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Generalidades Empezaremos por ex- plicar lo que es un multíme- tro digital. Un multímetro digital es simplemente una regla electrónica para reali- zar medidas eléctricas, y fundamentalmente un mul- tímetro digital mide voltios, ohmios y amperios. Los multímetros digi- tales de Fluke, figura 2.1, se usan como ejemplos en este capítulo. Otros multí- metros digitales pueden usarse diferentemente u ofrecer características espe- ciales diferentes de las aquí mostradas. No obstante, este capítulo explica los Multímetros Digitales (DMM) Capítulo 2 modos más usuales de fun- cionamiento y las claves para manejar la mayor par- te de multímetros (DMM). En las próximas páginas descubrirá como usar un multímetro digital para rea- lizar las distintas medidas y en qué difiere un multíme- tro digital de otro. ¿Qué es exactamente un multímetro digital (DMM) y qué puede hacer? ¿Cómo deben rea- lizarse las medidas? ¿Cuál es la forma más segura y sencilla para sacarle el mayor provecho?. En este capítulo se enseñará el funcionamiento, utilización y aplicaciones principales de un multímetro digital. Figura 2.1 Multímetros Digitales (DMM) Fluke Multímetros Digitales 2 vacío. Un medidor de 3½ dí- gitos mostrará en panta- lla hasta 1999 cuentas a fondo de escala. Uno de 4½ dígitos puede mos- trar en pantalla hasta 19999 cuentas a fondo de escala. Es más preciso descri- bir un medidor por el nú- mero de cuentas de reso- lución que por la denomi- nación 3½ ó 4½ dígitos. Los multímetros digitales de hoy en día de 3½ dí- gitos pueden tener una resolución incrementada hasta 3200 ó 4000 cuen- tas. Los medidores con más cuentas ofrecen me- jor resolución para algu- nas medidas. Por ejem- plo, un medidor de 1999 cuentas no será capaz de apreciar hasta la décima de voltio si Ud. está mi- diendo 200 ó más vol- tios. Sin embargo un me- didor con 3200 cuentas apreciará una décima de voltio hasta los 320 vol- tios. Es decir, tiene la misma resolución que otro medidor más caro de 20000 cuentas mien- tras que no se excedan los 320 voltios. • Exactitud. La exactitud es el error mayor permitido que puede ocurrir dentro de las condiciones de funcionamiento especifi- cadas. En otras palabras, es una indicación de la proximidad entre la me- dida mostrada en panta- lla por el DMM y el valor verdadero de la señal medida. Para un DMM, la exac- titud se expresa normal- mente en un porcentaje de la lectura. Una exacti- tud de ±1% de la lectura significa que para una lectura en pantalla de 100,0 V, el valor real de la tensión puede estar en cualquier valor dentro del margen de 99,0 V a 101,0 V. Las especificaciones pueden incluir también un margen de dígitos que se añaden a las especifi- caciones básicas de exactitud. Esto indica cuantas unidades puede variar el dígito situado más a la derecha en la pantalla. Así la exactitud del ejemplo anterior po- dría ser ±(1%+2). En este caso, para una lec- tura en pantalla de 100,0 V el valor real de la ten- sión podría estar entre 99,8 V y 101,2 V. Las especificaciones de un instrumento analó- gico se determinan por el error sobre fondo de es- cala y no por el error so- bre la lectura que se muestra. La exactitud típica de un instrumento analógico es ±2% ó ±3% del fondo de escala. Conocimientos Básicos • Resolución, dígitos y cuentas. La resolución se refie- re a la cantidad más pe- queña que se puede me- dir o discriminar. Cono- ciendo la resolución de un DMM se puede deter- minar si puede medirse hasta solamente un vol- tio, o hasta cantidades más pequeñas, por ejem- plo 1 milivoltio (1/1000 de un voltio). Usted no compraría una regla con divisiones de una pulgada (o un centímetro) si tiene que medir hasta ¼ de pulga- da (o un milímetro). Un termómetro que solamente mide grados completos no es