Instruments de mesura elèctrica (Ohmímetre, Amperímetre, Voltímetre)
Per a tot aficionat, estudiant de les carreres d'electricitat, electrònica o àrees afins, el somni és tenir els seus propis instruments de mesurament. En alguns casos els aprenents adquireixen instruments de molt mala qualitat que en comptes d'ajudar a aprendre, compliquen les falles o mostren falses mesuraments.
En altres casos els aprenents adquireixen instruments de molt alta qualitat però a ell no tenir experiència realitzen connexions equivocades tenint com a conseqüència el desajust o falles de l'instrument. Al llarg d'aquest article anem a mostrar el seu ús correcte, aplicacions i revisió de la seva calibració.
Què són els Instruments de mesura elèctrics?
Per realitzar un estudi dels senyals elèctrics hem de mesurar-les i, per descomptat, registrar-les. És molt important per a qualsevol que vulgui analitzar aquests fenòmens comptar amb instruments de mesura elèctrica fiables.
Els mesuraments són realitzades en base a paràmetres elèctrics, segons les seves propietats com la pressió, el flux, la força o la temperatura. En aquest article ens dedicarem a estudiar els instruments de mesura per als paràmetres bàsics més comuns com són:
- EL Ohmímetre.
- EL Amperímetre.
- El Voltímetre.
Què és un Ohmímetre?
És un instrument per mesurar la resistència elèctrica. utilitzant la relació entre la diferència de potencial (Voltatge) i intensitat de corrent elèctric (Ampers) desenvolupada per la llei d'Ohm.
Per cert, potser t'interessi veure més tard Què estableix la llei d'Ohm i els seus secrets?
El Ohmímetre Analògic:
Utilitza un galvanòmetre, que és un mesurador de corrent elèctric. Que funciona com un transductor, rebent el corrent elèctric amb un voltatge constant provocant alteracions en un punter que indica la mesura a través d'una relació que es calcula per llei d'Ohm. (Veure article de la llei d'Ohm). veure figura 2
El Ohmímetre Digital:
En aquest cas no utilitza el galvanòmetre, al seu lloc utilitza una relació amb un divisor de tensió (que depèn de l'escala) i una adquisició de senyal (Analògica / digital) traient el valor de la resistència per la relació de la llei d'Ohm. Veure figura 3
Connexió de l'Ohmímetre:
El Ohmímetre es connecta en paral·lel a la càrrega (veure figura 4), es recomana que la punta d'l'instrument aquest en òptimes condicions (unes puntes sulfatades o brutes produeixen error en el mesurament). és important ressaltar que el subministrament de la diferència de potencial la realitza la bateria interna de l'instrument.
Passos per realitzar un mesurament correcte amb els instruments de mesura elèctrica:
Els recomanem realitzar els següents passos per obtenir millors resultats en els seus mesuraments:
Revisió calibratge i de puntes de prova:
En els instruments analògics era una obligació fer un calibratge i revisió de les puntes, però en els instruments digitals això en teoria és automàtic, hi ha factors que aquesta calibratge pot, en comptes d'automatitzar (de no estar tot correcte), produir desajust o error en les mesures. Recomanem realitzar cada vegada que necessitem un mesurament, verificar el calibratge de l'instrument:
Revisió de puntes:
Aquesta pas és molt bàsic però elemental per obtenir lectures amb menys marge d'error (recomanem realitzar-freqüentment), Només consisteixen en unir les puntes de l'instrument obligant a una mesura de +/- 0 Ω com es mostra a la figura 5
Cal recalcar que obtenir com a resultat en aquesta calibratge de 0 Ω és una cosa ideal, Cal recordar que les puntes de mesurament s'utilitzen cables de coure (en teoria excel·lent conductors) però en la pràctica tot conductor té una mica de resistència, a l'igual que les puntes (en general són d'acer inoxidable, les professionals són de coure amb un bany de plata), però no justifiquen un resultat major de 0.2 Ω +/- el percentatge (%) de la precisió de lectura de l'instrument.
De donar un valor alt recomanem: netejar les puntes, verificar el calibratge de l'instrument i el punt més crític, l'estat de la bateria de l'instrument.
Revisió de Calibratge de l'instrument:
Per a aquesta prova recomanem tenir un patró, per exemple, una resistència de 100 Ω amb una tolerància no major de l'+/- 1% en altres paraules:
R Max = 100 Ω + (100Ω x 0.01) = 101 Ω
R min = 100 Ω - (100Ω x 0.01) = 99 Ω
Ara si en aquest punt li afegim l'error de lectura de l'instrument (depèn de la marca i qualitat de l'Ohmímetre) en general un instrument digital Fluke model 117 en l'escala acte rang (0 - 6 M Ω) és de +/- 0.9 % [2], de manera que podem tenir el següent rang de mesures:
R Max = 101 Ω + (101Ω x 0.009) = 101,9 Ω
R min = 99 Ω - (99Ω x 0.009) = 98,1 Ω
Per descomptat aquest resultat és relatiu, ja que no es van considerar les condicions ambientals (punt molt important per al calibratge amb patrons) ni l'error de l'zero, però malgrat tots aquests factors hem de tenir un valor aproximats a el patró.
De no fer servir un instrument acte rang, és recomanable col·locar-lo al rang de mesurament més proper a el patró.
