multímetro · pdf filemultímetro polimetro analógico y polímetro...
TRANSCRIPT
Multímetro
Polimetro analógico y polímetro digital.
Midiendo con el polímetro
Un multímetro, también denominado polímetro, tester o multitester, es un
instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas
como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o
alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).
Avómetro modelo 7
Avómetro modelo 8
El multímetro tiene un antecedente bastante claro, denominado AVO, que ayudó a elaborar los multímetros actuales tanto digitales como analógicos. Su invención viene dada de la mano de Donald Macadie, un ingeniero de la British Post Office, a
quién se le ocurrió la ingeniosa idea de unificar 3 aparatos en uno, tales son el Amperímetro, Voltímetro y por último el Óhmetro, de ahí viene su nombre
Multímetro AVO. Esta magnífica creación, facilitó el trabajo a todas las personas
que estudiaban cualquier ámbito de la electrónica.
Ahora bien, tras dicha creación únicamente quedaba vender el proyecto a una empresa, cuyo nombre era Automatic Coil Winder and Electrical Equipment
Company (ACWEECO, fue fundada probablemente en 1923), saliendo a la venta el mismo año. Este multímetro se creó inicialmente para analizar circuitos en corriente continua y posteriormente se introdujeron las medidas de corriente alterna. A pesar
de ello muchas de sus características se han visto inalteradas hasta su último modelo, denominado Modelo 8 y presentado en 1951. Los modelos M7 y M8 incluían
además medidas de capacidad y potencia. Dichos modelos se pueden apreciar en las dos imágenes correspondientes. La empresa ACWEECO cambió su nombre por el de AVO Limited que continuó fabricando instrumentos con la marca registrada
como AVO. La compañía pasó por diferentes entidades y actualmente se llama Megger Group Limited.
El modelo original se ha fabricado ininterrumpidamente desde 1923, pero el problema raíz no se hallaba en su construcción sino en la necesidad de obtener repuestos mecánicos, por lo que la compañía dejó de construir en Octubre de 2008,
con la dignidad de haber vendido un aparato presente sin modificación alguna, durante 57 años en mercado.
Fundamento teórico
Introducción
Esquema 1: Polímetro.
Es un aparato muy versáti l, que se basa en la utilización de un instrumento de medida, un Galvanómetro muy sensible que se emplea para todas las
determinaciones. Para poder medir cada una de las magnitudes eléctricas, el Galvanómetro se debe completar con un determinado circuito eléctrico que dependerá también de dos características del Galvanómetro: la resistencia interna
(Ri) y la inversa de la sensibilidad. Esta última es la intensidad que, aplicada directamente a los bornes del Galvanómetro, hace que la aguja llegue al fondo de
escala. Además del galvanómetro, el polímetro consta de los siguientes elementos: La escala múltiple por la que se desplaza una sola aguja permite leer los valores de las
diferentes magnitudes en los distintos márgenes de medida. Un Conmutador permite cambiar la función del polímetro para que actúe como medidor en todas sus
versiones y márgenes de medida. La misión del conmutador es seleccionar en cada caso el circuito interno que hay que asociar al instrumento de medida para realizar cada medición. Dos o más bornas eléctricas permiten conectar el polímetro a los
circuitos o componentes exteriores cuyos valores se pretenden medir. Las bornas de acceso suelen tener colores para facilitar la corrección de las conexiones exteriores. Cuando se mide en corriente continua, suele ser de color rojo la de mayor potencial (
o potencial + ) y de color negro la de menor potencial ( o potencial - ). La parte izquierda de la figura (Esquema 1) es la utilizada para medir en continua y se puede
observar dicha polaridad. La parte derecha de la figura es la utilizada para medir en corriente alterna. El polímetro está dotado de una pila interna para poder medir las magnitudes pasivas. También posee un ajuste de cero necesario para la medida de
resistencias.
Amperímetro
Artículo principal: Amperímetro.
Esquema 2: amperímetro.
