MULTIMETRO DIGITAL (MARCA FLUKE. MODELO 87) INTRODUCCIÓN

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1 MULTIMETRO DIGITAL (MARCA FLUKE. MODELO 87) INTRODUCCIÓN Este es un compacto y preciso multímetro digital de 4 ½ dígitos, opera con batería y sirve para realizar mediciones de voltaje y corriente de C.A. y C.D. El multímetro Digital mode, es un instrumento ideal para ingeniería, es usado para el mantenimiento industrial, pruebas de campo, laboratorios y talleres. PRICIPIO DE FUNCIONAMIENTO El multímetro basa su funcionamiento en el convertidor analógico digital y éste en el principio de la doble pendiente. Este método es el más sencillo, ya que en la segunda pendiente se inicia un tren de impulsos de tal forma que el número de ellos sea proporcional a la tensión de entrada. En la siguiente figura se muestra el convertidor A/D (Analógico/Digital) de doble pendiente. Convertidor Analógico/Digital y su doble rampa. 171

2 La primera rampa tiene como objetivo saturar al contador, que llega al estado de orden N, que contiene todos los ceros, es decir, el objetivo es que la lectura parta de cero; esta rampa es generada por la carga de un capacitor fijo debido al voltaje de entrada desconocido. En la 2 a rampa el capacitor se descarga a una velocidad constante generando un número de pulsos proporcional al voltaje de entrada, los cuales pasan a un contador y a una pantalla la cual indica el valor del voltaje desconocido. La medición de corriente es de la misma manera, ya que la corriente pasa por una resistencia de valor unitario haciendo igual la corriente al voltaje y se repite el proceso antes descrito. La medición de resistencia se hace por medio de la ley de Ohm y evitando el convertidor A/D. El multímetro digital modelo 87, contiene 7 diferentes funciones, su diseño cuenta con 27 rangos de medición (5 para V AC, 4 para V DC, 6 para resistencia, 4 para ma AC, 4 para ma DC, 2 para µa AC y 2 para µa DC ), un alto contraste, fácil para leer, display de 4 ½ dígitos, bajo consumo de energía, y protección contra sobrecarga para todos los rangos. Su operación se centra básicamente en el circuito integrado de baja escala de integración (LSI), el cual cuenta con convertidores A/D, como se muestra en el diagrama de bloques de la siguiente figura. Diagrama de bloques del circuito del multímetro digital 172

3 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Esquema de funciones del multímetro digital (Ver la siguiente tabla) TABLA DE FUNCIONES Es importante leer esta tabla y cotejarla con la figura anterior para comprender el funcionamiento del multímetro digital. PARTE NOMBRE 1 Terminal de entrada para Amperes Para mediciones de corriente (alterna o directa) hasta 10 A, continuas cuando la perilla de selección está en ma, A. 2 Terminal para ma µa Terminal de referencia para toda medición. 3 Terminal de común Es la terminal común a todas las funciones, potencial cero. 4 Terminal de medición de V, Ω y Es la terminal para medir voltaje y resistencia y para diodos probar diodos. 5 Perilla de selección de funciones Al pasar de apagado a alguna función, todos los segmentos del display se activan por un segundo como rutina, y el multímetro está listo para medir. 173

