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calibracion de decadas con multimetro 3458a, Ejercicios de Ingeniería

Universidad Tecnológica de Tamaulipas Norte (UTTN)Ingeniería

un manual para la calibracion de manera autmatica con arduino

Tipo: Ejercicios

2017/2018

Subido el 10/06/2023

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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA

Diseño e implementación de un procedimiento de

Medición de calibración de un multímetro patrón de

8.5 dígitos utilizando la comunicación por el BUS

GPIB y el Estándar IEEE-488.2.

PRESENTADO POR

MARIO ERNESTO MÁRQUEZ CALDERÓN

HÉCTOR ALEJANDRO RAIMUNDO CABREJO

PARA OPTAR AL TITULO DE:

INGENIERO ELECTRICISTA

CIUDAD UNIVERSITARIA, SEPTIEMBRE DE 2013

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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA

Diseño e implementación de un procedimiento de

Medición de calibración de un multímetro patrón de

8.5 dígitos utilizando la comunicación por el BUS

GPIB y el Estándar IEEE-488.2.

PRESENTADO POR:

MARIO ERNESTO MÁRQUEZ CALDERÓN

HÉCTOR ALEJANDRO RAIMUNDO CABREJO

PARA OPTAR AL TITULO DE:

INGENIERO ELECTRICISTA

CIUDAD UNIVERSITARIA, SEPTIEMBRE DE 2013

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

RECTOR :

ING. MARIO ROBERTO NIETO LOVO

SECRETARIA GENERAL :

DRA. ANA LETICIA ZAVALETA DE AMAYA

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

DECANO :

ING. FRANCISCO ANTONIO ALARCÓN SANDOVAL

SECRETARIO :

ING. JULIO ALBERTO PORTILLO

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA

DIRECTOR :

ING. JOSÉ WILBER CALDERÓN URRUTIA

Trabajo de Graduación Aprobado por:

Docente Director :

ING. JOSÉ ROBERTO RAMOS LÓPEZ

AGRADECIMIENTOS.

Le agradezco a Dios que me ha permitido llegar a esta etapa importante de la vida, brindándome de muchas bendiciones y sabiduría en el transcurso de mi carrera profesional, gracias a Él pude superar todos los obstáculos que se me han presentado en el camino.

Le doy gracias a mis padres Héctor Alfonso Raimundo Argueta y Gloria Cristina Cabrejo y a mis hermanas por todo el apoyo incondicional que me brindaron en todos mis estudios y estuvieron siempre en los momentos más difíciles de mi vida.

Un agradecimiento especial mi novia María Idalia Arias Ramos quien me brindo todo ese apoyo emocional, paciencia y amor, y también por toda su ayuda en mi vida.

A toda mi familia que siempre me brindo su apoyo y momentos de alegría.

A mi familia que se encuentra en el extranjero que a pesar de la distancia siempre formaron y seguirán siendo parte de mi vida.

A mis familiares que ya se encuentran en descanso eterno que siempre estarán en mis recuerdos y nunca olvidare las palabras de aliento que siempre me brindaban.

A todos mis amigos por haberse cruzado en mi camino y por estar siempre en todo momento y brindar palabras de apoyo y también poder compartir experiencias en las que quedaran en el recuerdo.

A todos los docentes que me impartieron clases ya que sin ellos no estuviera en este momento celebrando mi cúspide académica.

Por todo lo que viví en la Universidad, por todas esas experiencias inolvidables de mí Alma Mater por permitirme entrar en una nueva etapa de mi vida.

Héctor Alejandro Raimundo Cabrejo.