Para que el polímetro trabaje como amperímetro (Esquema 2) es preciso conectar
una resistencia en paralelo con el instrumento de medida (vínculo). El valor de
depende del valor en amperios que se quiera alcanzar cuando la aguja alcance
el fondo de escala. En el polímetro aparecerán tantas resistencias conmutables como valores diferentes de fondos de escala se quieran tener. Por ejemplo, si se
desean escalas de 10 miliamperios, 100 miliamperios y 1 amperio y de acuerdo con las características internas el instrumento de medida (vínculo), aparecerán tres
resistencias conmutables. Si se desean medir corrientes elevadas con el polímetro como amperímetro, se
suelen incorporar unos bornes de acceso independientes. Los circuitos internos estarán construidos con cable y componentes adecuados para soportar la corriente correspondiente.
Para hallar sabemos que se cumple:
Donde I es la intensidad máxima que deseamos medir (fondo de escala), ( )es la
intensidad que circula por el Galvanómetro e la corriente que pasa por la
resistencia shunt ( ). A partir de la relación:
Que se deduce de la Ley de Ohm llegamos al valor que debe tener la resistencia
shunt ( ):
De esta ecuación se obtiene el valor de que hace que por el Galvanómetro pasen
mA cuando en el circuito exterior circulan I mA.
Voltímetro
Artículo principal: Voltímetro.
Esquema 3: Voltímetro.
Para que el polímetro trabaje como Voltímetro (Esquema 3) es preciso conectar una
resistencia en serie con el Instrumento de medida. El valor de depende del
valor en voltios que se quiera alcanzar cuando la aguja alcance el Fondo de escala.
En el polímetro aparecerán tantas resistencias conmutables como valores
diferentes de fondos de escala se quieran tener. Por ejemplo, en el caso de requerir 10 voltios, 20 voltios, 50 voltios y 200 voltios, existirán cuatro resistencias diferentes
. Para conocer el valor de la resistencia que debemos conectar uti lizamos la siguiente
expresión:
Que se desprende directamente de esta:
Lo que llamamos es la intensidad que hay que aplicar al polímetro para que la
aguja llegue a fondo de escala.
Óhmetro
Artículo principal: Óhmetro
Esquema 4: óhmetro.
El Óhmetro permite medir resistencias. Una pila interna hace circular una corriente a través de la resistencia a medir, el instrumento y una resistencia adicional de ajuste. Cuando los terminales de medida se ponen en cortocircuito circula la máxima
corriente por el Galvanómetro. Es el valor de corriente que se asocia a R = 0. Con la resistencia de ajuste se retoca esa corriente hasta que coincida con el fondo de
escala y en la división que indica la corriente máxima se pone el valor de 0 ohmios. Cuando en los terminales se conecta la resistencia que se desea medir, se provoca una caída de tensión y la aguja se desplaza hacia valores inferiores de corriente,
esto es, hacia la izquierda. La escala de resistencias crecerá, pues, de derecha a izquierda.
Debido a la relación inversa entre resistencia y corriente (R=V/I), la escala del óhmetro no es lineal, lo cual provocará mayor error de medida conforme nos acerquemos a corrientes pequeñas (grandes valores de la resistencia R a medir). Montaje
A continuación presentamos el circuito eléctrico que hará las veces de óhmetro (Esquema 4):
Añadiremos una resistencia de protección a la resistencia variable .
Como elemento activo se incluye una pi la que hace circular la corriente, cuyas
magnitudes serán la Fuerza electromotriz ε y la resistencia interna .
Lo primero que hay que hacer es cortocircuitar la resistencia a medir R, y ajustar la
resistencia variable para que la aguja llegue al fondo de la escala.
La intensidad que circulará por el circuito en este caso será y se puede expresar:
Si ahora conectamos R(eliminamos el cortocircuito), la nueva intensidad quedará:
y se verificará que:
Si combinamos las dos ecuaciones anteriores, obtenemos:
Funciones comunes
Multímetro o polímetro analógico
Artículo principal: Multímetro o polímetro analógico
.
