Cartilla de Autoaprendizaje- Uso de Multimetro para Medir Voltaje y Corriente

 

 

LABORATORIO DE MEDICIONES ELECTRICAS I

 

EJE: MEDICION DE VOLTAJE Y CORRIENTE

 

CARTILLA DE AUTOAPRENDIZAJE

Profesor: Ariel Egea

Año: 2020

 

Elaboración de  un material de autoaprendizaje

Introducción

El espacio curricular que elegí es Laboratorio de Mediciones Eléctricas I de 5° año de Electricidad y Electromecánica. Es una materia dividida entre la teoría de funcionamiento de los equipos de mediciones eléctricas y el trabajo en el Laboratorio donde llevamos a la práctica todo lo aprendido en el aula, esto es , armar distintos circuitos y realizar mediciones de magnitudes eléctricas como  tensión, corriente, frecuencia, potencias, etc. Los saberes nucleados en este espacio articulan con saberes de los siguientes espacios: Prácticas de Taller de Electricidad I y II, Operaciones de Taller de Electricidad I, Electrotecnia II, Máquinas Eléctricas I y Circuitos eléctricos II.

Evidentemente enseñar a usar el uso de un equipo de mediciones eléctricas a través de una cartilla de autoaprendizaje en vez de hacerlo en forma presencial tiene retos que hace un tiempo atrás consideraba imposibles de superar…o eso creía antes de esta pandemia!!!. Durante este año tuve que replantear muchas de las creencias acarreadas durante años de docencia y “aggiornarme “a las nuevas exigencias de la educación.

Por eso decidí hacer una cartilla de autoaprendizaje de uso de un aparato de medición bastante común, y que la mayoría de los estudiantes de 5° año de Electricidad  disponen en sus casas: el multímetro digital o “tester”, cuyo uso queda encuadrado en el EJE MEDICIONES ELÉCTRICAS: TENSIONES E INTENSIDADES, del DCP del Sector Electricidad.

 ¿Por qué tomé esta decisión? Bueno, porque como dije anteriormente, este aparato está disponible para la mayoría de los estudiantes, y además ya a esta altura del cursado la mayoría de los chicos se anima a hacer muchos trabajos por su cuenta, y es imperativo que dispongan de una capacitación en el uso del dispositivo, por una cuestión de uso adecuado y seguro del dispositivo.

Bien, aquí mando mi Cartilla de Autoaprendizaje de uso de Multímetro digital!!

 

CARTILLA AUTOAPRENDIZAJE

EJE: MEDICIÓN DE TENSIONES E INTENSIDADES

Uso del Multímetro Digital

Presentación

¡¡Hola!! Este es tu Multímetro Digital, o tester, como le decís vos. La primera pregunta a hacer es: ¿Qué es y para qué sirve? , ¿Cuál sería tu respuesta a esta pregunta? Anotala y después de seguir leyendo, compará tu respuesta con la del texto.

 

Básicamente, es un equipo para medir magnitudes eléctricas, tales como Tensión y Corriente Alterna o Continua, y Resistencia.

O sea, que lo vas a poder usar para medir Voltaje en un tomacorriente de una instalación domiciliaria o en una fuente de alimentación, o el consumo de corriente de un aparato eléctrico o la continuidad de un conductor.

A) Descripción de las partes

A continuación vamos a ver los controles y partes de las que dispone.

1) Pantalla o Display

El display es la pantalla digital de LCD donde se muestran los datos que se están midiendo. La pantalla suele ser monocromática donde se muestran valores numéricos de tres cifras con decimales, así como iconos específicos que nos quieren decir o llamar la atención de las funciones que estamos utilizando en la medición

2)  Selector

Selector de rango

El selector de rango es la rueda central del multímetro que nos permite seleccionar el tipo de magnitud que se busca medir así como el rango de la medición que se va a utilizar en l medición.

Tipos y rangos de medición

Son los números y símbolos que encontramos alrededor del selector de rango. Nos indican el rango y el tipo de medición que vamos a utilizar a la hora de la medición que queremos realizar.

