CALIBRACIÓN DE MULTÍMETROS DIGITALES

Transcripción

1 CALIBRACIÓN DE MULTÍMETROS DIGITALES HENRY POSTIGO LINARES Sub Jefe del Servicio Nacional de Metrología 18 de mayo de 2012

2 CONTENIDO 1.- Metrología eléctrica 2.- Multímetros: características 3.- Métodos de Calibración 4.- Calibración de multímetros 5.- Referencias

3 Metrología eléctrica Las mediciones eléctricas son hechas en mayor cantidad que otros parámetro combinados Hacer mediciones de precisión puede tomar a un técnico en calibración años de práctica y experiencia

4 Metrología eléctrica Su campo es amplio. Comprende: Potencia, energía, frecuencia, tiempo, corriente y tensión DC-AC, resistencia, entre otros. Patrones: Comparador de energía; reloj de cesio; referencia estándar DC; resistencia eléctrica

5 Multímetros: características Instrumento que permite realizar mediciones de diferentes magnitudes eléctricas Tienen múltiples rangos para la medición de una magnitud Pueden ser analógicos o digitales Pueden controlarse por software a través de una PC (multímetros digitales) De fácil uso y transporte Alcanzan muy buena exactitud

6 Multímetros Diagrama de bloques de un multímetro digital

7 Métodos de calibración Método directo: utilizando un calibrador como patrón

8 Métodos de calibración Método indirecto: por comparación con otro multímetro

9 Calibración de multímetros Equipos y materiales Incertidumbre de calibración al menos tres veces menor que la tolerancia permitida Cables adecuados para las conexiones entre los patrones y los multímetros. Ambiente con temperatura y humedad controlada Termómetro e higrómetro con exactitud apropiada.

10 Calibración de multímetros Preparación Contar con el manual del multímetro a calibrar Buen estado de batería y fusibles Esperar estabilización térmica si lo requiere Certificados de los patrones vigentes Temperatura y humedad en las condiciones indicadas por el fabricante o las de referencia del laboratorio (generalmente 23 ºC ± 2 ºC y no mayor a 75 %) No realizar ninguna conexión a los bornes de salida del calibrador si hay tensión presente en esos bornes.

11 Calibración de multímetros Puntos de calibración para multímetros de 3 ½ ó 4 ½ dígitos RANGOS Nº DE PUNTOS VALORES DE PRUEBA (% FONDO DE ESCALA) TENSIÓN CONTINUA TODOS 3 10%, 90%, -90% UN RANGO INTERMEDIO 5 10%, 50%, 90%, -50%, 90% CORRIENTE CONTINUA TODOS 1 90% UN RANGO INTERMEDIO 2 90%, -90% RANGO IGUAL O MAYOR DE 2 50%, 90% RESISTENCIA TODOS 1 90% EL RANGO MENOR 2 0%, 90% TENSIÓN ALTERNA RANGOS MENORES A 0.5 V 4 10%, 90% a 60 Hz, 1kHz RANGOS MAYORES O IGUALES DE 0.5 V 2, 3 90%, 60 Hz, 1 khz, (20kHz) UN RANGO INTERMEDIO 4, 6 10%, 50% a 60 Hz ó 1 khz 90% a 60 Hz, 1 khz, (20-100) khz CORRIENTE ALTERNA TODOS 2 90% a 60 Hz, 1 khz

12 Calibración de multímetros Puntos de calibración para multímetros de 5 ½ dígitos RANGOS Nº DE PUNTOS VALORES DE PRUEBA (% FONDO DE ESCALA) TENSIÓN CONTINUA TODOS 3 10%, 90%, -90% UN RANGO INTERMEDIO 5 10%, 50%, 90%, -50%, 90% RANGO MAYOR DE 200 V 4 10%, 50%, 90%, -90% CORRIENTE CONTINUA TODOS 2 10%, 90% UN RANGO INTERMEDIO 3 10%, 90%, -90% RANGO IGUAL O MAYOR DE 3 10%, 50%, 90% RESISTENCIA TODOS 2 10%, 90% TENSIÓN ALTERNA RANGOS MENORES A 0.5 V 4, 6 10%, 90% a 60 Hz, 1 khz (20) khz RANGOS MAYORES O IGUALES DE 0.5 V 4, 8 10% a 60 Hz, 1 khz, (20 khz), 90% a 60 Hz, 1 khz, ( ) khz UN RANGO INTERMEDIO 5, 10 10%, 50% a 60 Hz ó 1kHz 90% a 60 Hz, 1 khz, (20-100) khz RANGO MAYOR DE 200 V 5, 8 10% a 60 Hz, 1 khz, (20 khz) 50% a 1 khz, (50) khz 90% a 60 Hz, 1 khz, (10) khz CORRIENTE ALTERNA TODOS 3 10%, 1 khz, 90%, 60 Hz, 1 khz

