4º Jornadas de Desarrollo e Innovación, Noviembre 2002 1


Desarrollo de una llave de conmutación automática
para la comparación de resistores patrones
Boaglio, C.; Laiz, H.; Iuzzolino, R.; Melo, J.
Departamento de Patrones Nacionales de Medida (DPNM)

Se diseñó y construyó una llave de
conmutación controlable por computadora que
permite la automatización de la comparación
de patrones de resistencia eléctrica. Esta au-
tomatización posibilita aumentar el número de
muestras en cada comparación disminuyen-
do las incertidumbres. Se elimina la opera-
ción manual de intercambio de resistores
permitiendo efectuar mediciones sin la pre-
sencia del operador. El agregado de la llave
de conmutación no introduce fuentes adicio-
nales de incertidumbre.
Objetivo
Construcción de una llave de conmuta-
ción a cuatro terminales con diez entradas y
dos salidas, la cual permite la selección de los
resistores a medir sobre las entradas de un
puente comparador de corriente continua
6010B de MI (Measurements International)
(Ver Fig. 1).

Se espera que la incertidumbre introduci-
da por el puente mas la llave de conmutación
no sea superior a:
? µΩ/Ω para mediciones a 1Ω
? µΩ/Ω para mediciones a 10 kΩ
Consideraciones críticas de diseño
? Selección de los componentes electrome-
cánicos. Los mismos deberán posee baja
resistencia eléctrica de contacto, baja ten-
sión termoeléctrica y una resistencia de
aislación eléctrica adecuada para el rango
de medición .
? Montaje y cableado de los componentes
electromecánicos. Una correcta selección
en el material en donde se realiza el mon-
taje permite mantener una buena aislación
eléctrica, al igual que el cableado del con-
junto.
? Blindajes contra señales electromagnéti-
cas.
Implementación
La configuración de la llave de conmu-
tación es del tipo matricial (Ver Fig. 2), donde
las entradas están relacionadas con las co-
lumnas y las salidas con la fila de la matriz de
relés.

El montaje de los relés se realizo sobre
plaquetas de material epóxico caladas en las
zonas de los contactos de los relés que están
relacionados con las llaves de los mismos
(Ver Fig. 3). Esto permite mantener la aisla-
ción eléctrica del mismo valor que la de los re-
lés .

4º Jornadas de Desarrollo e Innovación, Noviembre 2002

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Los relés son del tipo latching, con una
resistencia de aislación eléctrica de 10 GΩ y
con contactos de oro.
Los conectores de entrada y salida son
de cobre telurio.

La resistencia de aislación eléctrica de
10 GΩ permite que en las mediciones a 10
kΩ se tenga una incertidumbre de 1
µΩ/Ω. Al ser los relés del tipo latching permite
minimizar la tensión termoeléctrica. Los mate-
riales con los cuales estás construidos tanto
los relés como los conectores permite tener
baja resistencia de contacto.
Procedimiento de medición
Se verifico el comportamiento de la lla-
ve de conmutación a través de:
? Medición de resistencia de aislación eléc-
trica diferencial mediante un electrómetro
KEITHLEY 614
? Medición de relación de resistencia eléctri-
ca mediante el puente MI 6010B como re-
ferencia en valores de relación eléctrica a
1 Ω y 10 kΩ.
? Medición de relación de resistencia eléctri-
ca mediante el conjunto puente MI 6010B
mas llave de conmutación dejando las en-
tradas fijas a lo largo de las mediciones
para verificar repetibilidad del conjunto.
? Medición de relación de resistencia eléctri-
ca mediante el conjunto puente MI 6010B
mas llave de conmutación conmutando las
entradas a lo largo de las mediciones para
verificar repetibilidad de los contactos de
los relés.
Resultados de las mediciones
? Resistencia de aislación eléctrica diferen-
cial: 11 GΩ - 16 GΩ. Esto verifica que la
forma de montaje de los relés resulto ade-
cuada, debido a que se esta viendo la re-
sistencia de aislación eléctrica de los mis-
mos.
? Relación de resistencia eléctrica a 1 Ω sin
conmutar los relés entre mediciones a
19.93 ± 0.02 °C. El desvío estándar de las
mediciones respecto del puente sólo difie-
re en 0.03 µΩ/Ω.
? Relación de resistencia eléctrica a 1 Ω
conmutando los relés entre mediciones a
20.03 ± 0.02 °C. El desvío estándar de las
mediciones respecto del puente sólo difie-
re en 0.02 µΩ/Ω.
? Relación de resistencia eléctrica a 10 kΩ
dejando fijos o moviendo los relés entre
mediciones: en ambos casos el desvío es-
tándar tanto para el puente como para el
conjunto puente mas llave de conmutación
es del mismo orden.
Conclusión
El conjunto puente mas llave de conmu-
tación tiene, a 1 Ω una repetibilidad de 0.05
µΩ/Ω y a 10 kΩ una repetibilidad de 0.09
µΩ/Ω . Con lo cual se cumple con las expecta-
tivas que se tenían al momento de comenzar
el proyecto.
Realizando una comparación con la lla-
ve de conmutación 4210A de MI se observa
que en el rango de medición de 1 Ω a 10
kΩ los dos instrumentos presentan las mis-
mas especificaciones. Esto significa que se
ha desarrollado un instrumento con prestacio-
nes similares a los mejores disponibles en el
mercado.
Para mayor información contactarse con:
Cristian Boaglio – cboaglio@inti.gov.ar /
cboagli@fi.uba.ar
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