8.8: Multímetros

Al ver cómo se puede hacer que un movimiento de medidor común funcione como voltímetro, amperímetro u ohmiómetro simplemente conectándolo a diferentes redes de resistencias externas, debería tener sentido que un medidor multipropósito (“multímetro”) pueda diseñarse en una unidad con los interruptores y resistencias apropiados.

Para trabajos electrónicos de propósito general, el multímetro reina supremo como el instrumento de elección. Ningún otro dispositivo es capaz de hacer tanto con tan poca inversión en piezas y elegante simplicidad de operación. Como ocurre con la mayoría de las cosas en el mundo de la electrónica, el advenimiento de componentes de estado sólido como los transistores ha revolucionado la forma en que se hacen las cosas, y el diseño del multímetro no es una excepción a esta regla. No obstante, de acuerdo con el énfasis de este capítulo en la tecnología de medidores analógicos (“anticuados”), te mostraré algunos medidores pre-transistores.

La unidad que se muestra arriba es típica de un multímetro analógico portátil, con rangos para medición de voltaje, corriente y resistencia. Tenga en cuenta las muchas escalas en la cara del movimiento del medidor para los diferentes rangos y funciones seleccionables por el interruptor giratorio. Los cables para conectar este instrumento a un circuito (los “cables de prueba”) están enchufados a las dos tomas de cobre (orificios de enchufe) en la parte inferior central de la cara del medidor marcada como “- TEST +”, negra y roja.

Este multímetro (marca Barnett) adopta un enfoque de diseño ligeramente diferente al de la unidad anterior. Observe cómo el interruptor selector giratorio tiene menos posiciones que el medidor anterior, pero también cómo hay muchas más tomas en las que se pueden enchufar los cables de prueba. Cada una de esas tomas está etiquetada con un número que indica el rango respectivo a escala completa del medidor.

Por último, aquí hay una imagen de un multímetro digital. Tenga en cuenta que el movimiento familiar del medidor ha sido reemplazado por una pantalla de visualización en blanco de color gris. Cuando se alimenta, aparecen dígitos numéricos en esa área de pantalla, que representan la cantidad de voltaje, corriente o resistencia que se mide. Esta marca y modelo particular de medidor digital cuenta con un interruptor selector giratorio y cuatro tomas en las que se pueden enchufar los cables de prueba. Dos conductores, uno rojo y otro negro, se muestran enchufados al medidor.

Un examen minucioso de este medidor revelará un gato “común” para el cable de prueba negro y otros tres para el cable de prueba rojo. El conector en el que se muestra insertado el cable rojo está etiquetado para la medición de voltaje y resistencia, mientras que los otros dos conectores están etiquetados para medición de corriente (A, mA y µA). Esta es una característica de diseño inteligente del multímetro, que requiere que el usuario mueva un enchufe de cable de prueba de un conector a otro para cambiar de la medición de voltaje a la función de medición de corriente. Sería peligroso tener el medidor configurado en modo de medición de corriente mientras está conectado a través de una fuente significativa de voltaje debido a la baja resistencia de entrada, y hacer necesario mover un enchufe de cable de prueba en lugar de simplemente mover el interruptor selector a una posición diferente ayuda a garantizar que el medidor no establecer para medir la corriente involuntariamente.

Tenga en cuenta que el interruptor selector aún tiene diferentes posiciones para la medición de voltaje y corriente, por lo que para que el usuario pueda cambiar entre estos dos modos de medición debe cambiar la posición del cable de prueba rojo y mover el interruptor selector a una posición diferente.

También tenga en cuenta que ni el interruptor selector ni las tomas están etiquetados con rangos de medición. En otras palabras, no hay rangos de “100 voltios” o “10 voltios” o “1 voltio” (o cualquier escalón de rango equivalente) en este medidor. Más bien, este medidor es “autoranging”, lo que significa que automáticamente selecciona el rango apropiado para la cantidad que se mide. La autoranging es una característica que solo se encuentra en los medidores digitales, pero no en todos los medidores digitales.

No hay dos modelos de multímetros diseñados para operar exactamente igual, aunque sean fabricados por la misma compañía. Para comprender a fondo el funcionamiento de cualquier multímetro, se debe consultar el manual del propietario.

