Electricidade básicatecnoloxía

Instrumentos de medida eléctricos (ohmímetro, amperímetro, voltímetro)

Para todos os afeccionados, estudantes das carreiras de electricidade, electrónica ou áreas afíns, o soño é ter os seus propios instrumentos de medida. Nalgúns casos, os alumnos adquiren instrumentos de moi mala calidade que, en vez de axudalos a aprender, complican os fallos ou mostran falsas medicións.  

Noutros casos, os aprendices adquiren instrumentos de moi alta calidade, pero ao non ter experiencia, fan conexións incorrectas, o que resulta no desaxuste ou fallo do instrumento. Ao longo deste artigo imos amosar o seu uso correcto, as aplicacións e a verificación da súa calibración.

Ferramentas de medida
Instrumentos de medida da figura 1 (https://citeia.com)

Que son os instrumentos de medida eléctricos?

Para realizar un estudo dos sinais eléctricos temos que medilos e, por suposto, gravalos. É moi importante que calquera que queira analizar estes fenómenos dispoña de instrumentos eléctricos de medida fiables.
As medidas fanse en función de parámetros eléctricos, segundo as súas propiedades como a presión, o caudal, a forza ou a temperatura. Neste artigo dedicarémonos a estudar os instrumentos de medida para os parámetros básicos máis comúns como:

  • O Ohmímetro.
  • O Amperímetro.
  • O voltímetro.

Que é un ohmímetro?

É un instrumento para medir a resistencia eléctrica. Usando o relación entre a diferenza de potencial (tensión) e a intensidade de corrente eléctrica (amplificadores) desenvolvida pola lei de Ohm.

Por certo pode que esteas interesado en ver máis tarde Que di a lei de Ohm e os seus segredos?

Portada do artigo sobre a lei de Ohm e os seus segredos
citeia.com

O ohmímetro analóxico:

Use un galvanómetro, que é un medidor de corrente eléctrica. Iso funciona como un transdutor, recibindo a corrente eléctrica cunha tensión constante provocando alteracións nun punteiro que indica a medición a través dunha relación que se calcula por Lei de Ohm. (Vexa o artigo da lei de Ohm). Mire Figura 2

O ohmímetro analóxico
Figura 2 O ohmímetro analóxico (https://citeia.com)

O ohmímetro dixital:

Neste caso non empregas o galvanómetro, no seu lugar usa a relación cun divisor de tensión (que depende da escala) e unha adquisición de sinal (analóxico / dixital) tomando o valor da resistencia polo Relación de lei de Ohm. Vexa a figura 3

Ohmímetro dixital
Figura 3 ohmímetro dixital (https://citeia.com)

Conexión ohmímetro:

O ohmímetro está conectado en paralelo á carga (ver figura 4), recoméndase que a punta do instrumento estea en condicións óptimas (As puntas sulfatadas ou sucias provocan un erro de medida). É importante ter en conta que a subministración da diferenza de potencial realízase coa batería interna do instrumento.

Conexión ohmímetro
Figura 4 Conexión de ohmímetros (https://citeia.com)

Pasos para realizar unha medición correcta con instrumentos de medida eléctricos:

Recomendamos tomar os seguintes pasos para obter mellores resultados nas súas medidas:

Calibración e comprobación do cable de proba:

Nos instrumentos analóxicos era unha obriga realizar unha calibración e comprobar as puntas, pero nos instrumentos dixitais que en teoría son automáticos, hai factores que esta calibración pode producir desalineamiento ou erro nas medidas, en vez de automatizalo (se todo non é correcto). Recomendamos realizar cada vez que necesitemos unha medición, verifique a calibración do instrumento:

Consello de verificación:

Este paso é moi básico pero elemental para obter lecturas cunha marxe de erro inferior (recomendamos facelo con frecuencia), só consisten en unir as puntas do instrumento forzando unha medida de +/- 0 Ω como se mostra na figura 5

Comprobación dos cables de proba do ohmímetro
Figura 5 Comprobación do cable de proba de ohmímetros (https://citeia.com)

Cómpre subliñar que obter como resultado isto A calibración de 0 Ω é ideal, hai que lembrar que as puntas de medición utilizan cables de cobre (en teoría condutores excelentes) pero na práctica todos os condutores teñen certa resistencia, igual que as puntas (normalmente son de aceiro inoxidable, as profesionais son de cobre un baño de prata), con todo non xustifican un resultado superior a 0.2 Ω +/- a porcentaxe (%) da precisión de lectura do instrumento.
Para dar un alto valor recomendamos: limpa as puntas, comproba a calibración do instrumento e o punto máis crítico, o estado da batería do instrumento.