4 6 Botón de luz del display El botón amarillo activa la luz del display para manejarlo en la oscuridad. 7 Botón para la selección de AC y DC El botón azul es para seccionar AC o DC cuando se está en corriente o para medir capacitancias midiendo corriente o para seleccionar capacitancia o pequeñas resistencia cuando la perilla de selección de funciones se pone en Ω. 8 Mínimo (MIN), Máximo (MAX) Esta función de ajuste no debe activarse registro de promedio (AVG) 9 Botón de ajuste manual de rango. Esta función es muy importante para ajustar el rango de lo que se va a medir, si no se sabe la magnitud del parámetro que se está midiendo, se recomienda elegir el mayor rango posible para evitar la sobrecarga (OL). 10 Sostén de display Esta función de ajuste no debe activarse 11 Zumbador de continuidad Se oprime este botón para poner las puntas del multímetro en un circuito o cable para determinar si conduce o está abierto, al haber conducción se activa el zumbador. Advertencia: no se deben de conectar los cables del multímetro a un circuito o a un cable que esté energizado. Para deshabilitarlo, se oprime el botón de nuevo. 12 Lectura relativa Esta función de ajuste no debe activarse 13 Modo de contador de frecuencia y ciclo de trabajo Se utiliza este botón mientras se mide voltaje alterno para medir la frecuencia de la señal o su ciclo de trabajo. En esta función se pueden medir frecuencias de 4 Hz a 4 khz. Oprimiendo una vez muestra la lectura de frecuencia (Hz), al oprimirlo 2 veces muestra la lectura del ciclo de trabajo (%) y al oprimirlo 3 veces regresa a la medición de voltaje alterno. 14 Display digital Es en donde se despliegan las lecturas de lo que se mide. 15 Display analógico Es una aguja indicadora para la escala analógica. 16 Escala analógica Es una escala para 1000 cuentas en el display digital 17 Indicador de la polaridad ±del display Indica la polaridad de lo que se está midiendo. analógico. 18 Indicador del rango de entrada Despliega los rangos en 4, 40, 400 o 4000 para volts, amperes, ohms o indica el rango de voltaje más pequeño de 400 mv.; también otros parámetros. 19 Indicador de sobrecarga overload (OL) Se activa en el display cuando lo que se va a medir (entrada) se sale del rango. 174

5 20 Autorango El multímetro al encender se va al modo de autorango, el cual ajusta automáticamente el rango de medición con la mejor resolución posible. 21 Indicador de batería baja Enciende cuando la batería baja de voltaje; cuando este indicador enciende, sólo quedan 8 horas de funcionamiento del instrumento. 22 Polaridad negativa Enciende cuando la entrada de medición es negativa, por ejemplo cuando se mide corriente en sentido contrario. 23 Indicador del zumbador Enciende cuando se activa dicha función 24 Modo relativo Enciende cuando se activa dicha función 25 Velocidad de registro normal en el Enciende cuando se activa dicha función modo MIN MAX 26 Registro mínimo, máximo y promedio Enciende cuando se activa dicha función 27 Máximo valor en el modo de registro Enciende cuando se activa dicha función MIN MAX 28 Mínimo valor en el modo de registro Enciende cuando se activa dicha función MIN MAX 29 Mínimo valor en el modo de registro Enciende cuando se activa dicha función MIN MAX 30 Sostén Enciende cuando se activa dicha función 31 Indicador del parámetro Enciende para indicar qué se está midiendo correspondiente a medir Las siguientes especificaciones están dadas a una temperatura de operación de 18 a 28 ºC. con un humedad relativa de hasta 90%, para cada rango, respectivamente Volts de C.D. Rangos Resolución Precisión 400 mv, 4V,40V,400V,1000V 0.1 mv, V, 0.01 V, 0.1 V,1V ±0.7% (50 60 Hz) ±1.0% (45 Hz 5 khz) ±2.0% (5 khz 20kHz) Volts de C.A. Rangos Resolución Precisión 4V, 40V, 400V, 1000V 0.001V, 0.01 V, 0.1 V, 1V ± 0.1% de la lectura 175

