga, etc.

¿Cuál es la diferencia entre los instrumentos de medición digitales y analógicos?

Comparación entre instrumentos analógicos y digitales

Instrumento analógicoInstrumento digital
Precisión bajaAlta precisión
Requisito de alta potenciaRequisito de baja potencia
Altamente sensibleMenos sensitivo
BaratoCostoso
Menos resoluciónAlta resolución
No es compatible directamente con una computadora, microprocesador o microcontroladorcompatible directamente con una computadora, microprocesador o microcontrolador
Mas flexibleFlexibilidad limitada
Es posible un error de paralaje durante la lectura del resultadoSin error de lectura debido a la pantalla digital
Puede verse afectado fácilmente por el ruidoAlto nivel de ruido inmune
Fácilmente portátilNo es fácil de transportar
Continua conveniente para la lecturaConveniencia en la lectura

Instrumentos de prueba electrónicos Mediciones analógicas y digitales

Los instrumentos de prueba de instrumentos de prueba electrónicos se utilizan para detectar una falla en la operación, como voltímetro, amperímetro, ohmímetro, multímetro, contador de frecuencia, osciloscopio o medidor LCR, etc.

El instrumento de prueba es la clave para la producción y el mantenimiento de cualquier diseño electrónico. Puede ser un instrumento analógico o digital utilizado para generar una señal y capturar la respuesta del dispositivo bajo prueba.

Instrumentos aeronáuticos analógicos

Los siguientes son los instrumentos analógicos que se utilizan en aviones:

La altímetro es un dispositivo que se utiliza para medir la altitud de un objeto en relación con un nivel fijo. Tiene dos tipos de altímetro de presión y radioaltímetro y el estudio de la altitud se conoce como altimetría. 

ICrédito de mago:"Altímetro de aeronave" by cambridgebayweather está licenciado bajo CC BY-SA 2.0

A altímetro de presión calcular la altitud según la presión atmosférica. Con el aumento de altitud, la presión se reduce. Altímetro de radio determina la altura de cualquier sujeto enviando una señal al suelo y mide la actitud en función del tiempo necesario para que viaje la señal de ondas de radio. El altímetro que tiene una cápsula aneroide interna mecánica tiene una pantalla analógica.

Aire indicador de velocidad se utiliza para medir la velocidad de la aeronave; Utiliza un tubo de Pitot que tiene forma de U con dos aberturas. El indicador de velocidad del aire es tradicionalmente un instrumento analógico mecánico.

Brújula magnética e instrumento para determinar la dirección mediante el uso de un elemento magnético que muestra la dirección de la componente horizontal del campo magnético de la tierra

La tacómetro es un dispositivo que indica la velocidad de rotación de un objeto o eje del motor; incluye el valor instantáneo de la velocidad en RPM. Está compuesto por un mosaico y poco para indicar la lectura inmediata.

ICrédito de mago: "Tacómetro Jaguar" by billjacobus1 está licenciado bajo CC BY 2.0

Instrumento de polígrafo analógico

Un instrumento de polígrafo analógico se conoce comúnmente como el instrumento detector de mentiras, que mide al menos tres respuestas fisiológicas como la presión arterial, la respiración por pulsos y la conectividad de la piel.

Puede consistir en neumógrafos para registrar la actividad respiratoria, presión arterial para registrar la actividad cardiovascular y sensor de actividad del galvanómetro, pletismógrafo, etc. Las agujas del polígrafo analógico trazan la línea en un papel para registrar y mostrar la salida. Estas líneas representan el nivel de estrés que puede afectar si la persona está mintiendo.

Instrumentos de estaciones meteorológicas analógicas

Instrumentos meteorológicos analógicos:

El termómetro se utiliza para medir la temperatura del medio ambiente. Hay muchos tipos de termómetros. Uno de los termómetros más utilizados es un termistor diseñado con óxido metálico y tiene un coeficiente de alta temperatura, por lo que con el cambio de temperatura se produce el desplazamiento de la resistencia.

termistor principalmente tiene coeficiente de temperatura negativo. Aunque el aumento de la resistencia a la temperatura disminuye, es muy sensible a los cambios de temperatura, lo que hace que los termistores sean útiles para la medición de temperatura de precisión.