de mu- cha utilidad cuando su temperatura normal es 36,5°C. Usted necesita un termómetro con una resolución de o.1°C. Los términos dígitos y cuentas se usan para describir la resolución de un medidor. Los DMM se agrupan por el número de cuentas o dígitos que muestran en pantalla. Un medidor de 3½ dí- gitos puede mostrar en pantalla tres dígitos com- pletos en el margen de 0 hasta 9, y un “medio” dígito de forma que apa- rece un “1” en pantalla o bien queda un espacio Multímetros Digitales 3 La exactitud básica típica para un DMM oscila entre ±(0,7%+1) hasta ± (0,1%+1) de la lectura o incluso mejor. • La Ley de Ohm. La tensión, intensidad y resistencia en cualquier circuito eléctrico, figura 2.2, se pueden calcular mediante la ley de Ohm, que afirma que: tensión = intensidad x resisten- cia. Por lo tanto conoci- dos dos valores cuales- quiera se puede determi- nar el tercero, figura 2.3. Para medir y mostrar directamente en pantalla bien ohmios, amperios o voltios un DMM hace uso del principio de la ley de Ohm. Medidas de Tensión Una de las tareas bá- sicas de un DMM es la me- dida de tensión, figura 2.4,. Una fuente típica de tensión continua es una ba- tería como la de un auto- móvil. La tensión alterna se crea normalmente con un generador. Las bases de enchufe de la pared de su casa son fuentes comunes de tensión alterna. Algunos dispositivos convierten la tensión alterna en continua. Por ejemplo equipos elec- trónicos tales como: televi- sores, estéreos, videos y ordenadores, que se conec- tan a las beses de enchufe de la pared usan dispositi- vos denominados rectifica- dores que convierten la tensión alterne en continua. Esta tensión continua es la que alimenta los circuitos electrónicos de estos apara- tos. El primer paso a dar cuando se trata de localizar una avería en un circuito es probar si la tensión de ali- mentación es correcta. Si no existe tensión, o ésta es muy alta o muy baja, el problema de tensión debe corregirse antes de seguir investigando. Las formas de onda asociadas con las tensiones alternas pueden ser senoi- dales o no senoidales (en diente de sierra, cuadradas, rizado, etc.) Los DMM muestran en pantalla el valor eficaz tam- bién llamado ‘rms’ (valor medio de la raíz cuadrada de la suma de los cuadra- dos) de estas formas de on- da de tensión. El valor efi- caz es el valor equivalente o efectivo en tensión conti- nua de la tensión alterna. Muchos medidores, denominados ‘de valores medios’, sólo proporcionan une lectura exacta del valor eficaz de la señal (valor rms) si se mide una onda senoidal pura. Estos medi- dores de valores medios no son capaces de medir seña- les no senoidales con exac- titud. Los DMM especiales denominados ‘de verdadero valor eficaz’ medirán con exactitud el valor rms de una señal, a pesar de su forma de onda y por lo tan- to pueden ser usados para la medida de señales no se- noidales. La capacidad para la medida de tensiones alter- nas de un DMM puede estar limitada por la frecuencia de la señal. La mayor parte de los DMM pueden medir con exactitud tensiones al- ternas de frecuencias entre 50 Hz hasta 500 Hz, mien- tras que otros pueden me- Figura 2.2 Los DMM mi- den los tres elementos de la Ley de Ohm: tensión (voltaje), intensidad (corriente) y resistencia. Figura 2.3 La ley de Ohm explica la relación entre tensión, intensidad y resistencia. Situe su dedo sobre el valor que desea hallar Multiplique los valores restantes si están en la mis- ma línea, divídalos si uno está por encima del otro. Multímetros Digitales4 dir tensiones alternas desde 20Hz hasta 100 KHz. Las especificaciones de exacti- tud de los DMM para tensio- nes e intensidades alternas deben incluir el margen de frecuencia de la señal que se puede medir con exacti- tud. Las medidas de ten- siones nos permiten deter- minar: • Tensión de una fuente. • Caídas de tensión. • Desequilibrio de tensio- nes. Figura 2.4 Cómo se realizan las mediciones de tensión (voltaje) Multímetros Digitales 5 Resistencia La resistencia se mide en ohmios (Ω), figura 2.5,. Los valores de resistencia varían dentro de un amplio margen desde unos pocos miliohmios (mΩ) para una resistencia de contado, has- ta billones de ohmios para la resistencia de un aislan- te. Muchos DMM miden va- lores tan pequeños como 0,1 Ω, otros tan grandes como 300 MΩ. Una resis- tencia infinita se lee como “0L” en la pantalla de un medidor Fluke y significa que la resistencia es mayor de la que puede medir el multímetro. También apare- cerá “0L” en la pantalla del multímetro cuando el circui- to esté abierto. Las medidas de resis- tencia deben realizarse sin alimentar al circuito ya que si no tanto el medidor como el mismo circuito podrían dañarse. Algunos DMM in- corporan protección para el caso accidental de contacto con tensión cuando están conectados en el modo de ohmios. Este nivel de pro- tección varía según el mo- delo de DMM. Cuando se realizan medidas exactas de resis- tencias de bajo valor, hay que descontar la resistencia de los cables de medida del valor total que se mide. Los valores típicos de la resis- tencia de los cables se en- cuentran entre 0,2 Ω y 0,5 Ω. Si la resistencia de los cables de medida es mayor de 1 Ω, éstos deben reem- plazarse. Si el DMM proporciona un nivel de tensión en con- tinua inferior a 0.3 V para la medida de resistencia, será posible medir el valor de las resistencias de un circuito si están aisladas por diodos o uniones semi- conductoras. Esto permite a menudo probar resistencias de un circuito impreso sin tener que desoldarlas. Las medidas de resis- tencia sirven para determi- nar: • La resistencia de una carga. • La resistencia de conduc- tores. • El valor de una resisten- cia. • El funcionamiento de una resistencia variable. Continuidad La continuidad es una prueba rápida de medida de resistencia (pasa/no pasa) que nos permite distinguir entre un circuito abierto y un circuito cerrado. Un DMM con un zum- bido de continuidad nos permite realizar muchas pruebas de continuidad de forma rápida y sencilla. El medidor emite un zumbido cuando detecta un circuito cerrado, y por lo tanto no es necesario mirar a la pan- talla mientras se realiza la prueba el nivel de resisten- cia requerido para que el medidor emita el sonido va- ria de un modelo de DMM a otro. Las pruebas de conti- nuidad sirven para determi- nar: • Si un fusible está en buen estado o fundido. • Conductores abiertos. • Funcionamiento de inter- ruptores. • Topología de un circuito (siguiendo el trazado del circuito o conductores). Prueba de diodos Un diodo es como un interruptor electrónico. Pue- de cerrarse si la tensión es- tá por encima de un deter- minado nivel, por ejemplo unos 0,3 V para un diodo de silicio, permitiendo que la intensidad circule en un solo sentido. Algunos medidores tienen un modo de funcio- namiento especial denomi- nado modo de prueba de diodos. En este modo las lecturas de tensión en el diodo deben ser de 0,6 V a 0,7 V en un sentido, e indi- can un circuito abierto en el otro sentido. Ello nos mues- tra que el diodo está en buen estado. Si ambas lec- turas indican circuito abier- to, el diodo está abierto, y si ambas indican continui- dad el diodo está cortocir- cuitado. Multímetros Digitales 6 Medidas de intensidad Las medidas de inten- sidad, figura 2.6, son dife- rentes a otras medidas que se realizan con DMM. Las medidas de intensidad se realizan conectando el me- didor en serie, al contrario que las de tensión o resis- tencia, que se realizan co- nectando el medidor en pa- ralelo. Toda la intensidad que se pretende medir pasa a través del multímetro. Asimismo los cables de