6 Corriente de C.D. Rangos 400 µa 4000 µa y 40 ma, 400 ma, 4000 ma, 10 A Resolución 0.1 µa, 1µA y 0.01 ma, 0.1 ma, 1 ma, 0.01 A Precisión ± 0.2% Corriente de C.A. Rangos 400 µa 4000 µa y 40 ma, 400 ma, 4000 ma, 10 A Resolución 0.1 µa, 1µA y 0.01 ma, 0.1 ma, 1 ma, 0.01 A Precisión ±1.0% Resistencia Rangos 400 Ω, 4 kω, 40 kω, 400 kω, 4 MΩ, 40MΩ, 40 ns Resolución 0.1 Ω, kω, 0.01 kω, 0.1 kω, MΩ, 0.01 MΩ, 0.01nS Precisión ±0.2% y ±1% Capacitancia Rangos 5.00 nf, 0.05 µf, 0.5 µf, 5 µf Resolución 0.01 nf, µF, 0.001µF, 0.01 µf Precisión ±1% Frecuencia Rangos Resolución Precisión Hz, Hz, khz, khz, > 200 khz 0.01 Hz, 0.1 Hz, khz, 0.01 khz, 0.1 khz ±0.005% y a más de 200 khz está sin especificar. MODO DE OPERACIÓN El display cuenta con dos indicadores de anormalidad en el equipo, uno para mostrar batería baja y otro más para rango excedido o sobrecarga. La indicación de batería baja (21 en la tabla de funciones) aparece en el display cuando a la batería le quedan 8 horas de funcionamiento. Un OL (19 en la tabla de funciones) hace la indicación de que el rango ha sido excedido. Esto no necesariamente presume que el equipo ha quedado expuesto a un daño severo. Por ejemplo, cuando se hace la medición de resistencia en un circuito abierto el display mostrará la indicación de rango excedido. Cuando se esta realizando la medición y se presenta esta indicación, seleccione el rango inmediato superior hasta que una lectura sea desplegada. 176

7 MEDICIÓN DE VOLTAJE Medición de voltaje de C.D. 1. Conecte el cable rojo a la terminal V-Ω diodos. 2. Conecte el cable negro a la terminal negativa en la terminal COM. 3. Gire suavemente la perilla de selección de funciones a la V testada con una línea contínua y una línea interrumpida (ver esquema de funciones del multímetro digital), ese símbolo indica V C.D. Nota: Sólo en el caso de medir un voltaje en mv, dicha perilla se mueve a mv 4. Con el botón de ajuste manual de rango (9 en la tabla de funciones), seleccione un rango mayor a lo que va a medir (para el ejemplo de 40 V), éste se desplegará en la esquina inferior derecha del display (18 en la tabla de funciones). Si no tiene idea del valor que va a medir, seleccione por seguridad el rango más grande para dicha función, luego ajuste el rango más cercano a lo que está midiendo. 5. Hecho lo anterior, el display indicará las leyendas DC, V y el rango elegido, en este caso Conecte las puntas de prueba del instrumento en paralelo con el elemento que contenga el voltaje que va a medir, rojo se conecta a (+) y negro se conecta a (-). Inmediatamente se desplegará la lectura: V DC. El signo (-) puede ser automáticamente desplegado, si la señal de entrada en la terminal V-Ω es negativa con respecto a la terminal COM, es decir, si las puntas fueron conectadas al revés. La siguiente figura y su esquema ilustran lo anterior. Medición de voltajes de C.D. 177

8 Medición de voltaje alterno V C.A. 1. Conecte el cable rojo a la terminal V-Ω diodos. 2. Conecte el cable negro a la terminal negativa en la terminal COM. 3. Gire suavemente la perilla de selección de funciones a la V testada con una tilde (ver esquema de funciones del multímetro digital), ese símbolo indica V C.A. 4. Con el botón de ajuste manual de rango (9 en la tabla de funciones), seleccione un rango mayor a lo que va a medir (para el ejemplo de 40 V), éste se desplegará en la esquina inferior derecha del display (18 en la tabla de funciones). Si no tiene idea del valor que va a medir, seleccione por seguridad el rango más grande para dicha función, luego ajuste el rango más cercano a lo que está midiendo. 5. Hecho lo anterior, el display indicará las leyendas AC, V y el rango elegido, en este caso Conecte las puntas de prueba del instrumento en paralelo con el elemento que contenga el voltaje, en este caso se conectan indistintamente los cables rojo y negro. Inmediatamente se desplegará la lectura. La siguiente figura y su esquema ilustran lo anterior. Medición de voltajes de C.A. 178