En esta parte encontramos información sobre los diferentes tipos de medición de magnitudes posibles del multímetro como por ejemplo:

Ω: Óhmetro, sirve para medir la resistencia de un componente pasivo o activo, o la continuidad de un cable o un bobinado de un motor

 DCV (o V ˭): Tensión de Corriente Continua: sirve para medir tensión (o diferencia de potencial) en Corriente Continua, por ejemplo una pila, o una fuente de alimentación de un equipo electrónico.

ACV (o V~): Tensión de Corriente Alterna: sirve para medir tensión (o diferencia de potencial) en Corriente Alterna, por ejemplo en un tomacorriente en la pared, los bornes de un motor eléctrico, la salida de un transformador de tensión, etc.

DCA (o A ˭): Amperímetro de  Corriente Continua: en esta posición se utiliza para medir el consumo de corriente continua de un dispositivo eléctrico polarizado (o sea que tiene un cable con positivo y otro negativo)

ACA (o A~): Amperímetro de Corriente Alterna: aquí se utiliza para medir el consumo eléctrico de un aparato eléctrico de alterna, por ejemplo un foco, un lavarropas, un horno eléctrico, etc.

Los números que se encuentran junto a cada magnitud a medir, nos indican el valor de Fondo de Escala, o Rango Máximo a Medir, en otras palabras, que no podremos medir un valor más allá de lo que nos indican esos números, de lo contrario la pantalla nos mostrará una señal de error.

El selector puede incluir otras mediciones, como ganancia de transistores, frecuencia, capacitores, etc.,  cuyo uso se verá en los siguientes EJES

3)  Terminales de conexión

 

Aquí es donde se colocan las sondas o puntas.

COM: Es el terminal Común, cuando medimos Corriente Continua aquí va la sonda de color NEGRO, o negativo. En Corriente Alterna o continuidad es indistinto 

VΩmA: Aquí se conecta la sonda de color ROJO. Cuando medimos en continua esta es la que va al positivo. En tensión alterna o continuidad es indistinto.

10ADC: Este terminal se usa para medir grandes corrientes, máximo 10 amperes.

4)   Sondas o Puntas

Por lo general son dos, una Negra y una Roja, que se conectan a los terminales del multímetro.

Actividad 1

Este multímetro que acabamos de ver es uno de los más sencillos y de mayor disponibilidad en el mercado, pero es muy probable que el tuyo sea distinto.

Como Actividad te propongo que le saques una foto y lo compartas en el grupo de WhatsApp de la materia, así todos podemos ver las diferencias entre uno y otro, ver las funciones de que disponen, tipos de selector, si es de autorango, las imágenes en la pantalla, etc.

 B) Uso

Bien, llegó la hora de poner manos a la obra y empezar a usarlo, pero antes tenemos que seguir las siguientes:

 NORMAS DE SEGURIDAD

1. Cuando el multímetro no esté en uso, o vaya a ser trasladado de un lugar a otro, el selector debe estar en la posición de OFF (apagado).
2. Colocá el selector en la escala correcta, de acuerdo con lo que desea medir.
3. Nunca excedas los valores límites de protección indicados en las especificaciones por cada rango de medición. Si no sabemos el valor de la escala a medir, se recomienda usar el rango más alto. Antes de usar la perilla selectora de rangos para cambiar funciones, desconectá las puntas de prueba del circuito bajo prueba, y de todas las fuentes de corriente eléctrica.
4. Nunca realices medidas de resistencia si el circuito se encuentra energizado. Apague la fuente de voltaje antes de hacer la medición.
5. Cuando se lleven a cabo mediciones en televisiones o circuitos de poder (potencia) interrumpidos, siempre recordá que habrá pulsos de voltaje con altas amplitudes lo cual puede dañar el multímetro.
6. Siempre debes ser cuidadoso cuando trabajes con voltajes alrededor de 60VCD ó 30V~
7. Mantené los dedos detrás de las barreras de prueba mientras midas, nunca hagas contacto con tus dedos en las puntas metálicas  mientras midas.
8. Si los cables están en mal estado, reemplazalos por otros, un cable con una falla de aislación puede causarte un choque eléctrico mortal.

