Multímetro

Un multímetro digital

Un multímetro o un multitester, también conocido como medidor de voltios/ohmios o VOM, es un instrumento de medición electrónico que combina varias funciones de medición en una sola unidad. Un multímetro típico puede incluir características como la capacidad de medir la tensión, la corriente y la resistencia. Los multímetros pueden utilizar circuitos analógicos o digitales -multímetros analógicos y multímetros digitales (a menudo abreviados DMM o DVOM.) Los instrumentos analógicos suelen basarse en un microamperímetro cuya aguja se mueve sobre una escala de calibración para todas las diferentes mediciones que se pueden realizar; los instrumentos digitales suelen mostrar dígitos, pero pueden mostrar una barra de una longitud proporcional a la cantidad medida.

Un multímetro puede ser un dispositivo de mano útil para la localización básica de averías y el trabajo de servicio de campo o un instrumento de banco que puede medir con un grado muy alto de precisión. Pueden utilizarse para solucionar problemas eléctricos en una amplia gama de dispositivos industriales y domésticos, como equipos electrónicos, controles de motores, electrodomésticos, fuentes de alimentación y sistemas de cableado.

• 1 Cantidades medidas
• 2 Resolución
  • 2.1 Digital
  • 2.2 Analógica
• 3 Precisión
• 4 Sensibilidad e impedancia de entrada
• 4 Tensión de carga
• 5 Detección de corriente alterna
• 6 Ver también
• 7 Referencias

Cantidades medidas

Los multímetros contemporáneos pueden medir muchas magnitudes. Las más comunes son:

• Tensión, alterna y continua, en voltios.
• Corriente, alterna y continua, en amperios.
  Se debe especificar el rango de frecuencia para el que las mediciones de CA son precisas.
• Resistencia en ohmios.

Además, algunos multímetros miden:

• Capacitancia en faradios.
• Conductancia en siemens.
• Decibelios.
• Ciclo de trabajo en porcentaje.
• Frecuencia en hertzios.
• Inductancia en henrys.
• Temperatura en grados Celsius o Fahrenheit, con una sonda de prueba de temperatura adecuada, a menudo un termopar.

Los multímetros digitales también pueden incluir circuitos para:

• Continuidad; emite un pitido cuando un circuito conduce.
• Diodos (medición de la caída hacia delante de las uniones de diodos, es decir, diodos y uniones de transistores) y transistores (medición de la ganancia de corriente y otros parámetros).
• Comprobación de la batería para baterías simples de 1,5 voltios y 9 voltios. Se trata de una escala de tensión con carga de corriente. La comprobación de la batería (sin tener en cuenta la resistencia interna, que aumenta a medida que la batería se agota), es menos precisa cuando se utiliza una escala de tensión de corriente continua.

Resolución

Digital

La resolución de un multímetro se suele especificar en «dígitos» de resolución. Por ejemplo, el término 5½ dígitos se refiere al número de dígitos que aparecen en la pantalla de un multímetro.

Por convención, un medio dígito puede mostrar un cero o un uno, mientras que un dígito de tres cuartos puede mostrar un número superior a un uno pero no un nueve. Comúnmente, un dígito de tres cuartos se refiere a un valor máximo de 3 o 5. El dígito fraccionario es siempre el más significativo en el valor mostrado. Un multímetro de 5½ dígitos tendría cinco dígitos completos que muestran valores de 0 a 9 y un medio dígito que sólo podría mostrar 0 o 1. Este medidor podría mostrar valores positivos o negativos de 0 a 199.999. Un medidor de 3¾ dígitos puede mostrar una cantidad de 0 a 3.999 o 5.999, dependiendo del fabricante.

Aunque una pantalla digital puede ampliarse fácilmente en precisión, los dígitos adicionales no tienen ningún valor si no van acompañados del cuidado en el diseño y la calibración de las partes analógicas del multímetro. Las mediciones significativas de alta resolución requieren una buena comprensión de las especificaciones del instrumento, un buen control de las condiciones de medición y la trazabilidad de la calibración del instrumento.

Especificar los «recuentos de visualización» es otra forma de especificar la resolución. Los recuentos de pantalla dan el mayor número, o el mayor número más uno (para que el número de recuento se vea más bonito) que la pantalla del multímetro puede mostrar, ignorando un separador decimal. Por ejemplo, un multímetro de 5½ dígitos también puede especificarse como un multímetro de recuento de pantalla 199999 o 200000. A menudo, el recuento de la pantalla se llama simplemente el recuento en las especificaciones del multímetro.