Multímetro analógico.
1. Las tres posiciones del mando sirven para medir Intensidad en Corriente continua (D.C.), de izquierda a derecha, los valores máximos que podemos medir son:500μA, 10mA y 250mA (μA se lee microamperio y corresponde a
A=0,000001A y mA se lee miliamperio y corresponde a =0,001A).
2. Vemos 5 posiciones, para medir tensión en corriente continua (D.C.= Direct Current), correspondientes a 2.5V, 10V, 50V, 250V y 500V, en donde V=
Voltios. 3. Para medir Resistencia (x10Ω y x1k Ω); Ω se lee Ohmio. Esto no lo usaremos
apenas, pues observando detalladamente en la escala milimetrada que está
debajo del número 6 (con la que se mide la resistencia), verás que no es lineal, es decir, no hay la misma distancia entre el 2 y el 3 que entre el 4 y el 5; además, los valores decrecen hacia la derecha y la escala en lugar de
empezar en 0, empieza en (un valor de resistencia igual a significa que el circuito está abierto). A veces usamos estas posiciones para ver si un cable
está roto y no conduce la corriente eléctrica..
4. Como en el apartado 2, pero en este caso para medir Corriente alterna (A.C.:=Alternating Current).
5. Sirve para comprobar el estado de carga de Pilas de 1.5V y 9V.
6. Escala para medir resistencia. 7. Escalas para el resto de mediciones. Desde abajo hacia arriba vemos una de
0 a 10, otra de 0 a 50 y una última de 0 a 250.
Multímetros con funciones avanzadas pp
Multímetro analógico.
Más raramente se encuentran también multímetros que pueden realizar funciones más avanzadas como: INVESTIGAR
Como medir con el multímetro digital
Midiendo Tensiones
Para medir una tensión, colocaremos los bornes en las clavijas, y no tendremos mas que colocar ambas puntas entre los puntos de lectura que queramos medir. Si lo que
queremos es medir voltaje absoluto, colocaremos la borna negra en cualquier masa (un cable negro de molex o el Chasis del Ordenador) y la otra borna en el punto a medir. Si lo que queremos es medir diferencias de voltaje entre dos puntos, no
tendremos mas que colocar una borna en cada lugar.
Midiendo Resistencias
El procedimiento para medir una resistencia es bastante similar al de medir tensiones. Basta con colocar la ruleta en la posición de ohmios y en la escala
apropiada al tamaño de la resistencia que vamos a medir. Si no sabemos cuantos Ohmios tiene la resistencia a medir, empezaremos con colocar la ruleta en la escala más grande, e iremos reduciendo la escala hasta que encontremos la que más
precisión nos da sin salirnos de rango.
Midiendo Intensidades
El proceso para medir intensidades es algo más complicado, puesto que en lugar de medirse en paralelo, se mide en serie con el circuito en cuestión. Por esto, para medir intensidades tendremos que abrir el Circuito eléctrico, es decir, desconectar
algún cable para intercalar el tester en medio, con el propósito de que la intensidad circule por dentro del tester. Precisamente por esto, hemos comentado antes que un
tester con las bornas puestas para medir intensidades tiene resistencia interna casi nula, para no provocar cambios en el circuito que queramos medir.
Para medir una intensidad, abriremos el circuito en cualquiera de sus puntos, y
configuraremos el tester adecuadamente (borna roja en clavija de Amperio de más capacidad, 10A en el caso del tester del ejemplo, borna negra en clavija común COM).
Una vez tengamos el circuito abierto y el tester bien configurado, procederemos a
cerrar el circuito usando para ello el tester, es decir, colocaremos cada borna del tester en cada uno de los dos extremos del circuito abierto que tenemos. Con ello se
cerrará el circuito y la intensidad circulará por el interior del multímetro para ser leída.