ÍNDICE DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN. ............................................................................................................ xiv

OBJETIVOS....................................................................................................................... xvi

JUSTIFICACIÓN.............................................................................................................. xvii

ALCANCES. .................................................................................................................... xviii

CAPÍTULO I: MARCO TEORICO ...................................................................................... 1

1.1 Conceptos sobre BUS GPIB. .................................................................................. 2 1.2 Historia y evolución del GPIB. .............................................................................. 3 1.3 IEEE 488.1 ............................................................................................................. 6 1.3.1 Especificaciones eléctricas. ............................................................................. 6 1.3.2 Especificaciones mecánicas. ........................................................................... 7 1.3.3 Especificaciones funcionales........................................................................... 7 1.4 IEEE 488.2 ........................................................................................................... 14 1.4.1 Sintaxis y formato de datos. .......................................................................... 14 1.4.2 Codificación. ................................................................................................. 15 1.4.3 Reporte de estado. ......................................................................................... 16 1.4.4 Órdenes comunes. ......................................................................................... 16 1.5 Órdenes estandarizadas para instrumentos programables. ................................... 17 1.5.1 Formato de datos. .......................................................................................... 18

CAPÍTULO II: ESTUDIO DEL DISPOSITIVO GPIB Y MULTIMETRO DE REFERENCIA FLUKE 8508A .......................................................................................... 20

2.1 Controlador Prologix GPIB-USB. ........................................................................ 21 2.1.1 Instalación. .................................................................................................... 21 2.1.2 Actualización del firmware ........................................................................... 22

Figura 3.65. Casos para la selección del rango del menú HI VOLT OHMS. ..................... 91 Figura 3.66. Caso para la selección de configuración del menú HI VOLT OHMS........... 92 Figura 3.67. Casos para la selección de la resolución de HI VOLT OHMS. ...................... 93 Figura 3.68. Diagrama de Flujo para realizar mediciones de calibración ........................... 94 Figura 4.1. Sub vi para la comunicación GPIB con el instrumento. ................................... 96 Figura 4.2. Diagrama de bloques del panel frontal donde se muestra la conexión de los elementos para realizar los respectivos cambios en la comunicación GPIB....................... 97 Figura 4.3. Ejemplo de las entradas y salidas, (a) Creación de un clúster de elementos individuales para los controles de Medición de Voltaje DC, (b) División de un clúster en cada uno de sus componentes individuales del clúster “Otros datos”................................. 98 Figura 4.4. Interpretación del evento cuando la escala de la medición esta fuera de rango. ............................................................................................................................................. 98 Figura 4.5. Panel frontal principal del SubVI “Comunicación GPIB para Fluke 8508A.vi” ............................................................................................................................................. 99 Figura 4.6. Configuración de la comunicación GPIB ....................................................... 100 Figura 4.7. Configuraciones manuales para las mediciones. ............................................ 102 Figura 4.8. Configuración de cálculos para las mediciones. ............................................. 104 Figura 4.9. Otras configuraciones de Medición. ............................................................... 107 Figura 4.10. Resultados de las mediciones ....................................................................... 108 Figura 4.11. Mediciones en un arreglo datos. ................................................................... 110 Figura 4.12. Registro de valores mínimo, máximo, pico-pico y frecuencia. .................... 111 Figura 4.13 Diagrama de bloques para la comunicación GPIB ........................................ 112 Figura 4.14 Lógica de la comunicación por GPIB. ........................................................... 113 Figura B.1. SubVI para configurar al contronlador Prologix GPIB-USB. ....................... 132 Figura B.2. Panel frontal del SubVI Inicializacion.vi. ...................................................... 133 Figura B.3. Diagrama de bloques del SubVI Inicializacion.vi.......................................... 133 Figura B.4. SubVI para controlar las mediciones basicas del multimetro 8508A. ........... 133 Figura B.5. Panel frontal del SubVI configuracion de la medicion. ................................. 135 Figura B.6. Diagrama de bloques del SubVI configuracion de la medicion. .................... 135 Figura B.7. SubVI para configurar las opciones avanzadas de medicion de resistencia.. 136

