Multímetros digitales
(327)Los multímetros digitales pertenecen a equipamiento básico para técnicos especializados en electrónica, ingeniería eléctrica, electricidad, automatización y áreas afines. Le permiten realizar diversas mediciones, acelerar el diagnóstico, trabajos de instalación, mantenimiento, etc. Aparecieron en el mercado hace varias décadas, reemplazando a los multímetros analógicos, para cuya construcción se utilizaron punteros electromagnéticos.
El multímetro es un equipo esencial tanto para varios profesionales como para aficionados. Sin embargo, cada campo de aplicación tiene sus propias necesidades específicas. Al elegir el multímetro correcto, debe prestar atención a varios aspectos, que incluyen:
- capacidades de medición (cantidades medidas),
- rango de operación (escala, valores mínimos y máximos),
- sensibilidad,
- método de suministro de energía,
- y también – especialmente en el caso de dispositivos utilizados para trabajar con fuentes de energía de red – cumplimiento de un producto dado con los estándares internacionales y locales.
A continuación, veremos algunos parámetros clave por los que se caracteriza cada multímetro, y también brindaremos información básica sobre la selección del dispositivo para las necesidades del usuario.
Funciones básicas de los multímetros digitales
Primero, tratemos las funciones básicas de los multímetros, es decir, las mediciones de cantidades eléctricas.
Medición de tensión AC/DC
Los multímetros se asocian principalmente con tres tipos de medidas, es decir, voltaje, corriente y resistencia. Estas son, por supuesto, cantidades presentes en las leyes de Ohm y Kirchhoff que permiten el análisis de circuitos básicos. El voltaje es el primer parámetro que funciona al momento de diagnosticar problemas con la electrónica, también te permite estimar la conexión correcta elementos de alimentación, convertidores, etc. Otra medición realizada con esta función es la caída de tensión, por ejemplo, en diodos. Dado que es probable que el multímetro se use en circuitos de AC y DC, casi todos los modelos tienen configuraciones separadas para AC y DC. Dependiendo del propósito principal del dispositivo, se debe asegurar que su rango permita una medida de varias decenas de mV DC (en el caso de electrónica de precisión) o hasta 1 kV AC (instalaciones de alimentación de red).
Medición de la intensidad de corriente
Otro valor clave que requiere medición en trabajos electrónicos y electrotécnicos es la intensidad de corriente – permite estimar la potencia de un dispositivo o componente, la energía que consume, permite comparar el funcionamiento del elemento con parámetros nominales, etc. La mayoría de los multímetros tienen dos enchufes independientes para medir la corriente. Uno para probar en rangos más bajos y el otro, protegido por un fusible con un valor superior, mediante el cual se mide la escala máxima a la que se adapta el dispositivo (la mayoría de las veces hasta 10A o 20A). Antes de probar corrientes tan altas, es esencial asegurarse de que no excedan las especificaciones de las sondas y cables. El multímetro comprado para trabajar con electrónica debería poder trabajar con corrientes del orden no solo de mA, sino también de µA.
Los multímetros de gama más alta ofrecen medición True RMS (Root Mean Square). Una simple prueba de corriente AC solo da resultados correctos para formas de onda perfectamente sinusoidales. En la práctica, la forma de onda a menudo tiene una forma diferente (señales PWM, señales cuadradas, etc.) o está distorsionada, por ejemplo, cuando se alimentan cargas no lineales, circuitos de semiconductores, fuentes de alimentación conmutadas, inversores, motores (incluidos acondicionadores de aire, electrodomésticos, etc.). La función True RMS significa que el multímetro realizará cálculos sobre los datos muestreados, lo que dará como resultado un valor de DC equivalente, llamado valor RMS. Mientras tanto, para formas de onda irregulares, el error del amperímetro "ordinario", es decir, medir el valor promedio, puede llegar hasta el 40%.