Analógico

La resolución de los multímetros analógicos está limitada por la anchura del puntero de la escala, la vibración del puntero, la exactitud de la impresión de las escalas, la calibración del cero, el número de rangos y los errores debidos al uso no horizontal de la pantalla mecánica. La exactitud de las lecturas obtenidas también se ve comprometida a menudo por el recuento erróneo de las marcas de división, los errores de aritmética mental, los errores de observación de paralaje y una vista no perfecta. Para mejorar la resolución se utilizan escalas con espejos y movimientos de medidores más grandes; lo habitual es una resolución equivalente de dos dígitos y medio a tres (y suele ser adecuada para la limitada precisión necesaria para la mayoría de las mediciones).

Las mediciones de resistencia, en particular, son de baja precisión debido al típico circuito de medición de resistencia que comprime mucho la escala en los valores de resistencia más altos. Los medidores analógicos baratos pueden tener una sola escala de resistencia, lo que restringe seriamente el rango de mediciones precisas. Normalmente, un medidor analógico tendrá un ajuste en el panel para establecer la calibración de cero ohmios del medidor, para compensar la variación de la tensión de la batería del medidor.

Precisión

Los multímetros digitales generalmente toman medidas con una precisión superior a la de sus homólogos analógicos. Los multímetros analógicos estándar miden con una precisión típica del tres por ciento, aunque se fabrican instrumentos de mayor precisión. Los multímetros digitales portátiles estándar están especificados para tener una precisión de normalmente el 0,5% en los rangos de tensión continua. Los multímetros de sobremesa habituales están disponibles con una precisión especificada superior a ±0,01%. Los instrumentos de grado de laboratorio pueden tener precisiones de unas pocas partes por millón.

Las cifras de precisión deben interpretarse con cuidado. La precisión de un instrumento analógico suele referirse a la desviación a escala completa; una medición de 10V en la escala de 100V de un medidor del 3% está sujeta a un error de 3V, el 30% de la lectura. Los medidores digitales suelen especificar la precisión como un porcentaje de la lectura más un porcentaje del valor a escala completa, a veces expresado en recuentos en lugar de en términos porcentuales.

La precisión citada se especifica como la del rango inferior de milivoltios (mV) de CC, y se conoce como la cifra de «precisión básica de voltios de CC». Los rangos más altos de voltaje de CC, corriente, resistencia, CA y otros rangos suelen tener una precisión menor que la cifra básica de voltios de CC. Las mediciones de CA sólo cumplen con la precisión especificada dentro de un rango específico de frecuencias.

Los fabricantes pueden proporcionar servicios de calibración para que los nuevos medidores puedan comprarse con un certificado de calibración que indique que el medidor se ha ajustado a estándares trazables, por ejemplo, al Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los Estados Unidos (NIST), o a otro laboratorio nacional de estándares.

Los equipos de ensayo tienden a descalibrarse con el tiempo, y no se puede confiar en la precisión especificada de forma indefinida. En el caso de los equipos más caros, los fabricantes y terceros ofrecen servicios de calibración para que los equipos más antiguos puedan ser recalibrados y recertificados. El coste de estos servicios es desproporcionado para los equipos baratos; sin embargo, no se requiere una precisión extrema para la mayoría de las pruebas de rutina. Los multímetros utilizados para mediciones críticas pueden formar parte de un programa de metrología para asegurar la calibración.

Sensibilidad e impedancia de entrada

Cuando se utiliza para medir la tensión, la impedancia de entrada del multímetro debe ser muy alta en comparación con la impedancia del circuito que se está midiendo; de lo contrario, el funcionamiento del circuito puede modificarse y la lectura también será inexacta.

Los medidores con amplificadores electrónicos (todos los multímetros digitales y algunos medidores analógicos) tienen una impedancia de entrada fija que es lo suficientemente alta como para no perturbar la mayoría de los circuitos. Esta suele ser de uno o diez megaohmios; la estandarización de la resistencia de entrada permite el uso de sondas externas de alta resistencia que forman un divisor de tensión con la resistencia de entrada para ampliar el rango de tensión hasta decenas de miles de voltios.

La mayoría de los multímetros analógicos del tipo de puntero móvil no tienen búfer, y toman corriente del circuito bajo prueba para desviar el puntero del medidor. La impedancia del medidor varía en función de la sensibilidad básica del movimiento del medidor y del rango que se seleccione. Por ejemplo, un medidor con una sensibilidad típica de 20.000 ohmios/voltios tendrá una resistencia de entrada de dos millones de ohmios en el rango de 100 voltios (100 V * 20.000 ohmios/voltios = 2.000.000 de ohmios). En cada rango, a la tensión de escala completa del rango, la corriente completa requerida para desviar el movimiento del medidor se toma del circuito bajo prueba. Los movimientos del medidor de menor sensibilidad son aceptables para las pruebas en circuitos donde las impedancias de la fuente son bajas en comparación con la impedancia del medidor, por ejemplo, los circuitos de potencia; estos medidores son más resistentes mecánicamente. Algunas mediciones en circuitos de señal requieren movimientos de mayor sensibilidad para no cargar el circuito bajo prueba con la impedancia del medidor.