Figura B.8. Panel frontal del SubVI para la configuracion avanzada de medicion de resistencia. ......................................................................................................................... 137 Figura B.9. Diagrama de bloques del SubVI para la configuracion avanzada de medicion de resistencia. .................................................................................................................... 138 Figura B.10. SubVI para efectuar la promediacion de las mediciones. ............................ 138 Figura B.11. Panel frontal del SubVI para la promediacion de las mediciones. ............... 139 Figura B.12. Diagrama de bloques del SubVI para la configuracion de la promediacion. ........................................................................................................................................... 140 Figura B.13. SubVI para la representacion de resultados en decibelios. .......................... 140 Figura B.14. Panel frontal del SubVI para le representacion de las mediones en decibelios. ........................................................................................................................................... 141 Figura B.15. Diagrama de bloques del SubVI para la representacion de las mediciones en decibelios. .......................................................................................................................... 142 Figura B.16. SubVI para grabar datos en un archivo de texto. ......................................... 142 Figura B.17. Panel frontal del SubVI para guardar datos en un archivo de texto. ........... 142 Figura B.18. Diagrama de bloques del SubVI para almacenamiento de datos medidos... 143 Figura B.19. SubVI para calular la desviación estandar. .................................................. 143 Figura B.20. Panel frontal del SubVI para calcular la desviacion estandar. ..................... 144 Figura B.21. Diagrama de bloques del SubVI para efectuar el calculo de desviacion estandar.............................................................................................................................. 144 Figura B.22. SubVI para reinicio de valores max, min, pico a pico y frecuencia............ 144 Figura B.23. Panel frontal del SubVI para reinicio de valores max, min, pico a pico y frecuencia. ......................................................................................................................... 145 Figura B.24. Diagrama de bloques del SubVI para efectuar el reinico de los valores. ..... 145 Figura B.25. SubVI para lectura de valores max, min, pico a pico y frecuencia. ............. 145 Figura B.26. Panel frontal del SubVI para lectura de valores max, min, pico a pico y frecuencia. ......................................................................................................................... 146 Figura B.27. Diagrama de bloques del SubVI para lectura de valores max, min, pico a pico y frecuencia. ...................................................................................................................... 146 Figura D.1. Programa didáctico utilizado para la comunicación GPIB ............................ 182 Figura D.2. Portada para la guía de la comunicación GPIB ............................................. 184

xii

 - 2.1.3 Configuración - 2.1.4 Modos de funcionamiento - 2.1.5 El modo de controlador - 2.1.6 Modo DEVICE..............................................................................................