Ahora sí, ¡¡ manos a la obra!!!

1)      Medición de Voltaje

Para medir Voltaje, ponemos el selector en DCV o ACV según sea Tensión Continua o Alterna (OJO!!!! Verificá que hayas seleccionado Voltaje y no Corriente!!!!!). Luego, elegimos el rango más cercano al que vamos a medir, y si lo desconocemos, seleccionamos el más alto y vamos bajando hasta encontrar el adecuado.

La forma correcta para medir Voltaje es la siguiente:

Medición de Voltaje de Corriente Alterna (220 v)

Medición de Voltaje de Corriente Continua

 

Esto es, para medir Voltaje, el Multímetro siempre se conecta en PARALELO CON LA FUENTE DE ALIMENTACION. Recordá que los voltímetros tienen una resistencia interna MUY GRANDE en comparación con la resistencia de la fuente a medir, por lo que no provocan un consumo apreciable en esta. Mientras mayor sea la calidad del aparato, mayor será la resistencia interna del mismo.

También, podemos medir la caída de Tensión en un elemento, por ejemplo la de una resistencia en un circuito:

Una vez más, la resistencia interna del voltímetro es lo suficientemente grande como para no influir en la lectura. Recordá que siempre la resistencia equivalente de un paralelo es menor que la resistencia más pequeña.

    Actividad 2

a)  Medí el Voltaje de un tomacorriente de tu casa y sacale fotos a la lectura del voltímetro y anotala (tené cuidado cuando realices esta medición, utiliza guantes aislantes  y gafas de protección!!) 

b) Medí el voltaje de una batería  o pila y sacale fotos a la pantalla y anotala. 

c) Armá el siguiente circuito, y medí las caídas de Tensión en cada resistencia:

           

                R1: 100 Ω,  R2: 220 Ω,   Vcc: 12 VD

      Completá el Siguiente Cuadro:

VR1	VR2

 

¿Qué pasa si invertimos los cables cuando medimos Voltaje en continua? ¿Y si lo hacemos en alterna?

¿Qué pasa cuando colocamos el Rango del selector en un valor de escala menor al Voltaje medido? ¿Qué vemos en la pantalla?

Compartimos todo en el grupo de WhatsApp de la materia, y comparamos resultados.

2)      Medición de Corriente

Antes de empezar una aclaración muy importante:

CADA VEZ QUE MIDAMOS CORRINTE (ALTERNA O CONTINUA) EL MULTIMETRO SE DEBE COLOCAR EN SERIE CON EL CIRCUITO A MEDIR, DE LO CONTRARIO LO QUEMAREMOS!!!!!!!!

Así es, si colocamos el multímetro en modo amperímetro en paralelo a un elemento o equipo, toda la corriente que provea la fuente pasará por el amperímetro, produciéndoles graves daños. Esto se debe a que la resistencia de éste es muy pequeña, casi un corto circuito.

Una vez aclarado esto, pasemos a las mediciones.

Actividad 3

Primero vamos a medir corriente continua en un circuito hecho con dos resistencias y una fuente de alimentación, o pila, y conectamos el amperímetro EN SERIE con las resistencias (lo voy a repetir varias veces!!). El selector de Rangos lo colocamos en DCA o A˭

R1: 100 Ω, R2: 220 Ω, Vcc: 12 VDC

¿Qué valor de corriente obtuviste al medir entre R1 y R2? ¿Y si la medición la hacés entre la fuente de alimentación y R1? ¿Por qué pensás que obtuviste esos resultados? Sacale fotos a las pantallas y anotá los valores.

Ahora vamos a hacer unas mediciones en corriente alterna.

Primero armá el siguiente circuito, usando primero un foco de filamento:

Atención!!!!: estás trabajando con tensiones y corrientes peligrosas, usa guantes aislantes y gafas protectoras!!!!!

Recordá colocar el selector de rangos en ACA o A~. Una vez hecho esto, y con el multímetro EN SERIE CON EL CIRCUITO, cerramos la llave y anotamos y fotografiamos el valor de la corriente que aparece en el display.