A la figura 6 veiem 2 multímetres (és un instrument tot en un) en aquest cas el fluke 117 és auto-rang i el UNI-T UT38C cal seleccionar l'escala més propera a el patró. Per exemple el multímetre marca UNI-T model UT-39c [3] per aquesta revisió és recomanable 200 Ω
Precaucions amb l'ús de l'Ohmímetre com a instrument de mesura elèctrica:
Per a l'ús correcte d'aquest instrument de mesura recomanem els següents punts:
- Per realitzar mesures amb el Ohmímetre deus tenir les fonts d'alimentació desconnectada.
- Com ja es va detallar en el punt anterior, cal realitzar abans del mesurament la revisió de les puntes de prova i revisió de calibratge.
- Per obtenir un mesurament correcte és recomanable a el menys desconnectar una terminal de la resistència o component, així s'evita alguna impedància en paral·lel.
Et pot interessar: La potència de la Llei de Watt
Què és el Amperímetre?
L'amperímetre s'utilitza per mesurar la intensitat dels corrents elèctrics en una branca o node de l'circuit elèctric.
El Amperímetre analògic:
Els amperímetres tenen una resistència interna anomenada shunt (RS), en general està per sota 1 ohm d'alta precisió, té com a finalitat disminuir la intensitat corrent elèctric de el node connectant en paral·lel a l'galvanòmetre. Veure figura 7.
El Amperímetre digital:
A l'igual que l'Amperímetre en paral·lel utilitza una resistència shunt proporcional a l'escala, però en comptes d'utilitzar un galvanòmetre es realitza una adquisició de senyal (analògic / digital), generalment utilitza filtres passa sota per evitar soroll.
Passos per realitzar un mesurament correcte amb el Amperímetre com a instrument de mesura elèctrica:
- El amperímetre es connecta en sèrie (amb un pont) a la càrrega com es mostra a la figura 9
- És recomanable realitzar les connexions amb la font de poder apagada col·locant l'amperímetre en l'escala Màxima i baixar l'escala fins arribar a l'escala recomanada.
- És recomanable sempre verificar l'estat de la Bateria i fusibles abans de realitzar qualsevol mesura.
Precaucions amb l'ús de l'Amperímetre com a instrument de mesura elèctrica:
- És important recordar que el Amperímetre depèn de la resistència shunt en paral·lel en altres paraules la impedància interna tendeix a ser 0 Ω en teoria (en la pràctica dependrà de l'escala) però en general és menys d'1 Ω per la qual cosa mai s'ha de connectar a PARAL·LEL.
- És molt important la revisió de l'fusible de protecció i mai col·locar un valor superior el recomanat.
Què és el Voltímetre?
El Voltímetre és un instrument que serveix per mesurar la diferència de potencial entre dos punts d'un circuit elèctric.
El Voltímetre analògic:
Consisteix en un galvanòmetre amb una resistència en sèrie on el seu valor dependrà de l'escala seleccionada, veure figura 10
El Voltímetre Digital:
El voltímetre digital té el mateix principi de l'voltímetre analògic, la diferència que el galvanòmetre és substituït una resistència, realitzant un circuit divisor de tensió amb una relació proporcional.
Connexió de l'Voltímetre:
Els Voltímetre tenen una impedància alta en teoria tendeixen a ser infinita en la pràctica té de mitjana 1M Ω (per descomptat varia segons l'escala), la seva connexió és en paral·lel com es mostra a la figura 12
Passos per realitzar un mesurament correcte amb el Voltímetre com a instrument de mesura elèctrica:
A. Sempre col·locar el voltímetre en l'escala més alta (per protecció) i baixar progressivament a l'escala més propera superior a la mesura.
B. Sempre verificar l'estat de la Bateria de l'instrument (amb bateria descarregades produeix errors de mesura).
C. Comproveu la polaritat de les puntes de prova, és recomanable respectar el color de les puntes de prova (+ Vermella) (- Negra).
D. En el cas de l'negatiu es recomana fixar-lo a (-) o terra de l'circuit i variar la punta de prova (+).
E. Verificar si el mesurament de voltatge que es desitja és DC (corrent Directa) o AC (corrent Alterna).
Precaucions amb l'ús de l'Voltímetre com a eina de mesurament elèctrica:
Els Voltímetres tenen en general una escala relativament alta (600V - 1000V) sempre començar la lectura és aquesta escala (AC / DC).
Recordem que els mesuraments són en paral·lel (en sèrie provocaria un circuit obert) veure tema llei d'ohm.
Recomanacions finals per als instruments de mesura elèctrica
Per a qualsevol fanàtic, estudiant o tècnic en les àrees d'electrònica, electricitat és fonamental saber usar els instruments de mesura, la seva calibració és necessària per realitzar diagnòstic i avaluacions tècniques. En el cas que utilitzis un Multímetre pren com a costum la revisió del calibratge de l'Ohmímetre, Ja que en aquests instruments (tot en un), tots els paràmetres estan d'alguna manera interconnectat per exemple (bateria, puntes, amperímetres i voltímetre per a mesurament de variables de resistències entre d'altres).
L'ús de patró de prova per als instruments de mesura elèctrica Ohmímetre, Amperímetre i Voltímetre cal realitzar-lo constantment per la nostra experiència de no realitzar-lo i per mala sort tenir l'instrument descalibrado, pot donar-nos falses senyals de falles o errors de lectura.
Esperem que aquest article introductori a el tema sigui de profit, esperem els seus comentaris i dubtes.