Instrumentos de medición eléctrica (Ohmímetro, Amperímetro, Voltímetro)
Para todo aficionado, estudiante de las carreras de electricidad, electrónica o áreas afines, el sueño es tener sus propios instrumentos de medición. En algunos casos los aprendices adquieren instrumentos de muy mala calidad que en vez de ayudarle a aprender, complican las fallas o muestran falsas mediciones.
En otros casos los aprendices adquieren instrumentos de muy alta calidad pero al no tener experiencia realizan conexiones equivocadas teniendo como consecuencia el desajuste o fallas del instrumento. A lo largo de este artículo vamos a mostrar su uso correcto, aplicaciones y chequeo de su calibración.
¿Qué son los Instrumentos de medición eléctricos?
Para realizar un estudio de las señales eléctricas tenemos que medirlas y, por supuesto, registrarlas. Es muy importante para cualquiera que quiera analizar estos fenómenos contar con instrumentos de medición eléctrica confiables.
Las mediciones son realizadas en base a parámetros eléctricos, según sus propiedades como la presión, el flujo, la fuerza o la temperatura. En este artículo nos dedicaremos a estudiar los instrumentos de medición para los parámetros básicos más comunes como son:
- EL Ohmímetro.
- EL Amperímetro.
- El Voltímetro.
¿Qué es un Ohmímetro?
Es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. Utilizando la relación entre la diferencia de potencial (Voltaje) e intensidad de corriente eléctrica (Amperios) desarrollada por la ley de Ohm.
Por cierto, quizás te interese ver más tarde ¿Qué establece la ley de Ohm y sus secretos?
El Ohmímetro Analógico:
Utiliza un galvanómetro, que es un medidor de corriente eléctrica. Que funciona como un transductor, recibiendo la corriente eléctrica con un voltaje constante provocando alteraciones en un puntero que indica la medida a través de una relación que se calcula por ley de Ohm. (Ver artículo de la ley de Ohm). Ver figura 2
El Ohmímetro Digital:
En este caso no utiliza el galvanómetro, en su lugar utiliza una relación con un divisor de tensión (que depende de la escala) y una adquisición de señal (Analógica / digital) sacando el valor de la resistencia por la relación de la ley de Ohm. Ver figura 3
Conexión del Ohmímetro:
El Ohmímetro se conecta en paralelo a la carga (ver figura 4), se recomienda que la punta del instrumento este en óptimas condiciones (unas puntas sulfatadas o sucias producen error en la medición). es importante resaltar que el suministro de la diferencia de potencial la realiza la batería interna del instrumento.
Pasos para realizar una medición correcta con los instrumentos de medición eléctrica:
Les recomendamos realizar los siguientes pasos para obtener mejores resultados en sus mediciones:
Chequeo calibración y de puntas de prueba:
En los instrumentos analógicos era una obligación realizar una calibración y chequeo de las puntas, pero en los instrumentos digitales eso en teoría es automático, hay factores que esta calibración puede, en vez de automatizar (de no estar todo correcto), producir desajuste o error en las medidas. Recomendamos realizar cada vez que necesitemos una medición, verificar la calibración del instrumento:
Chequeo de puntas:
Esta paso es muy básico pero elemental para obtener lecturas con menor margen de error (recomendamos realizarlo frecuentemente), solo consisten en unir las puntas del instrumento obligando a una medida de +/- 0 Ω como se muestra en la figura 5
Hay que recalcar que obtener como resultado en esta calibración de 0 Ω es algo ideal, hay que recordar que las puntas de medición utilizan cables de cobre (en teoría excelente conductores) pero en la práctica todo conductor tiene algo de resistencia, al igual que las puntas (por lo general son de acero inoxidable, las profesionales son de cobre con un baño de plata ), sin embargo no justifican un resultado mayor de 0.2 Ω +/- el porcentaje (%) de la precisión de lectura del instrumento.
De dar un valor alto recomendamos: limpiar las puntas, verificar la calibración del instrumento y el punto más crítico, el estado de la batería del instrumento.
Chequeo de Calibración del instrumento:
Para esta prueba recomendamos tener un patrón, por ejemplo, una resistencia de 100 Ω con una tolerancia no mayor del +/- 1% en otras palabras:
R Max= 100 Ω + (100Ω x 0.01) =101 Ω
R min= 100 Ω – (100Ω x 0.01) = 99 Ω
Ahora si en este punto le agregamos el error de lectura del instrumento (depende de la marca y calidad del Ohmímetro) por lo general un instrumento digital Fluke modelo 117 en la escala auto rango (0 – 6 M Ω) es de +/- 0.9% [2] , por lo que podemos tener el siguiente rango de medidas:
R Max= 101 Ω + (101Ω x 0.009) = 101,9 Ω
R min= 99 Ω – (99Ω x 0.009) = 98,1 Ω
Por supuesto este resultado es relativo, ya que no se consideraron las condiciones ambientales (punto muy importante para la calibración con patrones) ni el error del cero, pero a pesar de todos estos factores debemos tener un valor aproximados al patrón.
De no usar un instrumento auto rango, es recomendable colocarlo en el rango de medición más cercano al patrón.
