¿Qué es un Multímetro Digital?
Los multímetros digitales son ampliamente utilizados para la medición de características eléctricas básicas, como voltaje continuo, voltaje alterno, corriente continua y resistencia. Estos dispositivos reciben su nombre debido a que poseen diversas funciones de medición y pantallas numéricas que muestran de tres a ocho dígitos, a diferencia de los voltímetros, amperímetros y medidores de resistencia convencionales que emplean pantallas analógicas con una aguja indicadora. Además de estas funciones básicas, algunos modelos de multímetros digitales también ofrecen mediciones extendidas, como capacitancia electrostática, frecuencia de corriente alterna y temperatura.
Adicionalmente, se encuentran disponibles en el mercado modelos compactos y livianos conocidos como comprobadores digitales, que resultan adecuados para su utilización en obras. Estos dispositivos suelen mostrar aproximadamente cuatro dígitos en su pantalla y poseen una precisión de medición de alrededor del 0,05-0,1% para voltajes continuos y del 0,5-1% para voltajes alternos. Aunque su precisión puede no ser suficiente para llevar a cabo mediciones precisas en entornos de laboratorio, son de fácil manejo y resultan prácticos en aplicaciones al aire libre. También existen modelos resistentes diseñados específicamente para soportar caídas.
Usos de los Multímetros Digitales
Los multímetros digitales se utilizan en diversas situaciones, como mediciones en laboratorios, ajuste eléctrico de productos en líneas de producción de fábricas e inspecciones de construcción y mantenimiento de equipos eléctricos.
A menudo están integrados en equipos receptores de energía y paneles de control de energía. En estos casos, además de parámetros básicos como la corriente, la tensión y la resistencia, algunos llevan incorporadas funciones para medir la capacitancia, la frecuencia y la temperatura.
Además de las aplicaciones especializadas descritas anteriormente, también existen versiones económicas para su uso en la construcción electrónica doméstica general.
Principios de los Multímetros Digitales
El núcleo de un multímetro digital consiste en un convertidor A/D de alta precisión/alta resolución y un procesador que calcula los valores de medida basándose en la salida digital.
1. Medida de Tensión Continua
La tensión entre las dos sondas se convierte en una tensión dentro del rango dinámico a través de un amplificador o atenuador que amplifica (para tensiones bajas) o atenúa (para tensiones altas) la tensión de entrada al convertidor A/D, que emite un valor digital correspondiente a la tensión de entrada, que luego es utilizado por el procesador para calcular el valor medido. El procesador calcula la tensión entre las sondas basándose en el valor digital, la ganancia del amplificador y la atenuación del atenuador, y muestra el valor de la tensión continua en la unidad de visualización.
2. Medición de la Tensión Alterna
La tensión alterna se convierte en tensión continua a través de un circuito rectificador y, a continuación, se introduce en un convertidor A/D, donde se procesa del mismo modo que la tensión continua y el valor de la tensión alterna se muestra en la unidad de visualización.
3. Medición de la Resistencia
Se aplica una corriente constante a la resistencia que se desea medir a través de dos sondas procedentes de la fuente de alimentación de corriente constante incorporada en el multímetro digital. La tensión continua que aparece en ambos extremos de las sondas se introduce en el convertidor A/D para medir la tensión en ambos extremos de la resistencia a medir. A partir de este valor de tensión y del valor de corriente de la fuente de alimentación de corriente constante, el procesador calcula el valor de resistencia de la resistencia a medir.
4. Medida de Corriente
Para medir la corriente continua, la tensión en ambos extremos de la microrresistencia generada por la corriente a medir que fluye a través de la microrresistencia en el multímetro digital se introduce en un convertidor A/D. El procesador calcula el valor de la corriente a partir de este valor de tensión y del valor de corriente de la fuente de alimentación de corriente constante. El procesador calcula el valor de la corriente a partir del valor de salida del convertidor A/D y muestra el valor de la corriente en la unidad de visualización. Para la corriente alterna, la tensión alterna en ambos extremos de la microrresistencia se convierte en tensión continua mediante un circuito rectificador y se introduce en el convertidor A/D.
5. Convertidor A/D
El convertidor A/D de un multímetro digital requiere una precisión muy alta (alta resolución), por ejemplo 24 bits o más para una pantalla de siete dígitos, por lo que generalmente se utiliza un tipo integral doble. Por lo tanto, el tiempo necesario para la conversión es relativamente largo, y lo mejor que se puede conseguir son varias mediciones por segundo. Sin embargo, es posible acortar el tiempo de medición reduciendo el número de dígitos visualizados y reduciendo el tiempo de conversión del convertidor A/D.
¿Cómo Utilizar un Multímetro Digital?
El multímetro digital puede utilizarse para los siguientes fines:
1. Medir la Tensión y la Corriente
Con el multímetro digital, conecte el sistema a medir entre los dos terminales de entrada Hi y Lo. Cuando mida tensión continua, conecte el terminal Hi al lado de alta tensión y el terminal Lo al lado de tensión constante, y la tensión del lado del terminal Hi se visualizará con referencia al potencial del lado del terminal Lo. Cuando se mide corriente continua, si la corriente a medir entra por el terminal Hi y sale por el terminal Lo, el valor de la corriente se muestra como positivo, y en la dirección opuesta como negativo. No es necesario tener en cuenta la polaridad cuando se mide tensión alterna, corriente o resistencia.
2. Ajuste del Rango de Medida
Si la tensión o la corriente se encuentran dentro del valor nominal máximo de entrada, la función AutoRange cambia automáticamente al rango óptimo, por lo que en el uso general no es necesario buscar el rango óptimo.
3. Influencia en el Circuito Bajo Prueba
La conexión de un multímetro digital puede afectar al sistema bajo medición y causar fluctuaciones en los valores medidos. Por ejemplo, si se conecta un multímetro digital a un circuito con una impedancia muy alta, como cuando se mide la tensión de salida de un sensor óptico en un entorno oscuro, su impedancia interna puede cargar el sistema de medición, dando como resultado un valor inferior a la tensión de salida original.
Del mismo modo, al medir la corriente de un circuito con baja impedancia, la diminuta resistencia para la detección de tensión en el multímetro digital puede provocar errores no despreciables en el circuito que se está midiendo. Por lo tanto, debe tenerse en cuenta la influencia del multímetro digital en el circuito bajo medición antes de decidir si utilizar o no el multímetro digital.
4. Medición de Baja Resistencia
Existen multímetros digitales que ofrecen la función de medición de resistencia con 4 terminales. Esta configuración implica el uso de una fuente de corriente constante en un par de terminales y un voltímetro en el otro par de terminales. Para medir la resistencia, se conecta la fuente de corriente constante a ambos extremos de la resistencia bajo prueba, aplicando así una corriente constante.
El voltímetro mide la tensión en ambos extremos de la resistencia al insertar una sonda en los terminales de corriente constante, en un punto cercano a la resistencia. La resistencia se calcula utilizando la tensión medida y el valor de la corriente constante aplicada. Este método permite una medición precisa de resistencias bajas, ya que la resistencia de contacto en los terminales de corriente constante no afecta al valor de la tensión medida y la resistencia de contacto de la sonda del voltímetro es insignificante en comparación con la resistencia interna de 10 MΩ del voltímetro.