Comprobación da calibración do instrumento:

Para esta proba recomendamos ter un estándar, por exemplo, unha resistencia de 100 Ω cunha tolerancia non superior a +/- 1% noutras palabras:
R Máx = 100 Ω + (100Ω x 0.01) = 101 Ω
R min = 100 Ω - (100Ω x 0.01) = 99 Ω

Agora, se neste momento engadimos o erro de lectura do instrumento (depende da marca e da calidade do ohmímetro), normalmente un instrumento dixital do modelo Fluke 117 na escala de rango automático (0 - 6 M Ω) é de +/- 0.9% [ 2], polo que podemos ter o seguinte rango de medidas:
R Máximo = 101 Ω + (101Ω x 0.009) = 101,9 Ω
R min = 99 Ω - (99Ω x 0.009) = 98,1 Ω

Por suposto, este resultado é relativo, xa que non se consideraron as condicións ambientais (un punto moi importante para a calibración con estándares) e o erro cero, pero a pesar de todos estes factores debemos ter un valor aproximado ao estándar.
Se non usa un instrumento de rango automático, recoméndase colocalo no rango de medida máis próximo ao estándar.

Na figura 6 vemos 2 multímetros (é un instrumento todo en un) neste caso, o fluke 117 é de rango automático e o UNI-T UT38C ten que seleccionar a escala máis próxima ao patrón. Por exemplo, recoméndase a marca multímetro UNI-T modelo UT-39c [3] para esta comprobación de 200 Ω

Alcance automático multímetro e escala manual
Figura 6 Alcance automático do multímetro e escala manual (https://citeia.com)

Precaucións ao usar o ohmímetro como instrumento de medida eléctrico:

Para o correcto uso deste instrumento de medida recomendamos os seguintes puntos:

  1. Para realizar medicións co ohmímetro debe ter desconectadas as fontes de alimentación.
  2. Como xa se detallou no punto anterior, a comprobación dos cables de proba e a comprobación da calibración deben realizarse antes da medición.
  3. Para obter unha medición correcta, recoméndase desconectar polo menos un terminal da resistencia ou compoñente, evitando así calquera impedancia en paralelo.

Pode interesarte: O poder da lei de Watt

Portada do artigo The Power of Watt's Law (Aplicacións - Exercicios)
citeia.com

Que é o Amperímetro?

O amperímetro utilízase para medir a intensidade das correntes eléctricas nunha rama ou nodo do circuíto eléctrico.

O Amperímetro analóxico:

Os amperímetros teñen unha resistencia interna chamada derivación (RS), polo xeral ten menos de 1 ohm de alta precisión, ten o propósito de reducir a intensidade de corrente eléctrica do nodo que se conecta en paralelo ao galvanómetro. Vexa a figura 7.

Amperímetro analóxico
Figura 7 Amperímetro analóxico (https://citeia.com)

O amperímetro dixital:

Do mesmo xeito que o amperímetro paralelo, usa unha resistencia de derivación proporcional á escala, pero en vez de usar un galvanómetro, realízase unha adquisición de sinal (analóxico / dixital), xeralmente usa filtros de paso baixo para evitar o ruído.