2.2 Comparaciones de los adaptadores de Prologix y NI
2.3 Multímetro de referencia Fluke 8508A.
- 2.3.1 Características fundamentales del equipo de medición Fluke 8508A...........
- 2.3.2 Estructura de control del multímetro.
- 2.3.3 Displays del panel frontal..............................................................................
- 2.3.4 Panel posterior
- 2.3.5 Movimientos entre los menús de las funciones de medición.
MULTIMETRO PATRÓN EN LABVIEW CAPÍTULO III: DISEÑO DE LA INTERFAZ DEL USUARIO PARA EL
- 3.1 Interfaz del usuario para el control frontal del multímetro patrón.
  - 3.1.1 Diagrama de bloques de la interfaz del usuario en LabVIEW
  - 3.1.2 Funciones de los botones del control frontal
- 3.2 Menús de la interfaz del usuario en LabVIEW.
  - 3.2.1 Menú de Voltaje DC
  - 3.2.2 Menú de voltaje AC.
  - 3.2.3 Menú de corriente DC.
  - 3.2.4 Menú de corriente AC.
  - 3.2.5 Menú de resistencia OHM.............................................................................
  - 3.2.6 Menú de Resistencia OHM PLUS.
CALIBRACIÓN.................................................................................................................. CAPÍTULO IV: IMPLEMENTACION DEL PROCEDIMIENTO DE MEDICIONES DE
- 4.1 Funcionamiento del panel frontal
  - 4.1.1 Configuración del Sistema iii
  - 4.1.2 Configuración del equipo
  - 4.1.3 Resultados
- 4.2 Diagrama de bloques en LabVIEW.
CAPÍTULO V: RESULTADOS DE LAS MEDICIONES...............................................
- 5.1 Medición de Voltaje DC.
- 5.2 Medición de Resistencia.
CONCLUSIONES.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANEXO A: ENTRADAS UTILIZADAS POR EL SOFTWARE DE APLICACIÓN
UTILIZADOS ANEXO B: FUNCIONAMIENTO DE LOS SUBVI MASIMPORTANTES
- B.1 Configuración de parámetros al controlador Prologix GPIB-USB.
- B.2 Configuración de la medicion.............................................................................
- B.3 Suplementos para la configuracion de la resistencia
- B.4 Configuración de la promediacion.
- B.5 Representación de los resultados en decibelios.
- B.6 Guardar datos en archivos.
- B.7 Desviación estandar.
- B.8 Reinicio de los valores max, min, pico a pico y frecuencia.
- B.9 Lectura de valores almacenados.
MEDIANTE LA CONEXIÓN REMOTA ANEXO C: COMANDOS UTILIZADOS POR EL MULTIMETRO PATRÓN
- C.1 Diagramas de sintaxis de la mayoría de funciones del 8508A
  - C.1.1 Voltaje CD...................................................................................................
  - C.1.2 Voltaje de CA
- C.1.3 Resistencia: OHMS iv
- C.1.4 Resistencia: OHMS Alto voltaje
- C.1.5 Resistencia: True OHMS
- C.1.6 Corriente de CD
- C.1.7 Corriente de CA
- C.1.8 Guarda
- C.1.9 Medidas del ancho de compuerta
- C.1.10 Máximo, Mínimo y Pico a Pico
- C.1.11 Desviación Estándar
C.2 Diagramas de sintaxis de funciones matemáticas
- C.2.1 Promedio
- C.2.2 Calculo de Decibeles
C.3 Operaciones de Activación y Lectura
- C.3.1 Selector de la fuente del disparo
- C.3.2 Ejecución del disparo
- C.3.3 Ejecutar los Disparos y Tomar una Lectura
- C.3.4 Configuración del Delay
- C.3.5 Llamada de la Lectura
- C.3.6 Lecturas de Frecuencia
- C.3.7 Acceso a la Memoria del Buffer Interno
- C.3.8 Llamado del número de resultados..............................................................
- C.3.9 Llamado de mediciones desde la memoria interna
C.4 Comandos para el controlador Prologix GPIB-USB
C.4.1 addr
C.4.2 auto..................................................................................................................
- C.4.3 mode v
- C.4.4 savecfg
Tecnologies 33210A por GPIB ANEXO D: GUIA DE PRACTICA: Control Remoto del Generador de Señales Agilent
- D.1 OBJETIVOS
  - D.1.1 OBJETIVO GENERAL
  - D.1.2 OBJETIVO ESPECIFICO
- D.2 Marco Teórico
  - D.2.1 Introducción
- D.3 Procedimiento
Figura 1.1. Evolución del estándar 488 [2]. ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.2. Relación entre los estándares IEEE 488.1, IEEE 488.2 y SCPI [2].
Figura 1.3. Configuración lineal y en estrella.
Figura 1.4. Configuración de terminales GPIB.
Figura 1.5. Estructura del bus [2].
Figura 1.6. Transmisión de datos usando la función de transferencia [URL4].