prueba deben conectarse en un conjunto de entradas diferentes en el medidor. Las medidas de inten- sidad determinan: • Sobrecargas en circuitos. • Intensidades en circuitos de control (lazos de in- tensidad de 4 a 20 mA). • Intensidad de funcio- Figura 2.5 Cómo se realizan las mediciones de resistencia Multímetros Digitales 7 1° Desconecte la alimentación del circuito 2° Abriendo o desoldando el circuito se crea un espacio para poder conectar la sonda del medidor en serie 3° Seleccione Intensidad AC (A ~) o Intensidad DC (A ) según se desee 4° Conecte la punta de prueba negra en la entrada COM y la roja en las entradas de 10 A o 300 mA, dependiendo del valor de la intensidad 5° Conecte las puntas de prueba del circuito donde se interrumpió, como se muestra en la figura, de forma que toda la intensidad pase a través del medidor (conexión en serie) 6° Conecte la alimentación del circuito 7° Observe la lectura prestando atención a las unidades de medida Nota: Si los cables de prueba están invertidos aparecerá un signo (-) en la pantalla Cómo se realizan las medidas de Intensidad Figura 2.6 Cómo se realizan las mediciones de intensidad (corriente) Multímetros Digitales 8 miento de un circuito. • Intensidad en las distin- tas ramas de un circuito. Protección de la entrada Un error frecuente consiste en dejar los cables de prueba conectados en las entradas de medida de intensidad e intentar una medida de tensión. Esto provoca un cortocircuito di- recto en la fuente de ten- sión, ya que estamos co- nectando en paralelo con la fuente una resistencia que se encuentra dentro del DMM y de bajo valor deno- minada shunt de intensi- dad. Entonces, una alta in- tensidad circulará a través del DMM y, si no está pro- tegido de forma apropiada puede causar un gran daño tanto al multímetro como al circuito, e incluso al opera- dor. Cuando se trabaja con circuitos industriales de tensión elevada (por enci- ma de 480 V) se pueden producir intensidades de defecto de valores extrema- damente altos. Un DMM de- be tener un fusible de pro- tección para la entrada de intensidad, o bien una ca- pacidad muy superior que la requerida por el circuito a medir. No deben usarse en circuitos eléctricos de alta energía (> 240V AC) aque- llos medidores que no dis- pongan de fusible de pro- tección en las entradas de intensidad. En los DMM que sí dispongan de fusible, és- te debe tener la suficiente capacidad para despejar una falla de alta energía. La tensión nominal de los fusi- bles del multímetro debe ser mayor que la máxima tensión que se espera me- dir. Por ejemplo, un fusible de 20 A y 250 voltios puede no ser capaz de despejar una falta dentro del medi- dor, si el medidor está co- nectado a un circuito de 480 voltios. Se necesitaría un fusible de 20 A y 600 voltios para despejar la fal- ta en un circuito de 480 voltios. Seguridad en los DMM Para realizar medidas de unaforma segura hay que empezar por seguir un buen procedimiento de me- dida. Chequee regularmen- te su medidor para compro- bar si el funcionamiento es correcto, si existen signos de desgaste, y preste aten- ción cuando se manejen tensiones o intensidades altas. Los distintos DMM tie- nen circuitos de protección de diferentes tipos. Cuanto más protegido esté su multímetro, más se protege su inversión, y además será capaz de realizar su función durante más tiempo. Situaciones comunes que provocan fallas en DMM • Contacto con una fuente de tensión alterna, cuan- do los cables de prueba están conectados en las entradas de intensidad. • Contacto con una fuente de tensión alterna, cuan- do el multímetro está en el modo de medida de resistencia. • Exposición a transitorios de alta tensión. • Exceder los máximos de tensión o intensidad per- mitidos a la entrada.
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