Medición de resistencia
La medición de resistencia le permite examinar los parámetros de circuitos, cables, conectores, así como identificar elementos SMD y localizar componentes electrónicos dañados ("quemados"). Aquí, también vale la pena prestar atención al rango de medición más amplio posible, especialmente teniendo en cuenta valores bajos por debajo de 1Ω. Esto se debe al hecho de que incluso una resistencia aparentemente pequeña bajo la influencia de una corriente lo suficientemente grande provocará la liberación de cantidades significativas (a veces peligrosas) de calor. Esto puede ocurrir en el caso de malas conexiones en cuadros de distribución y otros puntos de la instalación de la red. La medición con una precisión de mΩ le permitirá detectar puntos con mayor resistencia. También será necesario en el caso de la electrónica de precisión, donde pequeñas desviaciones de los parámetros nominales pueden conducir a la desafinación de los generadores, estabilizadores, amplificadores etc. Si el propósito del multímetro es trabajar con tales circuitos, vale la pena prestar atención a los dispositivos que ofrecen la posibilidad de medir cuatro puntos, los llamados el método Kelvin. Tradicionalmente, la resistencia se mide midiendo la caída de voltaje a través de un componente con una corriente conocida que fluye a través de él. Desafortunadamente, la resistencia de los cables en sí introduce un error que, al medir valores de resistencia pequeños (por ejemplo, centésimas de Ω), puede alcanzar incluso varias docenas por ciento. En tales casos, se utilizan dos pares de cables independientes: uno para la fuente de alimentación y el otro para la medición. Esto permite eliminar las caídas de voltaje causadas por la conducción imperfecta del cableado y estimar con mucha precisión el valor de la resistencia entre los puntos a los que se aplican las sondas.
Prueba de diodos y continuidad
Estas funciones generalmente se colocan en una configuración debido a su funcionamiento similar. La prueba de continuidad es una de las funciones básicas del multímetro y su funcionamiento es muy sencillo: si hay un conductor entre las sondas para completar el circuito, el medidor emite un pitido claro y agudo. La alarma acústica se utiliza porque las pruebas de continuidad se realizan a menudo en distancias relativamente largas (comprobación del cableado de la red, cableado del vehículo, etc.) y, por lo tanto, el operador no siempre estará cerca del multímetro cuando aplique la sonda.
La prueba de diodos, como su nombre indica, se utiliza para verificar el funcionamiento de los diodos semiconductores. Dichas pruebas son principalmente para fines de diagnóstico, lo que le permite localizar los componentes dañados. En el caso de diodos quemados y en cortocircuito en ambos sentidos (caída de tensión cercana a 0V independientemente de la polaridad), después de aplicar las sondas, se activará una alarma acústica; diodo en el que hay un espacio en el conector mostrará información sobre el circuito abierto.
Medición de capacitancia
Esta funcionalidad será relevante principalmente cuando se trabaje con componentes electrónicos y diagnósticos de circuitos. La medida de capacitancia permite comprobar si condensadores no han sido dañados o degradados. También será muy útil cuando se trabaje con componentes montados en superficie (SMD), porque los formatos más pequeños de estos componentes no están marcados con una impresión, y por lo tanto su identificación sin medición es prácticamente imposible. Debe tenerse en cuenta que la prueba de la capacitancia de un capacitor conectado al circuito estará sujeta a errores.
Medición de frecuencia
A veces, trabajar con electricidad y electrónica requiere verificar la frecuencia de una señal con una forma de onda regular (por ejemplo, onda sinusoidal). El estudio preciso de los cambios periódicos de voltaje requiere el uso osciloscopio, pero relativamente a menudo, una prueba inicial con un multímetro es suficiente para identificar la causa de la falla o verificar el funcionamiento del generador, inversor, etc. La medición de frecuencia no es la funcionalidad básica de los multímetros y está disponible en modelos seleccionados de dispositivos (generalmente de clase superior).
Medición de temperatura
Una función útil de muchos medidores universales es la medición de temperatura. Normalmente se realiza mediante un termopar incluido en el conjunto con el dispositivo. Tal prueba tiene un rango muy amplio (cientos de °C), dependiendo de la sonda utilizada, lo que permite monitorizar el funcionamiento de calentadores, calderas, motores, acumuladores, radiadores y muchos otros elementos para los que los parámetros térmicos son importantes.
¿Cómo elegir un multímetro digital?
Se puede suponer que los usuarios de multímetros se pueden dividir en tres grupos:
- especialistas que se ocupan del diseño, la fabricación y el mantenimiento de circuitos electrónicos;
- técnicos eléctricos profesionales que trabajan con circuitos de red y líneas eléctricas;
- y usuarios que requieren la funcionalidad básica de un multímetro, independientemente de si estamos hablando de fines profesionales (por ejemplo, taller eléctrico de automóviles) o fines privados (puesto de aficionado, reparaciones menores en el hogar).