Un barómetro Es un instrumento que se utiliza para medir la presión de la atmósfera porque la presión atmosférica varía con la altitud. Un barómetro simple es una unidad de medida del barómetro de mercurio en vidrio. El parámetro atmósfera o barra de vidrio de mercurio se cierra en la parte superior y se abre en la parte inferior. Por lo tanto, hay un charco de Mercurio. 

Credito de imagen :"Barómetro" by electricinca está licenciado bajo CC BY-SA 2.0

La barómetro aneroide es un barómetro no líquido que se utiliza ampliamente. Es pequeño y utiliza una cápsula evacuada como elemento sensor, la cápsula evacuada de paredes flexibles. La flexión con el cambio de presión atmosférica la deflexión se acopla mecánicamente a una aguja indicadora.

Un higrómetro es un dispositivo que mide indirectamente la humedad al detectar un cambio en las propiedades físicas o eléctricas de los materiales, que se produce debido al contenido de humedad. Existen diferentes tipos de higrómetros para medir la humedad. En higrómetro mecánico mide la humedad con el cambio de longitud del elemento capilar por la contracción y expansión del elemento capilar. 

Un pluviómetro es un dispositivo que se utiliza para medir la lluvia en un período determinado. Por lo general, mide la lluvia en milímetros. Hay diferentes tipos de pluviómetros. El más preciso es el indicador de nivel del suelo, donde el orificio del indicador se coloca con la superficie del nivel del suelo y está rodeado por una rejilla anti-salpicaduras.

Anemómetro es un dispositivo que mide la tasa de flujo, que se puede utilizar para medir el flujo de aire. Un anemómetro de hilo caliente se usa ampliamente para medir la velocidad media y fluctuante de los flujos de fluidos. El vapor de aire enfriará un objeto calentado es el principio del anemómetro de alambre caliente: se coloca un alambre calentado en el flujo de aire.

Piranómetro es un instrumento que se utiliza para medir la radiación solar. Se opera en la medición de la diferencia de temperatura entre una superficie brillante y una superficie oscura. Existen diferentes tipos de piranómetros, como piranómetros de termopila, piranómetros fotovoltaicos, etc.

Ejemplos de instrumentos analógicos

  • Galga extensiométrica.
  • LVDT.
  • Termopar.
  • Termistor.
  • Anemómetro.
  • Termómetro.
  • Barómetro
  • Higrómetro .
  • Voltímetro.
  • Amperímetro.
  • Medidor de energía. 
  • Manómetro. 
  • PMMC (bobina móvil de imán permanente).
  • Instrumento de hierro en movimiento.
  • Wattímetro.
  • Medidor de flujo.
  • Medidor integrador.

Incertidumbre para instrumentos analógicos

La incertidumbre de la resolución analógica es uno de los problemas de los instrumentos analógicos. Considera la limitación de medición. La precisión de una medición está limitada por la resolución del instrumento para un instrumento analógico con escalado gradual que a veces causa un error de paralaje cuando tomar una lectura desde una posición de vista diferente dará diferentes pistas de lectura a un error que crea incertidumbre en la medición.

Preguntas frecuentes.

¿Qué son los instrumentos absolutos y secundarios?

Instrumento absoluto:

Este instrumento proporciona la magnitud de la cantidad de medición en términos de constante instrumental física. 

Instrumento secundario:

Estos instrumentos convierten el o / ps analógico del instrumento primario / absoluto en una señal eléctrica. Estos instrumentos deben calibrarse en comparación con un instrumento absoluto que ya ha sido calibrado.

Se prefieren los instrumentos analógicos para ?

  •  Cantidad infinita de datos en un rango finito.
  •  Fácil de entender.
  •  Barato.
  •  Alta precisión.
  •  Altamente sensible.
  •  Fácilmente portátil.

¿Error en instrumentos analógicos?

tres tipos diferentes de error que ocurren en cualquier instrumento:

  •  Errores instrumentales: Estos errores son causados ​​por mal uso del instrumento, efecto de carga, envejecimiento o deficiencias inherentes.
  •  Errores ambientales: Estos errores son causados ​​por condiciones externas del instrumento, por lo tanto, los errores pueden verse afectados por la temperatura del entorno, la presión, la humedad, el polvo, etc.
  •  Errores de observación: estos errores ocurren debido a factores de observación humanos. Puede haber un error de paralaje de lectura en instrumentos analógicos, que es un error de observación. Diferentes partes móviles en un instrumento analógico pueden producir un error cuando se crea fricción entre dos componentes, un error instrumental. El envejecimiento del instrumento puede producir un error también es un error instrumental. 