13 Calibración de multímetros Mediciones Consideraciones para calibración en tensión continúa y alterna Antes de iniciar la calibración en tensión continua, se debe realizar un ajuste de cero en el multímetro Usar conductores y conectores de cobre u otros materiales que generen bajas fuerzas termo electromotrices en su unión con el cobre (pequeñas tensiones en continua) Es conveniente usar conductores de conexión coaxiales para tensión alterna a frecuencias superiores a 10 khz

14 Calibración de multímetros Mediciones Consideraciones para calibración en resistencia Algunos multímetros de 5 ½ dígitos, e incluso algunos de 4 ½ con capacidad de medida de resistencia a cuatro hilos, tiene la posibilidad de realizar un ajuste a cero Existen tres formas de conexión para medir resistencia: - Medida a dos hilos sin compensación (ver fig. 2) - Medida a dos hilos con compensación (ver fig. 3) - Medida a cuatro hilos con compensación (ver fig.4)

15 Calibración de multímetros Esquemas de conexión Medición de resistencia a dos hilos sin compensación

16 Calibración de multímetros Esquemas de conexión Medición de resistencia a dos hilos y cuatro hilos con compensación

17 Calibración de multímetros Cálculo de incertidumbre La determinación del error,, de la indicación obtenida con el multímetro a calibrar para tensión continua y medidas de resistencia a dos hilos requiere que se realicen dos medidas, una primera con la señal aplicada y una segunda con un cortocircuito en bornes del multímetro. Donde: I im I im 0 I im I im 0 I P I P e e M I I I I M I im I im im 0 im 0 P : Indicación del multímetro cuando se aplica la señal (tensión, resistencia) con el calibrador. : Indicación del multímetro cuando se aplica un cortocircuito en su entrada. : Corrección debida a la resolución finita del multímetro cuando se aplica la señal ( I im ). : Corrección debida a la resolución finita del multímetro cuando se aplica el cortocircuito ( I im 0 ). : Valor de la señal (tensión o resistencia) aplicada con el calibrador. : Corrección del valor de la señal aplicada por el calibrador debida a múltiples efectos. P

18 Calibración de multímetros Cálculo de incertidumbre e M Nota: El error,, de la indicación obtenida en el multímetro a calibrar para el resto de magnitudes (tensión alterna, corriente y resistencia a cuatro hilos) y cuando el instrumento permite su ajuste a cero, se obtiene mediante una simplificación de la expresión anterior ya que no se realiza lectura en cortocircuito. e M I im I im I P I P

19 e M Calibración de multímetros Cálculo de incertidumbre Balance de las componentes Nota: los coeficientes de sensibilidad se calculan como las derivadas parciales de e M, respecto de cada una de las magnitudes evaluadas en el punto de calibración considerado Magnitud, i Mejor valor estimado de la magnitud M i Medida de los valores de ( ) im I im 0 Corrección certificada según certificado del calibrador Incertidumbre típica (k=1) u( M i s( I im ) M ) I im I im 0 I im I im 0 I P e M Distribución de probabilidad considerada Coeficiente de sensibilidad, i Contribución a la incertidumbre u i ( y C ) normal I 5 C 1 s( I ) u 1 1( y) im 5 Re s. 0 rectangular 2 3 C 1 Re s. 2 u 2 ( y) 2 3 Re s. Re s. 0 rectangular C3 1 u3 ( y) espec. rectangular C 1 4 espec. u 4 ( y) k k u( e ) u ( y) M i 2

20 Referencias EA 4/02 Expression of the uncertainty of measurement in calibrations. European cooperation for accreditation (EA). Guide to the expression of uncertainty in measurement. EURAMET/cg-15/v.01 Guidelines on the calibration of digital multimeters. Procedimiento EL-001 para la calibración de multímetros digitales. CEM

21 Ing. Henry PostIgo LInares Gracias!