A veces se confunde la sensibilidad con la resolución de un medidor, que se define como el menor cambio de tensión, corriente o resistencia que puede cambiar la lectura observada.

En el caso de los multímetros digitales de uso general, el rango de tensión más bajo suele ser de varios cientos de milivoltios de CA o CC, pero el rango de corriente más bajo puede ser de varios cientos de miliamperios, aunque existen instrumentos con mayor sensibilidad a la corriente. La medición de la resistencia baja requiere que se reste la resistencia del cable (medida al tocar las puntas de prueba entre sí) para obtener la mejor precisión.

El extremo superior de los rangos de medición del multímetro varía considerablemente; las mediciones por encima de quizás 600 voltios, 10 amperios o 100 megaohmios pueden requerir un instrumento de prueba especializado.

Tensión de carga

Cualquier amperímetro, incluido un multímetro en un rango de corriente, tiene una cierta resistencia. La mayoría de los multímetros miden intrínsecamente la tensión, y pasan una corriente a medir a través de una resistencia de derivación, midiendo la tensión desarrollada a través de ella. La caída de tensión se conoce como tensión de carga, especificada en voltios por amperio. El valor puede cambiar dependiendo del rango que seleccione el medidor, ya que los diferentes rangos suelen utilizar diferentes resistencias de derivación.

La tensión de carga puede ser significativa en los circuitos de baja tensión. Para comprobar su efecto en la precisión y en el funcionamiento del circuito externo se puede cambiar el medidor a diferentes rangos; la lectura de la corriente debería ser la misma y el funcionamiento del circuito no debería verse afectado si la tensión de carga no es un problema. Si esta tensión es significativa, puede reducirse (reduciendo también la exactitud y precisión inherentes a la medición) utilizando un rango de corriente más alto.

Detección de corriente alterna

Dado que el sistema indicador básico de un medidor analógico o digital responde sólo a la corriente continua, un multímetro incluye un circuito de conversión de CA a CC para realizar mediciones de corriente alterna. Los medidores básicos utilizan un circuito rectificador para medir el valor absoluto medio o de pico de la tensión, pero están calibrados para mostrar el valor cuadrático medio (RMS) calculado para una forma de onda sinusoidal; esto dará lecturas correctas para la corriente alterna tal como se utiliza en la distribución de energía. Las guías de usuario de algunos de estos medidores ofrecen factores de corrección para algunas formas de onda simples no sinusoidales, para permitir que se calcule el valor cuadrático medio (RMS) equivalente correcto. Los multímetros más caros incluyen un convertidor de CA a CC que mide el verdadero valor eficaz de la forma de onda dentro de ciertos límites; el manual de usuario del medidor puede indicar los límites del factor de cresta y la frecuencia para los que es válida la calibración del medidor. La detección RMS es necesaria para las mediciones en formas de onda periódicas no sinusoidales, como las que se encuentran en las señales de audio y en los accionamientos de frecuencia variable.

Ver también

• Amperímetro
• Avímetro
• Equipo de prueba electrónico
• Medidor (electrónica)
• Ohmetro
• Voltímetro
1. ^ «Greater London Industrial Archaeology Society». glias.org.uk. http://www.glias.org.uk/news/237news.html. Recuperado el 2010-11-02.
2. ^ a b «AVO». gracesguide.co.uk. http://www.gracesguide.co.uk/wiki/Avo. Recuperado el 2010-11-02.
3. ^ «Fundamentos de medición del multímetro digital». National Instruments. http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/3295. Recuperado el 2008-01-26.
4. ^ Milton Kaufman. Manual de cálculos electrónicos para ingenieros y técnicos. McGraw-Hill.
5. ^ Agilent Technologies. «Hoja de datos del multímetro digital Agilent 3458A». http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5965-4971E.pdf. Recuperado el 28 de enero de 2007.
6. ^ Horn, Delton (1993). Cómo probar casi todo lo electrónico. McGraw-Hill/TAB Electronics. pp. 4-6. ISBN 0830641270.
7. ^ «Explicación de la tensión de carga por el fabricante de multímetros Fluke». Fluke. http://us.fluke.com/fluke/usen/community/fluke+plus/articlecategories/electrical/burdenvoltage.htm. Recuperado el 2010-11-02.
8. ^ «Un adaptador de corriente de precisión para multímetros, con explicación de la tensión de carga (revista Silicon Chip de abril de 2009)». alternatezone.com. http://www.alternatezone.com/electronics/ucurrent. Recuperado 2009-09-22.
Recuperado de «http://en.wikipedia.org/wiki/Multimeter»