9 Ejemplo: Medición de resistencia de 100 Ω MEDICIÓN DE RESISTENCIA 1. Conecte el cable rojo a la terminal V-Ω diodos. 2. Conecte el cable negro a la terminal negativa en la terminal COM. 3. Gire suavemente la perilla de selección de funciones a la Ω (ver esquema de funciones del multímetro digital). 4. Con el botón de ajuste manual de rango (9 en la tabla de funciones), seleccione un rango mayor a lo que va a medir (para el ejemplo de 400 Ω), éste se desplegará en la esquina inferior derecha del display (18 en la tabla de funciones). 5. Hecho lo anterior, el display indicará la leyenda Ω y el rango elegido, en este caso Conecte las puntas de prueba al resistor como muestra el siguiente esquema. Advertencia: todo elemento al que se le va a medir resistencia debe estar desconectado de cualquier fuente de energía, de lo contrario se incurre en daño al equipo. Inmediatamente se desplegará la lectura. Medición de resistencia. 179

10 Ejemplo: Medición de corriente DE 100 ma. MEDICIÓN DE CORRIENTE 1. Conecte el cable rojo a la terminal de entrada para Amperes A (1 en la tabla de funciones). 2. Conecte el cable negro a la terminal negativa en la terminal COM. 3. Gire suavemente la perilla de selección de funciones a la posición ma A (ver esquema de funciones del multímetro digital). 4. Con el botón de ajuste manual de rango (9 en la tabla de funciones), seleccione un rango mayor a lo que va a medir (para el ejemplo de 400 ma), éste se desplegará en la esquina inferior derecha del display (18 en la tabla de funciones). Si no tiene idea del valor que va a medir, seleccione por seguridad el rango más grande para dicha función, que es el de 40 A, luego ajuste el rango más cercano a lo que está midiendo. 5. Hecho lo anterior, el display indicará las leyendas DC, ma y el rango elegido, en este caso Conecte las puntas de prueba del instrumento en serie con el elemento que contenga la corriente que se va a medir. Para esto forzosamente se debe de abrir el circuito donde está dicho elemento para realizar la medición. La punta roja se conecta hacia el (+) de la fuente y la negra se conecta hacia el (-) de la fuente, de manera que la corriente en su camino atraviese al instrumento. Es importante que vea el siguiente esquema para interpretar lo anterior. Inmediatamente se desplegará la lectura. El signo (-) puede ser automáticamente desplegado, si la señal de entrada en la terminal V-Ω es negativa con respecto a la terminal COM, es decir, si las puntas fueron conectadas al revés. Medición de corriente de C.D. 180

11 Para realizar mediciones de corriente alterna C.A., es exactamente el mismo procedimiento sólo que en este caso se oprime el botón azul para la selección de AC y DC en corriente (7 en la tabla de funciones) y se tiene que desplegar la indicación AC en el display del instrumento. Medición de corriente de C.A. MEDICIÓN DE FRECUENCIA Se realiza exactamente el mismo procedimiento para medir voltaje alterno V C.A. con la diferencia de que se oprime el botón de modo de contador de frecuencia y ciclo de trabajo (13 en la tabla de funciones); con el botón de ajuste manual de rango (9 en la tabla de funciones), seleccione un rango mayor a lo que va a medir y éste se desplegará en la esquina inferior derecha del display (18 en la tabla de funciones). Medición de frecuencia. 181

12 MEDICIÓN DE CAPACITANCIA 1. Gire la perilla de selección de funciones hacia la posición de Ω, a la derecha de este símbolo está la indicación de capacitancia en color azul (ver esquema de funciones del multímetro digital). 2. Oprima el botón azul medir capacitancias pequeñas (7 en la tabla de funciones). 3. Seleccione un rango mayor a lo que va a medir y éste se desplegará en la esquina inferior derecha del display (18 en la tabla de funciones). 4. Conecte las puntas del instrumento al capacitor. Advertencia: debe descargar el capacitor antes de realizar la medición, de lo contrario se incurre a daños en el instrumento. 5. Se desplegará la lectura de capacitancia junto con la leyenda nf o µf según sea el caso. Medición de capacitancia. 182

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