Aquí hay un esquema para un voltio/amperímetro analógico simple:

En las tres posiciones inferiores (la mayoría en sentido contrario a las agujas del reloj) del interruptor, el movimiento del medidor se conecta a las tomas Common y V a través de una de las tres resistencias de rango de serie diferentes (_{multiplicador R 1 a multiplicador R 3}), y así actúa como un voltímetro. En la cuarta posición, el movimiento del medidor se conecta en paralelo con la resistencia de derivación, y así actúa como amperímetro para cualquier corriente que ingrese al conector común y salga del conector A. En la última posición (más alejada en el sentido de las agujas del reloj), el movimiento del medidor se desconecta de cualquiera de los dos conectores rojos, pero se cortocircuita a través Este cortocircuito crea un efecto amortiguador en la aguja, lo que protege contra daños por choque mecánico cuando se maneja y mueve el medidor.

Si se desea una función de ohmímetro en este diseño multímetro, se puede sustituir por uno de los tres rangos de voltaje como tal:

Con las tres funciones fundamentales disponibles, este multímetro también puede ser conocido como volt-ohm-miliamperímetro.

Obtener una lectura de un multímetro analógico cuando hay multitud de rangos y solo un metro de movimiento puede parecer desalentador para el nuevo técnico. En un multímetro analógico, el movimiento del medidor está marcado con varias escalas, cada una útil para al menos un ajuste de rango. Aquí hay una fotografía de primer plano de la escala del multímetro Barnett que se muestra anteriormente en esta sección:

Tenga en cuenta que hay tres tipos de escalas en esta cara de medidor: una escala verde para la resistencia en la parte superior, un conjunto de escalas negras para voltaje y corriente de CC en el medio, y un conjunto de escalas azules para voltaje de CA y corriente en la parte inferior. Tanto las escalas de CC como de CA tienen tres subescalas, una que va de 0 a 2.5, una que va de 0 a 5 y una que va de 0 a 10. El operador del medidor debe elegir la báscula que mejor se adapte a los ajustes del interruptor de rango y enchufe para interpretar correctamente la indicación del medidor.

Este multímetro en particular tiene varios rangos básicos de medición de voltaje: 2.5 voltios, 10 voltios, 50 voltios, 250 voltios, 500 voltios y 1000 voltios. Con el uso de la unidad extensor de rango de voltaje en la parte superior del multímetro, se pueden medir voltajes de hasta 5000 voltios. Supongamos que el operador del medidor eligió cambiar el medidor a la función “voltios” y enchufar el cable de prueba rojo en el conector de 10 voltios. Para interpretar la posición de la aguja, tendría que leer la escala que termina con el número “10”. Si movieran el enchufe rojo de prueba a la toma de 250 voltios, sin embargo, leerían la indicación del medidor en la escala que termina con “2.5”, multiplicando la indicación directa por un factor de 100 para encontrar cuál era el voltaje medido.

Si se mide la corriente con este medidor, se elige otro conector para que se inserte el enchufe rojo y el rango se selecciona a través de un interruptor giratorio. Esta fotografía de primer plano muestra el interruptor ajustado a la posición de 2.5 mA:

Observe cómo todos los rangos de corriente son múltiplos de potencia de diez de los tres rangos de escala que se muestran en la cara del medidor: 2.5, 5 y 10. En algunos ajustes de rango, como el 2.5 mA por ejemplo, la indicación del medidor puede leerse directamente en la escala de 0 a 2.5. Para otros ajustes de rango (250 µA, 50 mA, 100 mA y 500 mA), la indicación del medidor debe leerse en la escala apropiada y luego multiplicarse por 10 o 100 para obtener la cifra real. El rango de corriente más alto disponible en este medidor se obtiene con el interruptor giratorio en la posición de 2.5/10 amperios. La distinción entre 2.5 amperios y 10 amperios se hace por la posición del enchufe de prueba rojo: un conector especial “10 amp” junto al conector de medición de corriente regular proporciona una configuración de enchufe alternativa para seleccionar el rango más alto.

La resistencia en ohmios, por supuesto, se lee mediante una escala no lineal en la parte superior de la cara del medidor. Es “hacia atrás”, al igual que todos los ohmímetros analógicos que funcionan con baterías, con cero en el lado derecho de la cara e infinito en el lado izquierdo. Solo se proporciona un conector en este multímetro en particular para “ohmios”, por lo que el interruptor giratorio debe seleccionar diferentes rangos de medición de resistencia. Observe en el interruptor cómo se proporcionan cinco configuraciones diferentes de “multiplicador” para medir la resistencia: Rx1, Rx10, Rx100, Rx1000 y Rx10000. Tal como podría sospechar, la indicación del medidor se da multiplicando cualquier posición de la aguja que se muestra en la cara del medidor por el factor de multiplicación de potencia de diez establecido por el interruptor giratorio.