Figura 2.1. Adaptador Prologix GPIB-USB........................................................................
Figura 2.2. Adaptadores GPIB-USB.
Figura 2.3. Displays del panel frontal.
Figura 2.4. Muestra del display principal............................................................................
Figura 2.5. Teclado numérico.
Figura 2.6. Teclas de funciones principales.
Figura 2.7. Teclas de acción directa.
Figura 2.8. Detalles del panel posterior del 8508A.
Figura 2.9. Árbol de menús de tensión de CC.
Figura 2.10. Árbol de menús de tensión de CA.
Figura 2.11. Árbol de menús de resistencias.
Figura 2.12. Árbol de menús de HiVΩ.
Figura 2.13. Menú entre movimientos TRUΩ
Figura 2.14. Menú entre movimientos DCI.
Figura 2.15. Árbol de menús ACI.
Figura 2.16. Árbol de menús de entrada.
Figura 2.17. Árbol de menús de monitores.
Figura 2.18. Árbol de menú de utilidades.
Figura 2.19. Árbol de menús matemáticos.
Figura 3.1 Control frontal del multímetro patrón hecho en LabVIEW.
Figura 3.2. Diagrama de bloques para el control del panel frontal del multimetro patrón.
Figura 3.3. Diagrama de bloques para la selección de DCV o DCV CONFIG.
Figura 3.4. Menú de rango para Voltaje DC.
Figura 3.5. Menú de configuración para voltaje DC.
Figura 3.6. Indicadores de los pilotos que se accionados para DCV. vii
Figura 3.7. Menú de resolución para voltaje DC.
Figura 3.8. Caso para la selección del menú DCV..............................................................
Figura 3.9. Casos para la selección del rango del menú DCV.
Figura 3.10. Caso para la selección de configuración del menú DCV...............................
Figura 3.11. Casos para la selección de la resolución DCV, (a) caso por defecto, (b) caso
para la selección de la resolución deseada.
Figura 3.12. Menú de rango para Voltaje AC.
Figura 3.13. Menú de configuración para voltaje AC.
Figura 3.14. Indicadores en la parte inferior del display izquierdo para ACV.
Figura 3.15. Menú de resolución para voltaje ACV.
Figura 3.16. Menú de selección de filtro ACV.
Figura 3.17. Caso para la selección del menú ACV............................................................
Figura 3.18. Casos para la selección del rango del menú ACV.
Figura 3.19. Caso para la selección de configuración del menú ACV...............................
Figura 3.20. Casos para la selección de la resolución de ACV...........................................
Figura 3.21. Casos para la selección del filtro de ACV.
Figura 3.22. Cuando los menú de resolución y Filt se encuentran inactivos de ACV.
Figura 3.23. Menú de rango para corriente DC...................................................................
Figura 3.24. Menú de configuración para corriente DC.
Figura 3.25. Indicadores en la parte inferior del display izquierdo para DCI
Figura 3.26. Menú de resolución para corriente DC.
Figura 3.27. Caso para la selección del menú DCI.
Figura 3.28. Casos para la selección del rango del menú DCI............................................
Figura 3.29. Caso para la selección de configuración del menú DCI.
la selección de la resolución deseada. Figura 3.30. Casos para la selección de la resolución (a) caso por defecto, (b) caso 4 para
Figura 3.31. Menú de rango para corriente AC...................................................................
Figura 3.32. Menú de configuración para corriente AC.
Figura 3.33. Indicadores en la parte inferior del display izquierdo para ACI
Figura 3.34. Menú de resolución para corriente ACI.
Figura 3.35. Menú de selección de filtro ACI. viii
Figura 3.36. Caso para la selección del menú ACI.
Figura 3.37. Casos para la selección del rango del menú ACI............................................
Figura 3.38. Caso para la selección de configuración del menú ACI.
Figura 3.39. Casos para la selección de la resolución de ACI.
Figura 3.40. Casos para la selección del filtro de ACI.
Figura 3.41. Cuando los menú de resolución y Filt se encuentran inactivos de ACI.
Figura 3.42. Menú de rango para OHM.
Figura 3.43. Menú de configuración para OHMS.
Figura 3.44. Indicadores en la parte inferior del display izquierdo para OHMS.
