Página 1 EL MULTIMETRO

Transcripción

1 Página 1 EL MULTIMETRO Se pueden encontrar en el mercado distintos tipos de multímetros, los hay para distintas aplicaciones como pueden ser: portátiles, para tablero, de banco, de gancho, de precisión, etc. En esta ocasión se mostrarán las características del multímetro portátil analógico y digital. En la figura 1 se encuentra un multímetro analógico con sus partes principales. Este instrumento funciona a través de una bobina móvil conocida como (GALVANOMETRO) la cual, de a cuerdo a su construcción gira en su eje debido al paso de una pequeña corriente eléctrica por su devanado el cual se encuentra dentro de un imán permenente en forma de herradura- desplazando al mismo tiempo a una aguja la cual pasa sobre una escala graduada indicando de esta forma la medición. Este desplazamiento de la aguja se denomina como deflexión la cual es proporcional a la

2 Página 2 intensidad de la corriente que circula por la bobina. Para que la posición de la aguja se estabilice en algún punto de la escala, se necesita la presencia de dos fuerzas opuestas, una es la fuerza provocada por el paso de corriente y la otra es un resorte en forma de espiral el cual regresará la aguja a su posición inicial, tomándose la lectura cuando las dos fuerzas son iguales. En este instrumento se alcanza la plena escala cuando se llega a la máxima corriente que puede soportar el devanado en donde la aguja gira desde cero hasta el fondo de la escala. En la figura 2 se muestra el multímetro digital con sus partes principales. La operación de este instrumento está basada en la conversión analógico digital mediante circuitos lógicos, microcontrolador o microprocesador, la información es ingresada al instrumento mediante sus puntas, las cuales se colocan en los bornes de conexión (al igual que en el multimetro analógico) la información es procesada e interpretada por los circuitos internos y desplegada directamente en la pantalla.

3 Página 3 Mientras que con el multímetro analógico es necesaria una cierta interpretación de la lectura al tener que seleccionar la escala y realizar algunos cálculos sencillos para obtener la medición, en el multímetro digital la medición es directa. Un multímetro está compuesto de distintos medidores integrados en un mismo equipo, de ahí su nombre, ya que pueden realizar mediciones de: resistencia, tensión en corriente continua y alterna, corriente continua y alterna y, dependiendo de las prestaciones del instrumento este puede medir capacitancia, diodos, beta de transistores bipolares, frecuencia, niveles TTL y en algunos casos, temperatura, entre otros. Existen muchos conceptos asociados a la instrumentación lo cual es necesario conocer para saber si un determinado instrumento es apto para las lecturas que se necesitan realizar entre ellos podemos mencionar los siguientes: Sensibilidad 1. Definida como la relación de la señal de salida o respuesta del instrumento respecto al cambio de la entrada o variable medida. Exactitud. Aproximación con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la variable medida. Precisión. Medida de la reproducibilidad de las mediciones; esto es, dado el valor fijo de una variable, la precisión es una medida del grado con el cual las mediciones sucesivas difieren una de otra. Resolución. Cambio más pequeño en el valor medido al cual responde el instrumento. Sesgo. Diferencia entre el valor medio de las mediciones realizadas y el valor real de la magnitud medida. Error. Desviación a partir del valor real de la variable medida. Calibración. Es el acto de aplicar un valor conocido de entrada a un sistema de medición con el propósito de observar la salida del mismo. El valor conocido que se usa para la calibración se llama estándar o patrón. Incertidumbre. Un sistema de medición se puede calibrar para tener noción de su exactitud. Sin embargo, con la calibración sólo es posible estimar el error probable en cualquier medición subsecuente. En otras palabras, se necesita cuantificar, en promedio, que tan cerca coincide el valor medido con el valor verdadero. La medición se define como el proceso de asignar un valor a una variable física. El error en la medición es simplemente la diferencia entre el valor verdadero de la variable y el valor que asigna la medición. No obstante, en cualquier medición el valor verdadero no se conoce. Entonces, en lugar del error real, se estima el error probable, que se denomina incertidumbre, la cual define un intervalo en torno al valor medido 1 Para más información acerca de estos conceptos referirse a la bibliografía presentada o mediante correo a: soporte@solecmexico.com