Códigos y series de las Resistencias
Código de colores
Colores 1ª Cifra 2ª Cifra Multiplicador Tolerancia
Negro 0 0
Marrón 1 1 x 10 1%
Rojo 2 2 x 102 2%
Naranja 3 3 x 103
Amarillo 4 4 x 104
Verde 5 5 x 105 0.5%
Azul 6 6 x 106
Violeta 7 7 x 107
Gris 8 8 x 108
Blanco 9 9 x 109
Oro x 10-1 5%
Plata x 10-2 10%
Sin color 20%
Ejemplo: Si los colores son: ( Marrón - Negro - Rojo - Oro ) su valor en ohmios es:
10x 1005 % = 1000 = 1K
Tolerancia de 5% 5 bandas de colores También hay resistencias con 5 bandas de colores, la única diferencia
respecto a la tabla anterior, es qué la tercera banda es la 3ª Cifra, el
resto sigue igual..
Codificación en Resistencias SMD En las resistencias SMD ó de montaje en superficie su codificación más
usual es:
1ª Cifra = 1º número
2ª Cifra = 2º número
3ª Cifra = Multiplicador
En este ejemplo la resistencia tiene
un valor de:
1200 ohmios = 1K2
1ª Cifra = 1º número
La " R " indica coma decimal
3ª Cifra = 2º número
En este ejemplo la resistencia tiene un valor de:
1,6 ohmios
La " R " indica " 0. "
2ª Cifra = 2º número
3ª Cifra = 3º número
En este ejemplo la resistencia tiene
un valor de:
0.22 ohmios
Series de resistencias E6 - E12 - E24 - E48, norma IEC Series de resistencias normalizadas y comercializadas mas habituales para
potencias pequeñas. Hay otras series como las E96, E192 para usos más
especiales.
E6 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8
E12 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2
E24 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1
E48
1.0 1.05 1.10 1.15 1.21 1.27 1.33 1.40 1.47 1.54 1.62 1.69
1.78 1.87 1.96 2.05 2.15 2.26 2.37 2.49 2.61 2.74 2.87 3.01
3.16 3.32 3.48 3.65 3.83 4.02 4.22 4.42 4.64 4.87 5.11 5.36
5.62 5.90 6.19 6.49 6.81 7.15 7.50 7.87 8.25 8.66 9.09 9.53
Tolerancias de las series :E6 20% - E12 10% - E24 5% - E48 2%
Valores de las resistencias en , K , M IEC = Comisión eléctrica Internacional
Interpretación del código de colores en las resistencias
Las resistencias llevan grabadas sobre su cuerpo unas bandas de color que nos
permiten identificar el valor óhmico que éstas poseen. Esto es cierto para resistencias de potencia pequeña (menor de 2 W.), ya que las de potencia mayor generalmente llevan su valor impreso con números sobre su cuerpo, tal como hemos
visto antes.
En la resistencia de la izquierda vemos el método de codificación más difundido. En el cuerpo de la resistencia hay 4 anillos de color que, considerándolos a partir de un
extremo y en dirección al centro, indican el valor óhmico de este componente
El número que corresponde al primer color indica la primera cifra, el segundo color la seguna cifra y el tercer color indica el número de ceros que siguen a la cifra
obtenida, con lo que se tiene el valor efectivo de la resistencia. El cuarto anillo, o su ausencia, indica la tolerancia.
Podemos ver que la resistencia de la izquierda tiene los colores amarillo-violeta-naranja-oro (hemos intentado que los colores queden representados lo mejor
posible en el dibujo), de forma que según la tabla de abajo podríamos decir que tiene un valor de: 4-7-3ceros, con una tolerancia del 5%, o sea, 47000 Ω ó 47 KΩ. La
tolerancia indica que el valor real estará entre 44650 Ω y 49350 Ω (47 KΩ±5%).