Figura 3.45. Menú de resolución para OHMS.
Figura 3.46. Caso para la selección del menú OHM.
Figura 3.47. Caso para la selección de rangos de medición OHM.
Figura 3.48. Caso para la selección de configuración del menú OHM.
la selección de la resolución deseada. Figura 3.49. Casos para la selección de la resolución (a) caso por defecto, (b) caso 16 para
Figura 3.50. Selección de las funciones de OHM PLUS
Figura 3.51. Menú de rango para TRUE OHMS.
Figura 3.52. Menú de configuración para TRUE OHMS.
Figura 3.53. Indicadores en la parte inferior del display izquierdo para TRUE OHMS.
Figura 3.54. Menú de resolución para TRUE OHMS.
Figura 3.55. Caso para la selección del rango en TRUE OHMS.
Figura 3.56. Casos para la selección del rango del menú TRUE OHMS.
Figura 3.57. Caso para la selección de configuración del menú TRUE OHMS.
Figura 3.58. Casos para la selección de la resolución de TRUE OHMS.
Figura 3.59. Cuando el menú de resolución se encuentran inactivos de TRUE OHMS.
Figura 3.60. Menú de rango para HI VOLT OHMS.
Figura 3.61. Menú de configuración para HI VOLT OHMS.
Figura 3.62. Indicadores en la parte inferior del display izquierdo para HI VOLT OHMS
Figura 3.63. Menú de resolución para HI VOLT OHMS.
Figura 3.64. Caso para la selección del rango en HI VOLT OHMS...................................
Tabla 1-1. Niveles de voltaje IEEE 488.1. Índice de Tablas
Tabla 1-2. Funciones básica del estándar IEEE 488.1.
Tabla 1-3. Especificación del tipo de orden GPIB.
Tabla 1-4. Definiciones de los mensajes de la interfaz multilínea [1].
Tabla 1-5. Especificaciones básicas del estándar IEEE 488 [2].
Tabla 2-1. Comparación del adaptador de Prologix y de NI.
Tabla 2-2. Ventajas y desventajas del adaptador Prologix GPIB-USB
Tabla 3-1 Asignación de los botones para la selección de la escala en DCV.
Tabla 3-2. Descripción de los pilotos en el menú de configuración para DCV.
Tabla 3-3. Asignación de los botones para la selección de la escala en ACV.
Tabla 3-4. Descripción de los pilotos en el menú de configuración para ACV.
Tabla 3-5. Asignación de los botones para la selección de la escala en DCI......................
Tabla 3-6. Descripción de los pilotos en el menú de configuración para DCI
Tabla 3-7. Asignación de los botones para la selección de la escala en ACI......................
Tabla 3-8. Descripción de los pilotos en el menú de configuración para ACI.
Tabla 3-9. Asignación de los botones para la selección de la escala en OHMS.
Tabla 3-10. Descripción de los pilotos en el menú de configuración para OHMS.
Tabla 3-11. Asignación de los botones para la selección de la escala en TRUE OHMS.
Tabla 3-12. Descripción de los pilotos en el menú de configuración para TRUE OHMS.
Tabla 3-13. Botones para la selección de la escala en HI VOLT OHMS.
Tabla 3-14. Pilotos del menú de configuración para HI VOLT OHMS.
Tabla 5-1. Medición de 10V con la referencia REF – 01 con resolución de 5.5 dígitos.
Tabla 5-2. Medición de 10V con la referencia REF – 01 con resolución de 6.5 dígitos.
Tabla 5-3. Medición de 10V con la referencia REF – 01 con resolución de 7.5 dígitos.
Tabla 5-4. Medición de 10V con la referencia REF – 01 con resolución de 8.5 dígitos.
Tabla 5-5. Comparación de las variaciones de voltaje de las mediciones REF-01.
Tabla 5-6. Medición de 1k Ohm a 2 hilos con resolución de 5.5 dígitos..........................
Tabla 5-7. Medición de 1k Ohm a 4 hilos con resolución de 5.5 dígitos..........................
Tabla 5-8. Medición de 1k Ohm a 2 hilos con resolución de 6.5 dígitos..........................

xiii

Tabla 5-9. Medición de 1k Ohm a 4 hilos con resolución de 6.5 dígitos.......................... 123 Tabla A-1. Explicación del funcionamiento de cada entrada y salida del sub VI “Comunicación GPIB para Fluke 8508A.vi” .................................................................... 131 Tabla C-1. Retrasos por defecto para DCV, DCI, ACV y ACI ........................................ 168 Tabla C-2. Retrasos por defecto para Ohms, True Ohms and Hi Ohms ........................... 168 Tabla D-1. Comandos GPIB para el generador de señales Agilent Tecnologies 33210A 183