4 Página 4 dentro del cual se supone debe estar el valor verdadero. El análisis de incertidumbre es el proceso de identificación y cuantificación de errores. Existen más conceptos relacionados y cada uno tiene su propio análisis lo cual queda fuera del objetivo de este artículo y sólo se mencionan de manera enunciativa. En el manual de operación comúnmente se muestran las características o prestaciones del equipo como; resolución, exactitud, rangos, etc. Para realizar una medición es necesario saber que variable o magnitud se va a medir, si es una resistencia, capacitancia, inductancia, frecuencia, tensión alterna o directa, corriente alterna o directa, etc., para que de esta forma seleccionar el tipo de medición en el instrumento y poder realizarla sin dificultades. Ya que se tiene seleccionada la magnitud a medir, es muy importante seleccionar el rango máximo que permite el instrumento, si es que no se sabe el valor de la variable, con el objeto de no dañar al instrumento, si no se tiene lectura se puede cambiar al rango inmediato inferior hasta que se tenga la lectura en pantalla o una deflexión en el multimetro analógico (la cual se recomienda sea a mitad de escala para tener una lectura mas clara). Es importante hacer notar que existen ciertas consideraciones que se deben tomar para realizar adecuadamente las mediciones, como es el caso del buen estado de las puntas de medición ya que si la magnitud a medir es una señal débil se puede sumar o restar ruido al instrumento y alterar de manera significativa la medición, se debe de garantizar un buen contacto entre las puntas de medición y los bornes de conexión del instrumento, así como con el elemento a medir. Al realizar una medición es muy importante sujetar las puntas del instrumento en la parte aislada y nunca por la parte metálica ya que para el caso de un componente eléctrico o electrónico la medición puede verse afectada por la influencia del cuerpo humano o para el caso de una corriente o tensión eléctrica sufrir un accidente por la acción de dicha magnitud. Los instrumentos presentan en su carátula, panel frontal y/o manual información muy importante acerca de la magnitud máxima que pueden soportar sin sufrir daño así como el tipo de conexión necesaria para algunas lecturas Fig 3. En la figura 3 se muestra la información de un multimetro analógico (parte superior ) y de un multímetro digital (parte inferior). En el multímetro analógico se puede apreciar justo arriba de los bornes de conexión los signos + y - los cuales indican una polaridad y es como se deben de colocar las puntas de medición que por lo general son de dos colores Rojo y Negra, en donde la punta de color rojo corresponde a (+) y la de color negra a (-) de igual manera se deben de colocar en el elemento a medir para el caso de tensión y corriente directa ya que si se colocaran de manera opuesta la aguja intentaría desplazarse en forma antihoraria, lo cual, por construcción del instrumento no es posible y si no se corrige la conexión se puede dañar el instrumento.

5 Página 5 Esto se puede observar de mejor manera observando las condiciones de reposo ver fig 1. En donde se encuentra el cero en la parte izquierda y al realizar las lecturas la deflexión se realizará en sentido horario y no al contrario, por lo que deberá prestarse mucha atención a este respecto. Otro dato muy importante que se encuentra en el panel del multímetro analógico fig.3 es justo a un costado del borne de conexión negativo se encuentra el valor de Max 500V, lo cual especifica que el instrumento soporta como máximo una tensión de 500 V, si se excede el instrumento puede sufrir daños en su estructura interna. Para el caso del panel del multímetro digital la información que presenta es mayor, en donde se encuentran cuatro bornes de conexión en los cuales se informa de manera clara en donde se deben de conectar las puntas de medición para cada magnitud, se puede destacar el conector denominado COM, lo cual indica que este conector es