La resistencia de la derecha, por su parte, tiene una banda más de color y es que se trata de una resistencia de precisión. Esto además es corroborado por el color de la
banda de tolerancia, que al ser de color rojo indica que es una resistencia del 2%. Éstas tienen tres cifras significativas (al contrario que las anteriores, que tenían 2) y los colores son marrón-verde-amarillo-naranja, de forma que según la tabla de
abajo podríamos decir que tiene un valor de: 1-5-4-4ceros, con una tolerancia del 2%, o sea, 1540000 Ω ó 1540 KΩ ó 1.54 MΩ. La tolerancia indica que el valor real
estará entre 1509.2 KΩ y 1570.8 KΩ (1.54 MΩ±2%).
Por último, comentar que una precisión del 2% se considera como muy buena, aunque en la mayoría de los circuitos usaremos resistencias del 5%, que son las más corrientes.
Código de colores en las resistencias
COLORES Banda 1 Banda 2 Banda 3 Multiplicador Tolerancia
Plata
x 0.01 10%
Oro
x 0.1 5%
Negro 0 0 0 x 1
Marrón 1 1 1 x 10 1%
Rojo 2 2 2 x 100 2%
Naranja 3 3 3 x 1000
Amarillo 4 4 4 x 10000
Verde 5 5 5 x 100000 0.5%
Azul 6 6 6 x 1000000
Violeta 7 7 7
Gris 8 8 8
Blanco 9 9 9
--Ninguno-- - - -
20%
Nota: Estos colores se han establecido internacionalmente, aunque algunos de ellos
en ocasiones pueden llevar a una confusión a personas con dificultad de distinguir la zona de colores rojo-naranja-marrón-verde. En tales casos, quizá tengan que
echar mano en algún momento de un polímetro para saber con certeza el valor de alguna resistencia cuyos colores no pueden distinguir claramente. También es cierto
que en resistencias que han tenido un "calentón" o que son antiguas, a veces los colores pueden haber quedado alterados, en cuyo caso el polímetro nos dará la
verdad.
Otro caso de confusión puede presentarse cuando por error leemos las bandas de color al revés. Estas resistencias de aquí abajo son las mismas que antes, pero dadas la vuelta. En la primera, si leemos de izquierda a derecha, ahora vemos oro-naranja-violeta-amarillo. El oro no es un color usado para las cifras significativas, así que algo va
mal. Además el amarillo no es un color que represente tolerancias. En un caso extremo, la combinación naranja-violeta-amarillo (errónea por otro lado porque la
banda de tolerancia no va a la izquierda de las otras) nos daría el valor de 370 KΩ,
que no es un valor normalizado.
En la segunda, ahora vemos rojo-naranja-amarillo-verde-marrón. La combinación nos daría el valor 234000000 Ω = 234 MΩ , que es un valor desorbitado (generalmete
no suele haber resistencias de más de 10 MΩ), además de no ser un valor normalizado. Eso sí, la resistencia tendría una tolerancia del 1% (marrón), que no tiene sentido para un valor tan alto de resistencia.
Valores normalizados de resistencias
Vamos a mostrar ahora una tabla con los valores normalizados de resistencias, que
ayudará a encajarlas según valores establecidos internacionalmente.
Tolerancia 10 % Tolerancia 5 % Tolerancia 2 %
1.0 1.0, 1.1 1.00, 1.05, 1.1, 1.15
1.2 1.2, 1.3 1.21, 1.27, 1.33, 1.40, 1.47
1.5 1.5, 1.6 1.54, 1.62, 1.69, 1.78
1.8 1.8, 2.0 1.87, 196, 2.00, 2.05, 2.15
2.2 2.2, 2.4 2.26, 2.37, 2.49, 2.61
2.7 2.7, 3.0 2.74, 2.87, 3.01, 3.16
3.3 3.3, 3.6 3.32, 3.48, 3.65, 3.83
3.9 3.9, 4.3 4.02, 4.22, 4.42, 4.64
4.7 4.7, 5.1 4.87, 5.11, 5.36
5.6 5.6, 6.2 5.62, 5.90, 6.19, 6.49
6.8 6.8, 7.5 6.81, 7.15, 7.50, 7.87
8.2 8.2, 9.1 8.25, 8.66, 9.09, 9.53