Luego reemplazamos el foco de filamento por un de bajo consumo, repetimos el paso anterior, y por ultimo lo hacemos con un foco LED, siempre anotando y fotografiando los valores encontrados. A fin de obtener resultados comparables, utilizá focos que tengan la misma potencia luminosa

Corriente Foco Filamento	Corriente Bajo Consumo	Corriente Foco LED

 

¿Cuál de todos es el que más consume? ¿Y cuál es el más económico?

Compartí los resultados en el grupo de WhatsApp de la materia y compará resultados con tus compañeros.

Informe Final

Para finalizar, hacé un informe con las mediciones que hiciste, los procedimientos aplicados, las conclusiones de cada experiencia, y documentalo con las fotografías. Agregá comentarios propios sobre la tarea, que aprendiste, en que otras aplicaciones podrías usar el Multímetro, etc.

No olvidés colocar tu nombre, fecha y curso en el informe, y subilo a la plataforma digital en formato PDF en lo posible.

Cualquier duda que tengas , sabés que estoy siempre a un wsp de distancia!!!.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Características Constructivas de los Equipos de Medición Eléctrica Analógicos (II)

 En la entrada anterior vimos como transformar un simple galvanómetro en un amperímetro de rangos múltiples.  Ahora vamos a ver como obtenemos un voltímetro , y como se calculan las resistencias para usarlo a varios fondos de escala.

Partimos de nuestro viejo conocido Galvanómetro:

Para transformarlo en  un voltímetro DC capaz de medir voltajes dentro de un rango específico, vamos a utilizar  un divisor de voltaje, como el mostrado en la Figura:

En dicho circuito, a corriente que circula por ambas resistencias es la misma, por lo tanto se cumple:

V = i R1 + i R2

V = (R1 + R2) i

Pero

El galvanómetro tiene una resistencia interna Ri y una corriente máxima Im, debido a esto el voltaje máximo entre los extremos del mismo es

Vmax = Ri Im.

Si queremos diseñar un voltímetro capaz de detectar entre sus terminales voltajes hasta de E voltios (donde E>Vmax) debemos conectar en serie con el galvanómetro una resistencia R1, como se indica en la Figura

El valor de R1 debe ser tal que:

                                                             

                                                              

               

Con esta configuración tenemos un instrumento que marca máxima escala cuando el voltaje entre sus terminales es E.

Voltímetro de varias escalas.

Para cada una de las escalas que deseamos diseñar, debemos calcular la resistencia que debemos conectar en serie con el galvanómetro. Una vez realizado este cálculo, podemos implementar el voltímetro de varias escalas utilizando una de las configuraciones presentadas en las Figuras:

Circuito 1

Circuito 2

En el segundo Circuito, hay que tener en cuenta que la R2 calculada será igual a la suma de R1 y R2 en el circuito, y la R3 calculada equivaldrá a la suma de R1, R2 y R3 en el circuito.

 Por ejemplo, supongamos que los cálculos para distintas tensiones de fondo de escala nos dan :

R1: 10 Ω                        R2: 15 Ω                        R3:20 Ω

En el Circuito 1 se mantendrían estos valores de resistencias, pero en el Circuito 2 deberíamos poner en cambio las siguientes resistencias:

R1: 10 Ω        R2: 5 Ω ( 10Ω+5Ω=15Ω)              R3: 5Ω (10Ω+5Ω+5Ω=20Ω)

         

Resistencia Interna de un Voltímetro

Para este instrumento está definido otro parámetro denominado característica ohmios/voltio y que algunos fabricantes llaman también sensibilidad.

Ya vimos que para diseñar un voltímetro debemos ir agregando resistencias a la Ri del galvanómetro, dependiendo del valor de fondo se escala deseado.

La tabla  resume el procedimiento de diseño.

Como podemos observar en la tabla anterior, la relación (resistencia interna total)/(voltaje máximo de la escala) es una constante que depende del galvanómetro que estamos utilizando, ya que es igual al inverso de la corriente máxima de dicho instrumento. Esta relación se conoce con el nombre de característica ohmios/voltio ya que éstas son las unidades en que viene expresada.