¿Cuáles son algunos ejemplos de dispositivos analógicos comunes? ?

  • Galga extensiométrica.
  • LVDT.
  • Termopar.
  • Termistor.
  • Anemómetro.
  • Termómetro.
  • Barómetro
  • Hidrómetro.
  • Voltímetro.
  • Amperímetro.
  • Medidor de energía .
  • Manómetro .
  • PMMC (bobina móvil de imán permanente).
  • Instrumento de hierro en movimiento.
  • Wattímetro.
  • Medidor de flujo.
  • Medidor integrador.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas comparativas de los multímetros digitales y analógicos? ?

  •  El multímetro analógico es más barato que el multímetro digital
  •  El multímetro analógico responde más rápido que un multímetro digital
  •  Multímetros analógicos tan adecuados para medir valores fluctuantes como los multímetros digitales
  •  Los multímetros analógicos no necesitan una batería para la mayoría de las mediciones, excepto para la medición de resistencia, pero los medidores digitales requieren una batería para cada medición.
  •  El multímetro digital es más preciso que el analógico.
  •  Multímetro digital, el error de paralaje se ha eliminado, mientras que el multímetro analógico puede causar un error de paralaje.
  •  No hay efecto de carga en un multímetro digital.
  •  El multímetro digital tiene una función de rango automático, donde el rango del multímetro analógico se ha seleccionado según la medición.

¿Qué es un micrómetro? ?

Micrómetro también se conoce como calibre micrométrico o calibre micrométrico de tornillo. Es un instrumento para medir distancias lineales (pequeñas) con precisión, como diámetro, longitud, grosor, etc. 

¿Cómo mide la resistencia un ohmímetro? ?

El medidor de ohmios no puede medir la resistencia directamente, pero puede medir la potencia a través de un circuito. Cualquier voltaje conocido se conecta a un componente cuya resistencia se mide, donde la resistencia se desconoce midiendo la corriente a través del componente de medición. A través de la Ley de Ohm se conoce la relación entre tensión, corriente y resistencia. Por lo tanto, podemos calcular el valor de la resistencia desconocida encontrando la corriente a través del circuito como se conoce el voltaje.

¿Wifi es una señal digital o analógica?

La señal wifi es tanto analógica como digital y para eso,  ADC  y DAC y la modulación de la señal tiene lugar según los requisitos.

¿Qué es el Wattímetro y su construcción?

Un vatímetro es un instrumento que mide la energía eléctrica de un circuito. La unidad de medida está en vatios. Puede ser un electrodinamómetro o un vatímetro de inducción. Puede construirse con una bobina de corriente y una bobina de voltaje, la bobina de corriente está adyacente en una conexión en serie y la bobina de voltaje está conectada por una conexión en paralelo. La aguja que se mueve en la escala calibrada está conectada a la bobina de voltaje. La bobina de voltaje es una bobina móvil, mientras que la bobina de corriente está inmóvil.

¿Cómo encontrar el factor de multiplicación del vatímetro?

Factor de multiplicación = (rango de voltaje X rango de corriente X factor de potencia) / (rango de vatímetro)

¿Hay algo que un multímetro analógico haga mejor que uno digital? Si es así, ¿por qué? ?

Los multímetros analógicos son adecuados para medir valores fluctuantes mejor que los multímetros digitales, ya que los multímetros digitales no pueden representar con precisión las fluctuaciones repentinas. Si bien el multímetro analógico tiene una pantalla cambiante que puede mostrar con precisión las fluctuaciones repentinas, es posible que no proporcione una lectura exacta, pero proporcionará una medición instantánea y aproximada.

Acerca de Sneha Panda

Me gradué en Ingeniería en Electrónica Aplicada e Instrumentación. Soy una persona curiosa. Tengo interés y experiencia en temas como Transductores, Instrumentación Industrial, Electrónica, etc. Me encanta aprender sobre investigaciones e invenciones científicas, y creo que mi conocimiento en este campo contribuirá a mis futuros emprendimientos.

ID de LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/sneha-panda-aa2403209/

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