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