¿Cuál es la utilidad de dicha característica?.

Observando la primera, tercera y cuarta columnas de la tabla anterior podemos deducir que si conocemos dicha característica del voltímetro y la escala que vamos a utilizar para realizar una medición determinada, podemos calcular la resistencia interna que presenta el voltímetro en dicha escala. Por ejemplo, en el circuito de la Figura queremos medir el voltaje Vab con un voltímetro que tiene una característica Ω/V de l0KΩ/V, y cuyas escalas son lV, 5V, l0V y 50V.

El voltaje que deseamos medir es de 8V por lo que la escala más apropiada es la de 10V.

En dicha escala el voltímetro presenta una resistencia interna de: 10Vx10KΩ=100KΩ, que comparada con 8KΩ es mucho mayor, por lo que la conexión del voltímetro no afectará mucho las variables del circuito en el que deseamos realizar la medición. Podríamos utilizar también la escala de 50V, cuya resistencia interna es de 500KΩ por lo que en esta escala la conexión del voltímetro afecta aún menos el circuito bajo medición, pero en este caso la precisión de la medida sería mucho menor.

Características Constructivas de los Equipos de Medición Eléctrica Analógicos

 En esta entrada, vamos a ver como son en su interior algunos tipos de equipos de medición eléctrica.

Vamos a arrancar con algunos aparatos analógicos que aunque no se utilicen mucho en la actualidad, todavía se encuentran funcionando y es interesante conocer su interior y su tecnología.

Los equipos analógicos informan el valor medido mediante el uso de una aguja que se mueve sobre una escala, que puede ser lineal, cuadrática, logarítmica, etc. Son generalmente muy simples y para la mayoría de las mediciones no necesitan una alimentación externa.

1) Aparatos de Medición Magnetoeléctricos.

Estos aparatos basan su funcionamiento en la acción recíproca de dos campos magnéticos producidos por una imán permanente y una bobina. Uno de los campos magnéticos e fijo y el otro móvil. Cuando la bobina es el elemento móvil , el aparato se denomina de bobina o cuadro móvil, y cuando es el imán el elemento móvil, el aparato se denomina de imán móvil.

El imán permanente (1) junto con el cilindro (2) , crea en el entrehierro un campo magnético uniforme dentro del cual puede girar la bobina (3). El sentido de arrollamiento de los conductores en la bobina es tal que , cuando hacemos pasar una intensidad por la misma, el campo magnético creado se opone al del imán permanente , provocando el movimiento de la bobina en el sentido indicado. Un resorte antagonista (4) en forma de espiral, se encarga de crear un par antagonista que equilibra el creado por la intensidad al pasar por la bobina deteniendo la aguja en el valor correspondiente a la corriente que se esta midiendo.

Cuando se conecta este aparato a una corriente alterna , que cambia de sentido dos veces en cada ciclo, la bobina  móvil no puede moverse con tanta rapidez, y se queda inmovilizada. Por lo tanto , para medir C.A. será necesario colocar un rectificador, que convierta la corriente alterna en corriente continua.

Este tipo de equipos pueden usarse como Voltímetro o como Amperímetro.

Ahora, ¿ Como hacemos para medir distintas magnitudes y fondos de escala?

Este tipo de equipos soporta un corriente directa muy baja,  por lo que para permitir que circulen grandes corrientes por la bobina utilizamos resistencias , las que se colocan en paralelo (para hacer un amperímetro ) o en serie (para hacer un Voltímetro) con la bobina móvil.

Funcionamiento como amperímetro

Básicamente, lo que se hace es construir un Divisor de Corriente

En el nodo A la corriente i se divide en dos: i1 e i2. Por ley de Kirchhoff se tiene que cumplir:

i = i1 +i2

además

VAB = i1R1 = i2R2

De las dos ecuaciones anteriores podemos deducir las siguientes relaciones:

Vamos a aplicar este principio a nuestro diseño. Supongamos que disponemos de un galvanómetro cuya corriente máxima es Im y cuya resistencia interna es Ri, y queremos construir con él, un amperímetro capaz de medir una corriente I, donde I>Im. Si colocamos el galvanómetro en una de las ramas de un divisor de corriente, obtenemos la configuración mostrada

Por lo tanto, teniendo el valor de la Resistencia interna y la corriente máxima del galvanómetro, y de la Corriente máxima a medir, se calcula la resistencia necesaria para la derivación.