Vale la pena señalar que los parámetros incluso de los multímetros más básicos son lo suficientemente amplios para cumplir con éxito los requisitos del tercer grupo. Aquí, la selección del dispositivo estará dictada por las preferencias personales (tamaño, tipo de pantalla, etc.) y, posiblemente, la durabilidad del dispositivo. Si el medidor se va a utilizar en condiciones ambientales difíciles (mucho polvo o humedad), será mejor elegir un dispositivo que ofrezca un alto grado de hermeticidad, al menos IP54, es decir, buena estanqueidad al polvo y resistencia a las salpicaduras de agua.
A la hora de elegir un multímetro para trabajar con electrónica, especialmente en la era de los sistemas semiconductores sensibles, lo mejor es centrarse en los rangos de medida más bajos: deben tener en cuenta valores del orden de µA, mV, mΩ. En cuanto a las otras posibilidades que ofrecen los multímetros: en la práctica, las medidas de capacitancia, temperatura y frecuencia no suelen realizarse, pero cuando surge la necesidad, la funcionalidad adecuada del multímetro resulta difícil de sobrestimar.
Para los electricistas, la característica más importante de un multímetro siempre debe ser su categorización de acuerdo con los estándares establecidos por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) . La categoría indica para qué trabajo está destinado el dispositivo. Está relacionado con una serie de características de construcción del medidor: su cableado, parámetros del conector, material, nivel de aislamiento. Para los multímetros, las clasificaciones más comunes son:
- CAT II (receptores monofásicos);
- CAT III (dispositivos y elementos de instalaciones trifásicas internas);
- CAT IV (conexiones a la red eléctrica monofásica y trifásica).
Después del número de categoría, el fabricante debe indicar el voltaje máximo de operación que puede estar presente en los circuitos probados con el multímetro (generalmente este valor es 300V, 600V o 1000V).
Al elegir un dispositivo, el futuro usuario debe considerar si la pantalla y el teclado retroiluminados pueden mejorar la comodidad de su trabajo; muchos fabricantes de multímetros ofrecen esa opción.
Funcionalidades adicionales
En el caso de aplicaciones profesionales, las funcionalidades adicionales de los multímetros resultan útiles. Estas van desde facilidades sencillas, como la función "hold" (visualización de la medida tras desconectar las sondas) o almacenamiento de valores medios, mínimos y máximos, hasta posibilidades más complejas. Estos últimos facilitan la inspección de instalaciones extensas, por ejemplo, permitiendo guardar una serie de mediciones en forma de registros. Además: los multímetros de clase superior están cada vez más equipados con módulos de comunicación Bluetooth y WiFi, lo que le permite operar los dispositivos usando un teléfono o tableta, así como enviar los datos recopilados a través de Internet y colocar en la nube o en un servidor dedicado.
Multímetros estacionarios (de mesa)
Una subcategoría de multímetros son los dispositivos estacionarios, es decir, medidores de laboratorio. Estos productos se caracterizan por visualización de medidas de alta resolución (a menudo diezmilésimas de una unidad básica), pantallas grandes, capacidad de alimentación de red y mayor frecuencia de muestreo. Además, ofrecen una funcionalidad más amplia en el campo del análisis de medidas digitales. A menudo, los fabricantes los equipan con capacidades adicionales, por ejemplo, con un generador de señales integrado. Cabe destacar que estos tipos de multímetros se fabrican pensando en aplicaciones profesionales, entre otros, en servicios autorizados o laboratorios de prototipos, por lo que se caracterizan por un precio relativamente alto.
Conjuntos
Los usuarios que buscan un multímetro para modernizar su taller o completar nuevas instalaciones de herramientas deben prestar atención a conjuntos de medición ofrecidos por muchos fabricantes de marca. Dichos conjuntos pueden consistir, por ejemplo, en un multímetro, una pinza amperimétrica y varios accesorios. A menudo se ofrecen con un estuche exclusivo que ayudará a proteger el cristal de la pantalla de rayones. En algunos casos, además del equipo básico (cables, sondas), los conjuntos contienen otros accesorios, pinzas cocodrilo de alta calidad, enchufes, termopares, adaptadores de pinzas, etc.
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