En la figura 6 vemos 2 multímetros (es un instrumento todo en uno) en este caso el fluke 117 es auto-rango y el UNI-T UT38C hay que seleccionar la escala mas cercana al patrón. Por ejemplo el multímetro marca UNI-T modelo UT-39c [3] para este chequeo es recomendable 200 Ω
Precauciones con el uso del Ohmímetro como instrumento de medición eléctrica:
Para el uso correcto de este instrumento de medición recomendamos los siguientes puntos:
- Para realizar medidas con el Ohmímetro debes de tener las fuentes de alimentación desconectada.
- Como ya se detalló en el punto anterior, hay que realizar antes de la medición el chequeo de las puntas de prueba y chequeo de calibración.
- Para obtener una medición correcta es recomendable al menos desconectar un terminal de la resistencia o componente, así se evita alguna impedancia en paralelo.
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¿Qué es el Amperímetro?
El amperímetro se utiliza para medir la intensidad de las corrientes eléctricas en una rama o nodo del circuito eléctrico.
El Amperímetro analógico:
Los amperímetros tienen una resistencia interna llamada shunt (RS) , por lo general está por debajo 1 ohmio de alta precisión, tiene como finalidad disminuir la intensidad corriente eléctrica del nodo conectando en paralelo al galvanómetro. Ver figura 7 .
El Amperímetro digital:
Al igual que el Amperímetro en paralelo utiliza una resistencia shunt proporcional a la escala, pero en vez de utilizar un galvanómetro se realiza una adquisición de señal (analógico / digital) , por lo general utiliza filtros pasa bajo para evitar ruido.
Pasos para realizar una medición correcta con el Amperímetro como instrumento de medición eléctrica:
- El amperímetro se conecta en serie (con un puente) a la carga como se muestra en la figura 9
- Es recomendable realizar las conexiones con la fuente de poder apagada colocando el amperímetro en la escala Máxima y bajar la escala hasta llegar a la escala recomendada.
- Es recomendable siempre verificar el estado de la Batería y fusibles antes de realizar cualquier medida.
Precauciones con el uso del Amperímetro como instrumento de medición eléctrica:
- Es importante recordar que el Amperímetro depende de la resistencia shunt en paralelo en otras palabras la impedancia interna tiende a ser 0 Ω en teoría (en la práctica va a depender de la escala) pero por lo general es menos de 1 Ω por lo que nunca se debe conectar en PARALELO.
- Es muy importante el chequeo del fusible de protección y nunca colocar un valor superior al recomendado.
¿Qué es el Voltímetro?
El Voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.
El Voltímetro analógico:
Consiste en un galvanómetro con una resistencia en serie donde su valor va a depender de la escala seleccionada, ver figura 10
El Voltímetro Digital:
El voltímetro digital tiene el mismo principio del voltímetro analógico, la diferencia que el galvanómetro es sustituido una resistencia, realizando un circuito divisor de tensión con una relación proporcional.
Conexión del Voltímetro:
Los Voltímetro tienen una impedancia alta en teoría tienden a ser infinita en la práctica tiene en promedio 1M Ω (por supuesto varía según la escala), su conexión es en paralelo como se muestra en la figura 12
Pasos para realizar una medición correcta con el Voltímetro como instrumento de medición eléctrica:
A. Siempre colocar el Voltímetro en la escala más alta (por protección) y bajar progresivamente a la escala más cercana superior a la medida.
B. Siempre verificar el estado de la Batería del instrumento (con batería descargadas produce errores de medida).
C. Verifique la polaridad de las puntas de prueba, es recomendable respetar el color de las puntas de prueba (+ Roja) (- Negra) .
D. En el caso del negativo se recomienda fijarlo a (-) o tierra del circuito y variar la punta de prueba (+).
E. Verificar si la medición de voltaje que se desea es DC (corriente Directa) o AC (corriente Alterna).
Precauciones con el uso del Voltímetro como herramienta de medición eléctrica:
Los Voltímetros tienen por lo general una escala relativamente alta (600V – 1000V) siempre comenzar la lectura es esta escala (AC / DC).
Recordamos que las mediciones son en paralelo (en serie provocaría un circuito abierto) ver tema ley de ohm.
Recomendaciones finales para los instrumentos de medición eléctrica
Para cualquier fanático, estudiante o técnico en las áreas de electrónica, electricidad es fundamental saber usar los instrumentos de medición, su calibración es necesaria para realizar diagnóstico y evaluaciones técnicas. En el caso que uses un Multímetro toma como costumbre el chequeo de la calibración del Ohmímetro, ya que en estos instrumentos (todo en uno), todos los parámetros están de alguna manera interconectado por ejemplo (batería, puntas, amperímetros y voltímetro para medición de variables de resistencias entre otros).
El uso de patrón de prueba para los instrumentos de medición eléctrica Ohmímetro, Amperímetro y Voltímetro es necesario realizarlo constantemente por nuestra experiencia de no realizarlo y por mala suerte tener el instrumento descalibrado, puede darnos falsas señales de fallas o errores de lectura.
Esperamos que este artículo introductorio al tema sea de provecho, esperamos sus comentarios y dudas.