Amperímetro de varias escalas.

Si queremos diseñar un amperímetro de varias escalas, para cada una de ellas tendremos que calcular la resistencia que debemos colocaren paralelo con el galvanómetro. La configuración más simple de este instrumento es la mostrada en la Figura.

Calculamos cada una de las Resistencias con las formulas que desarrollamos antes, y debemos tener en cuenta que la resistencia para la primera escala  será directamente la R1 encontrada, pero para cuando movamos el selector hacia la segunda escala debemos tener en cuenta que la R calculada para esta corriente, deberá ser la suma de R1 + R2. Por ejemplo, si para una escala de 10 mA la resistencia calculada fuese de 10 ohms, entonces la R1 tendrá ese valor, pero si para la segunda escala de 100 mA la resistencia calculada fuese de 100 ohms, entonces la R2 deberá valer 90 ohms, ya que 

10 ohms+90 ohms=100 ohms

De la misma manera se irán calculando el resto de las Resistencias hasta terminar todas las escalas de las que dispone el amperimetro.

Errores en la Medición

 

                   

Al medir se cometen diversos tipos de errores que modifican el valor real de la medición. Esto nos puede llevar a un diagnóstico o cálculo erróneo

Las fuentes y tipos de errores son variados, entre lo mas comunes se pueden citar:

 Errores de lo instrumentos o aparatos de medida: Son consecuencia de las imperfecciones de construcción, acabado y ajuste de los mismos. Se llama ajuste a la operación de regular o calibrar un aparato de medida. 

Errores de influencia: Son consecuencia de la acción del medio ambiente sobre el aparato. Por ejemplo la temperatura o la presencia de campos eléctricos o magnéticos.

 Errores de conexión: Son consecuencia del procedimiento de medida. 

Errores personales: son consecuencia de la observación, lectura y valoración defectuosa de la indicación. 

Errores Sistemáticos: Normalmente son debidos a imperfecciones apreciables de los útiles, aparatos conexiones y ambiente de la medida, dando como consecuencia un resultado incorrecto. En cada caso, tienen una magnitud y signo determinado, pudiendo compensarse mediante correcciones. 

Errores Accidentales: Aparecen por modificaciones no apreciables directamente de los aparatos y magnitudes de medida del medio ambiente y por lectura y observaciones defectuosas. Se distribuyen estadísticamente en ambos lados del valor probable pudiéndose calcular y compensar por cálculos estadísticos adecuados. 

Formas de expresar el error:

 a- Error Absoluto: Se define como la diferencia entre el valor leído y el valor exacto (que se supone conocido). 

                                              εa (Error absoluto ) = Xl - Xv 

donde: Xl es el valor leído y Xv es el valor verdadero 

b- Error Relativo: Es el error absoluto dividido por el valor verdadero. Da una idea de la incidencia o “ peso relativo” del error respecto a la magnitud de lo que se mide. Así un error de 1 V respecto a 1000 V es muy pequeño, mientras que el mismo error de 1V respecto a 10 V es inaceptable.

                                    εr (Error Relativo) = εa / Xv = ( Xl – Xv ) / Xv 

c- Error Porcentual: Es el error relativo referido a 100.

                                 ε% = ε r / 100 = ( εa / Xv) * 100 =[ ( Xl – Xv ) / Xv] * 100 

Análisis Estadístico 

Midiendo varias veces la misma magnitud con igual o distinto procedimiento y como consecuencia de los errores accidentales se obtienen diversos resultados para la medición. La valoración de estos resultados aplicando técnicas estadísticas permite obtener el valor verdadero y la inseguridad en la medida. 

