La medición de la tensión y corriente se puede ampliar para el caso de señales alternas (AC), excepto para el caso de la resistencia, que ahora se llama Impedancia. Existen dos tipos de corrientes alternas: Periódicas: son señales que forman un patrón que se repite en el tiempo y al que se le denominará período. Aperiódicas: no presentan periocidad y pueden llamarse en muchos casos como señales aleatorias. La medición de la corriente alterna depende de los instrumentos de aguja utilizados:
1.Los instrumentos del tipo térmico medirán indistintamente si se trata de corriente continua o eficaz si se trata de corriente alterna: 2.El voltímetro electroestático también permanece invariable frente a los cambios de polaridad pues las cargas depositadas en las placas se reparten a una u otra dependiendo del sentido de polaridad de la señal cada momento. 3. Los del tipo electrodinámico, dado que su campo generatriz se produce por una bobina auxiliar, si esta se conecta al propio campo alterno de la señal a medir se conseguirá que las inversiones de los campos magnéticos por los cambios de polaridad de la señal medida sean idénticas y simultáneas, y el aparato actúa como si de corriente continua se tratase. 4.Los instrumentos magnetoeléctricos sí que presentan comportamientos distintos según la polaridad de la corriente que los atraviesa, además, estos presentan los elementos más comunes y de mejores prestaciones en aparatos portátiles, luego estos instrumentos son los que se utilizarán para la medida de corriente alterna. Para ello, solo hay que añadir un rectificador de doble onda por puente de diodos para que el instrumento pueden medir la corriente alterna // El valor medio de la señal se representará como la relación entre la suma de toda la señal que atraviesa la bobina dividida por el tramo total de estudio, que será un período de la señal -Por otro lado está el valor eficaz (referido siempre a la señal periódica) que equivale al valor de corriente continua sobre una carga realizando un trabajo contigo al de una señal sobre una misma carga. Este valor se obtiene a partir de una media del tipo cuadrático. Por ello, una vez se haya rectificado la señal, y para disminuir el error, los fabricantes de instrumentos introduce el factor 1,1 multiplicativo de dos formas: Ajustando la resistencia serie del voltímetro. Retocando el dibujo de la escala donde apunta la aguja. Este procedimiento, hay que tener en cuenta, que sólo es válido para las señales del tipo senoidal.
Frecuencimetros digitales:
1.Primer método:
se trata de contar pulsos durante un tiempo constante y conocido. La puerta lógica permite iniciar el conteo de pulsos con un periodo determinado fijado por la base de tiempos y el contador digital va contando los pulsos. En el momento en el que se quiera dejar de contar, el contador digital transfiere la información y se memoriza en los latch, finalmente se visualizara dicha información e un display. A partir del reset el contador se pone a cero y se preparara el instrumento para contar pulsos de nuevo. Se puede también cambiar la base de tiempos mediante un selector de escalas. Se puede realizar el conteo de pulsos durante distintos tiempos conocidos y no siempre con un mismo tiempo. Buena resolución para frecuencias medias y altas.
2.Segundo método:
consiste en tomar el periodo de la señal a medir como base de tiempos del sistema contador. Los pulsos a contar son proporcionados internamente por un reloj de alta frecuencia, de forma que el periodo de la señal que proporciona reloj sea inferior al periodo máximo de la señal a medir. El circuito relaciona el numero de pulsos que se ha contado de la señal del reloj con el numero de pulsos que se pretende medir. Buena resolución para medir frecuencias muy bajas.
RTD
Son dispositivos basados en propiedades puramente carácterísticos de los conductores eléctricos. Las variaciones de temperatura provocan cambios en la resistencia interna del conductor, con coeficiente positivo de variación. De ahí el nombre RTD. Al calentarse un metal habrá una mayor agitación térmica, dispersándose más los electrones y reduciendo su velocidad media, aumentando la resistencia. A mayor temperatura, mayor agitación y mayor resistencia. Se puede determinar que la relación resistiva no es lineal y está marcada por un desarrollo de Taylor respecto de la temperatura de la forma: ???? = ????0(1 + ????1 ∙ ???? + ????2 ∙ ????2 + ????3 ∙ ????3 + ⋯ ) Sido el valor R0 el valor resistivo a la temperatura de referencia T0, que es habitual tomar T0=0ºC (273K). El factor T representa el incremento de esta temperatura sobre la referencia, es decir el valor Ta-T0. Los materiales empleados para la construcción para la construcción de sensores RTD suelen ser conductores tales como el cobre, el níquel o el platino, debido a la sensibilidad del cambio de sus propiedades respecto a la temperatura. Si nos referimos a un hilo de platino, tenemos valores de los dos primeros coeficientes de temperatura (α) para un hilo de este material en la tabla adjunta. Vemos que ????2⁄???? = 149,5 ∙ 10−6, α2 es despreciable frente a α1. Por ello, se puede linealizar la expresión anterior a la ecuación de una recta con un pequeño error dada por: R=Ro(1+alphaincT) Donde ahora α se le denomina coeficiente de temperatura de la resistencia, dado en [1/ºC] o [J/K].