Instrumentos de medida eléctricos do amperímetro dixital
Figura 8 Amperímetro dixital (https://citeia.com)

Pasos para realizar unha medición correcta co Amperímetro como instrumento de medida eléctrico:

  • O amperímetro está conectado en serie (cun ​​puente) á carga como se mostra na figura 9
Instrumentos de medida eléctricos de medición de amperímetros
Figura 9 Medición con amperímetro (https://citeia.com)
  • É recomendable facer as conexións coa fonte de enerxía apagada colocando o amperímetro na escala Máxima e baixando a escala ata alcanzar a escala recomendada.
  • Sempre se recomenda comprobar o estado da batería e dos fusibles antes de tomar calquera medida.

Precaucións ao usar o amperímetro como instrumento de medida eléctrico:

  • É importante lembrar que o amperímetro depende da resistencia de derivación en paralelo, noutras palabras, a impedancia interna tende a ser 0 Ω en teoría (na práctica dependerá da escala) pero normalmente é inferior a 1 Ω polo que nunca debería estar conectado en PARALELO.
  • É moi importante comprobar o fusible de protección e nunca establecer un valor superior ao recomendado.

Que é o voltímetro?

El Voltímetro É un instrumento usado para medir a diferenza de potencial entre dous puntos nun circuíto eléctrico.

O voltímetro analóxico:

Consiste nun galvanómetro cunha resistencia en serie onde o seu valor dependerá da escala seleccionada, ver figura 10

Instrumentos de medida eléctrica de voltímetro analóxico
Figura 10 Voltímetro analóxico (https://citeia.com)

O voltímetro dixital:

O voltímetro dixital ten o mesmo principio que o voltímetro analóxico, a diferenza é que o galvanómetro é substituído por unha resistencia, facendo un circuíto divisor de tensión cunha relación proporcional.

Instrumentos de medida eléctrica de voltímetro dixital
Figura 11 Voltímetro dixital (https://citeia.com)

Conexión de voltímetro:

Os voltímetros teñen unha alta impedancia en teoría, tenden a ser infinitos na práctica, teñen en media 1M Ω (por suposto que varía segundo a escala), a súa conexión é paralela como se mostra na figura 12

Instrumentos de medida eléctricos de conexión de voltímetro
Figura 12 Conexión de voltímetro (https://citeia.com)

Pasos para realizar unha medición correcta co voltímetro como instrumento de medida eléctrico:

A. Coloque sempre o voltímetro na escala máis alta (para protección) e baixe progresivamente ata a escala máis próxima máis alta que a medida.
B. Comprobe sempre o estado da batería do instrumento (cunha batería descargada produce erros de medida).
C. Comprobe a polaridade dos cables de proba, recoméndase respectar a cor dos cables de proba (+ Vermello) (- Negro).
D. No caso de negativo recoméndase fixalo a (-) ou a terra do circuíto e variar o cable de proba (+).
E. Comprobe se a medición de tensión desexada é CC (corrente continua) ou CA (corrente alterna).

Precaucións ao usar o voltímetro como ferramenta de medida eléctrica:

Os voltímetros xeralmente teñen unha escala relativamente alta (600V - 1000V) sempre comezan a ler nesta escala (AC / DC).
Lembramos que as medidas son en paralelo (en serie provocaría un circuíto aberto) vexa o tema da lei de ohm.

Recomendacións finais para instrumentos de medida eléctrica

Para calquera fanático, estudante ou técnico nas áreas de electrónica, a electricidade é esencial saber utilizar instrumentos de medida, a súa calibración é necesaria para realizar diagnósticos e avaliacións técnicas. No caso de que use un multímetro tome como de costume a comprobación da calibración do ohmímetro, xa que nestes instrumentos (todo nun), todos os parámetros están dalgún xeito interconectados por exemplo (batería, puntas, amperímetros e voltímetro para a medición de variables de resistencia entre outros).

O uso do patrón de proba para os instrumentos de medida eléctricos Ohmímetro, Amperímetro e Voltímetro é necesario para facelo constantemente debido á nosa experiencia de non facelo e, por desgraza, ter o instrumento fóra da calibración, pode darnos falsos sinais de fallos ou erros de lectura.

Agardamos que este artigo introdutorio ao tema sexa útil, agardamos os seus comentarios e dúbidas.

Deixe un comentario

Este sitio usa Akismet para reducir o spam. Aprende a procesar os teus datos de comentarios.