Valor Medio (Media aritmética). Si un observador repite la misma medida con los mismos medios y en idénticas condiciones, todos los valores tienden el mismo peso estadístico. El valor medio x se calcula para los n valores de x1 hasta xn según la fórmula: 

                                                           

Errores en instrumentos analógicos

 Clase de un instrumento: 

Se expresa como el error porcentual máximo que produce ese instrumento respecto al valor máximo (fondo de escala) que puede indicar. 

Ejemplo: Voltímetro clase 0,5                 Alcance 0 – 150 V 

ε% = + 0,5 (respecto a 150 V) 

De ε% r = (εa / Xmax) * 100 , se tiene que el error absoluto cometido es

                                             εa = (ε% r . Xmax) / 100 = + 0,75 V

 De modo que este instrumento indica con un error absoluto de 0,75 V . Esta indicación puede ser mayor o menor que el valor verdadero por lo cual el error puede ser por exceso o defecto, es decir: 

εa = +/- 0,75 V 

Este error absoluto de la medición representa con su doble signo un intervalo dentro del cual se ubica el valor verdadero      

El error absoluto depende fundamentalmente del rozamiento y la temperatura, por lo tanto, no depende de la posición angular de la aguja, es decir tiene el mismo valor para cualquier lectura que se realice con un instrumento determinado. Como el Error Absoluto es uniforme a todo lo largo de la escala, es decir, en todo el alcance de un instrumento si se lo desea expresar en forma porcentual resulta: 

- mínimo para una lectura ubicada a “fondo de escala”

- tiende a infinito para lecturas próximas a cero

La Clase de los instrumentos esta normalizada y toma los siguientes valores:

·         Instrumentos de medida de precisión (de uso en laboratorios): Clases 0,1; 0,2; 0,5.

Instrumentos de medida de uso industrial: Clases 1; 1,5; 2,5; 5.

Errores en instrumentos Digitales

En multímetros digitales, la precisión se expresa por dos términos. Uno de ellos es la cantidad de dígitos fijos de error y el otro término puede expresarse de dos formas:

        a) Porcentaje de error , mas/menos los  dígitos menos significativos de la resolución dada

Por ejemplo, supongamos que las especificaciones del instrumento son las siguientes:

Por ejemplo, en un multímetro de 3 dígitos y medio, en la escala de 200 mV, a fondo de escala tenemos una lectura de 199,9 mV. El último dígito puede resolver 0,1 mV, o sea, 100mV (Resolución).

El error es de 0,1 % y de un 1 dígito, en consecuencia, para una lectura de 124,5 mV, por el error de un 1 dígito, el error es de 0,1 mV; y por el error porcentual, el error es de 0,1% de 124,5 = 0,1245 mV. En consecuencia el valor real será:

(124,5 - 0,12 - 0,1) (124,5 + 0,12 + 0,1)

124,28 mV £ valor real £ 124,72 mV

     b) Error expresado en dígitos: = + x dígitos

Por ejemplo, si el error es de + 2 dígitos en la escala de milivolts, y tenemos una lectura de

1.499 volts, esto significa que el error es de + 2 milivoltios y la lectura real puede ser 1501 a 1597 mvolts. Este tipo de indicación de error es fijo, o sea independientemente del valor leído.

El error es siempre de igual cantidad de dígitos por arriba o por abajo del valor indicado.

 

 

 

El Inicio: Algunas Definiciones en Mediciones Eléctricas

                   

Saludos a todos, en la primera entrada a este blog voy a empezar con las definiciones que nos van a acompañar a lo largo de esta materia. Medición significa comparar una magnitud de valor desconocido con una unidad de medida propiamente elegida, por ejemplo, si queremos saber cuántos kilogramos (magnitud) pesa una persona (valor desconocido) , utilizaremos una balanza que indique el peso en una pantalla o dial que indiquen kilogramos (unidad de medida elegida).Esta operación se efectúa mediante un experimento físico. 

Una Medición Eléctrica tiene por objeto medir magnitudes como voltaje, corriente, resistencia, potencia, frecuencia, etc., mediante el uso de un Instrumento, que es dispositivo para determinar el valor o magnitud de una cantidad o variable: Voltímetros, Amperímetros, Frecuencímetros, etc.