Medidor de desfase digital:
Existen instrumentos digitales que contabilizan el período transcurrido entre dos puntos fijos de las señales que se pretenden comparar. El circuito medidor de fase arranca con la conversión de las señales a medir, que pueden ser de cualquier forma de onda, a una forma de onda cuadrada de igual frecuencia. Ello puede conseguirse tratando la señal de entrada con circuitos amplificadores- atenuadores, y detrás de estos, un elemento del tipo disparador que se encargue de digitalizar la forma entrante. Una vez en formato binario, las señales se comparan en una puerta or-exclusiva, de manera que solo cuando las dos señales sean distintas, la salida del circuito es un “1” lógico. En la figura de la derecha, donde dos señales f1 y f2 desfasadas t se comparan para dar la señal de salida representada. Aparece con esto una señal de tipo cuadrada que está a “1” un tiempo equivalente al período de las señalas medidas. Basta ahora medir este intervalo en que están a “1” para determinar el desfase total entre las señales. Esto puede hacerse de dos formas distintas:
Primera
: partiendo de la señal a la salida de la or-exclusiva, integrarla y visualizarla por métodos analógicos a través de un instrumento de aguja. Conforme mayor sea el desfase, el tiempo en que dicha salida permanece a “1” aumenta, dando como resultado tras la integración un valor más alto de la componente continua. Esto será acusado y filtrado por la aguja del instrumento galvanómetro indicador. Por contra, si las señales se diferencian en un periodo muy pequeño, los pulsos estudiados se estrechan de forma que su proporción respecto del periodo total se hace mínima. El otro método para la medida del desfase a partir de la señal comparada por la or-exclusiva es de tipo digital: basta utilizar las técnicas de medida temporal ya conocidas por apartados anteriores (frecuenciómetros) para determinar de forma exacta la anchura del pulso a “1”, que directamente representa la diferencia temporal entre las señales medidas.
Segunda
: realización haciendo uso de un biestable del tipo RS por flanco (es decir, de Set y Reset). En la figura de la derecha se indica una configuración de instrumento basado en este flip-flop, en la que el “1” indica el flanco de subida en vez de nivel. Igualmente que en el caso anterior, se precisará de una adaptación de las señales de entrada para que estas puedan excitar circuitería digital. Para ello usaremos disparadores de Schmitt. Una vez adecuada las entradas al biestable, la forma de trabajo es la siguiente: un flanco de subida en la entrada f1 pone a “1” la salida del flip-flop al activar la entrada de “set”. El biestable permanecerá aquí hasta que un pulso en la señal f2 active la entrada “reset” y ponga un cero en la salida: Aparecen así una sucesión de pulsos con duración a “1” justo la diferencia de fases entre ambas señales. Otra vez se pueden establecer dos alternativas para la presentación de esta anchura de pulso. La primera de ellas, de tipo analógico, consistirá en la integración del pulso para llegar a presentar en un galvanómetro una desviación proporcional al nivel de continua de dicha integración. Un diseño serio precisará evidentemente de circuitos integradores activos en torno a transistores o amplificadores operacionales. Los distintos pulsos generados por el biestable pasarán de esa forma al elemento de medida. Este puede ser de tipo analógico o bien puede ser un instrumento que presente tensiones digitalmente o bien un convertidor A/D. En la siguiente figura se muestran dos casos del modo de trabajo del integrador junto con el galvanómetro. Un primer caso, presenta una salida de pulsos estrechos como consecuencia de un desfase pequeño. Los pulsos integrados dan lugar a un escaso valor medio de tensión en el galvanómetro. Por ello la aguja indicará sobre la parte baja de su escala, haciendo un desfase relativamente pequeño. Por otro lado, un gran desfase trae consigo la aparición de pulsos de salida de gran anchura, que tras el integrador, originarán un valor elevado de tensión media. El otro método de nuevo es el digital. Se deberá recurrir a circuitos lógicos de conteo y a un oscilador generador de pulsos. Este sistema contador estará basado en el segundo de los métodos presentados para la medida de la frecuencia, cuenta pulsos provenientes de un oscilador patrón del sistema. La resolución de la medida estará en función de la frecuencia de dicho oscilador, es decir, la resolución será granulada temporalmente según el período de la señal del reloj.