6 Página 6 común a todos, en otras palabras esta punta es fija y no se mueve al medir diferentes variables. El segundo borne (visto de derecha a izquierda) es específico para mediciones de diodos, voltaje, resistencia y frecuencia por lo que si se realizaran mediciones en estas variables las dos puntas de medición se conectarán a estos bornes. El tercer borne es específico para mediciones de corriente en un rango bajo ya que, como se muestra, solo medirá magnitudes de corriente del orden de micro amperes (µa) o mili amperes (ma), lo que indica que las dos puntas de medición deberán estar conectadas, una en el conector común y la otra en el tercer borne. El cuarto borne es específico para corrientes hasta de 10 A. Hay que hacer notar información muy valiosa que (para este multímetro) se muestra en la parte inferior de los bornes, mostrándose la tensión máxima que soporta 600 y 1000 V y para el caso de los conectores de corriente la capacidad del fusible Interno de protección con que cuenta el instrumento que para este caso es de 200 ma max y 10 A max para el cuarto conector. Esta información puede variar dependiendo de la marca y/o modelo del instrumento, sin embargo atendiendo a lo explicado anteriormente se puede operar y conectar cualquier multímetro. Aunado a la forma de conectar las puntas en el o los bornes del instrumento también existe una forma de conexión con la variable o elemento a medir. Para medir algún componente pasivo 2 como el caso de una resistencia, el instrumento se coloca en paralelo al elemento a medir. Fig 4. Este elemento, resistencia, capacitor, inductor, etc., no debe de estar energizado ya que para el caso de medición de resistencia el instrumento cuenta con una fuente interna de tención para que circule una corriente por el circuito formado entre el instrumento y el elemento a medir generando con esto una lectura. De igual manera el elemento bajo prueba debe tener por lo menos un pin (para el caso de elementos que presenten dos pines o patas de conexión) sin conexión en una tarjeta ya instalada de algún equipo electrodomestico o de otro tipo, de lo contrario la medición se puede ver afectada por la accion de los demás componentes presentes en dicha tarjeta. Para el caso de una medición de tensión directa o alterna el instrumento se coloca en paralelo de la misma manera como se mediría algún componente electrónico. Sin embargo para realizar mediciones de corriente ya sea alterna o directa el instrumento se coloca en serie en el circuito para poder realizar esta medición tal como se muestra en la figura 5. 2 ver comprobación de componentes pasivos.

7 Página 7 Como se mencionó anterior mente la lectura en el multímetro digital se realiza de forma directa ya que en el display se muestran los dígitos alfanuméricos indicando el valor de la variable medida, sin embargo para un multímetro analógico es ligeramente distinto. A manera de ejemplo si se desea medir una tensión continua y de acuerdo a la figura 1 (escalas de color negro) ESCALAS RANGOS Si se usara el rango de 0 a 2.5 V, se puede utilizar la escala de 0 a 250 y dividir la lectura por 100, esto quiere decir que si la aguja marca 200, la tensión medida es de 2V, estando en este rango en la escala se presentan números en algunas marcas importantes y se puede apreciar por el grosor de la línea, por lo tanto para este caso cada marca tiene un valor de 0.25 V la escala presenta 10 de estas marcas lo que hace un total de 2.5 V lo cual concuerda con el rango. De la misma manera cada marca secundaria en esta escala y para este ejemplo tiene un valor de 0.05V

8 Página 8 Si se cuenta la cantidad de estas marcas secundarias se observa que existen 50 en la escala y multiplicando este valor por 0.05V se tiene un total de 2.5V lo cual también concuerda con el rango. Si la aguja se deflexiona tres marcas secundarias por encima de 200 la medida sería 2V + (3 * 0.05V) lo que da un total de 2.15 V. Si se usara el rango de 0 10 la escala idónea es de 0 a 10 en donde para este caso la medición es 1 a 1 con respecto al rango, esto es, si la deflexión llega hasta 10 significa que se tiene 10 V. De manera análoga se realiza si se opera el instrumento en otro rango se selecciona la escala mas idónea. Para el caso particular de mediciones de tensión alterna, en algunas ocasiones existen confusiones al intentar medir una señal alterna pero de relativa alta frecuencia. Para este caso es necesario referirse al manual de operación del instrumento en donde se especifica la frecuencia máxima que puede medir el instrumento para una

9 Página 9 tensión alterna ya que por lo general solo se pueden realizar mediciones de tensión alterna a una frecuencia de la línea eléctrica la cual puede ser de 50 o 60 Hz. Si esta tensión, si bien es alterna, supera la frecuencia permitida por el instrumento la lectura en tensión puede ser errónea. Existen multimetros que pueden medir tensiones alternas a frecuencias mayores de 60 Hz lo cual se indica en su manual. De lo contrario para este caso se debe de utilizar un instrumento apto para esta medición como por ejemplo un osciloscopio.

10 Página 10 BIBLIOGRAFÍA Figliola. Richard. MEDICIONES MECANICA teoria y diseño 3 a Ed. MEXICO. AlfaOmega Albert D. Helfrick. INSTRUMENTACION ELECTRONICA MODERNA Y TECNICAS DE MEDICION. 1 a Ed. MEXICO. Prentice- Hall Ernest E. Doebelin. SISTEMAS DE MEDICION E INSTRUMENTACION diseño y aplicación. 5 a Ed. MEXICO. McGraw-Hill