 Exactitud y Precisión de un Instrumento 

La Exactitud de un instrumento es la  aproximación con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la variable medida, mientras que la Precisión es la  medida de la reproducibilidad de las mediciones. Es una medida del grado con el cual mediciones sucesivas difieren unas de otras.

         

               

Como se puede ver en los gráficos,  la exactitud de un equipo puede mejorarse mediante la Calibración del mismo, mientras que la precisión depende de la calidad y características constructivas del mismo (ahí tenemos la razón de la diferencia de precio entre distintos instrumentos )

Otras Características de los Instrumentos

Rangos: Los rangos son las distintas escalas que el instrumento tiene a fin de dar una lectura adecuada dentro de la resolución establecida en la especificación.

Fondo (Full) de escala: Es el máximo valor de lectura en la escala en uso.

Cifras significativas: El número de cifras significativas,  es importante a la hora de cuantificar magnitud y precisión de las mediciones de una cantidad. Es importante remarcar que, cuando se manejan valores medidos con distintas cifras significativas, suele cometerse el error de escribir el resultado del error absoluto con cifras que carecen de sentido

Factor de Escala : Este está dado por la relación entre el rango elegido y el número de divisiones de dicho rango.

Linealidad: Es la máxima desviación de la lectura del instrumento con respecto a una línea recta que une  los puntos extremos del rango de medición. Cuanto más lineal sea el instrumento más preciso será.

Sensibilidad: Es la habilidad de un instrumento para indicar pequeños cambios de la magnitud medida.

Resolución: Es el menor valor de lectura que puede identificar el instrumento en la escala en uso.

Impedancia de entrada: Al intentar medir una magnitud , el instrumento necesita afectar el valor de esa magnitud medida a fin de cuantificarla. La impedancia de entrada es una medida de la capacidad del instrumento de medir esa magnitud, afectándola el menor grado posible. En un voltímetro, a mayor impedancia de entrada, mejor será la calidad del instrumento. En los instrumentos analógicos esta es variable de acuerdo  al rango utilizado y se expresa en ohm/volt , que se llama Resistencia especifica. La resistencia de entrada es:

                                               Rv= R especifica (Kohm/V) x Rango (V)

En los instrumentos digitales, la resistencia de entrada es un valor fijo que depende del modo de lectura, independiente de la escala usada.

En el caso de  medición de corrientes, se da también la máxima caída de tensión que se produce en los terminales de entrada del instrumento.

Máximos Valores de Voltajes y Corriente Admisible: Los multímetros son instrumentos que pueden soportar un determinado valor máximo de voltaje y corriente aplicable en sus extremos. Estos valores son los máximos absolutos que pueden ser aplicados, aun cuando en la escala más grande el display pueda medir un valor mayor.

En Voltaje alterno, se especifican el máximo voltaje eficaz, y el Máximo Valor pico que corresponde este último con el máximo voltaje de continua admisible por el instrumento. En alterna se deben respetar los dos Máximos, ya que si el voltaje eficaz es menor al máximo admisible, pero el pico es mayor, esa señal no se puede medir porque puede dañar el instrumento, ya que supera uno de los límites.

En caso de corriente, el máximo se refiere a máximo eficaz de corriente que está limitado por protección por un fusible interno.

Condiciones Ambientales de Uso: Se refiere a las condiciones de temperatura , humedad , polvo, etc, en las cuales pueden ser usados los instrumentos , y en las cuales se cumplen las especificaciones indicadas por los manuales.

Para finalizar esta primera entrada, un punto muy importante que generalmente olvidamos: cada vez que expresamos un medición que hemos realizado, recordemos que es fundamental colocar junto al valor la magnitud que corresponde, si hablamos de voltaje pondremos V (Volts), o si medimos intensidad colocaremos A (Amperes), o alguno de sus múltiplos o submúltiplos. Consideremos que quien lee nuestros informes debe poder entender claramente y sin dudas lo que queremos dar a conocer.