¿Qué es un Voltímetro?
Un voltímetro es un dispositivo utilizado para medir la tensión eléctrica entre dos puntos específicos. Los voltímetros se pueden clasificar en voltímetros digitales y voltímetros analógicos.
Los voltímetros digitales utilizan un convertidor analógico a digital (A/D) para convertir la tensión de entrada en un valor digital y mostrarlo de forma numérica en una pantalla. Estos voltímetros permiten realizar mediciones precisas y ofrecen una mayor exactitud en los resultados.
Los voltímetros analógicos, por otro lado, se basan en una combinación de un amperímetro y un divisor de tensión. La tensión se puede determinar aproximadamente según la posición de la aguja en la escala del medidor. Los voltímetros analógicos requieren una calibración adecuada para obtener mediciones precisas.
Cuando se trata de voltímetros de corriente alterna, suelen utilizar un circuito rectificador para convertir la corriente alterna en corriente continua antes de medir y mostrar la tensión. Sin embargo, la medición de formas de onda no sinusoidales puede tener una menor precisión en comparación con las ondas sinusoidales.
Usos de los Voltímetros
Los voltímetros encuentran una amplia variedad de aplicaciones en diferentes campos. Se utilizan para ajuste e inspección en líneas de producción, supervisión del estado de funcionamiento de equipos diversos, y medición de temperatura y humedad en combinación con sensores.
Cada modelo de voltímetro tiene un rango de tensión de medición específico, por lo que es importante seleccionar el modelo adecuado según el uso previsto. La impedancia de entrada del voltímetro puede afectar el funcionamiento del circuito y dar lugar a errores de medición, por lo que es necesario prestar atención a este aspecto, especialmente dependiendo del objeto de medición.
Es fundamental aclarar los requisitos de rendimiento necesarios para el voltímetro y seleccionar uno que cumpla con dichos requisitos. En casos en los que se requiere una medición precisa, puede ser apropiado elegir un voltímetro con una precisión de medición un orden de magnitud superior al requerido. Esto garantizará resultados más precisos y confiables en las mediciones.
Principio de los Voltímetros
A continuación se describen los principios de funcionamiento de los voltímetros digitales y analógicos.
1. Voltímetro Digital
Los voltímetros digitales están compuestos por un convertidor de entrada, un convertidor analógico a digital (A/D) y una unidad de visualización. El convertidor de entrada está formado por un amplificador y un divisor de tensión, y su función es ajustar la tensión que se va a medir entre dos puntos para que esté dentro del rango de entrada del convertidor A/D.
El amplificador del convertidor de entrada amplifica la tensión medida cuando es baja, mientras que el divisor de tensión la divide cuando es alta. De esta manera, se asegura que la tensión medida se encuentre dentro del rango óptimo de entrada del convertidor A/D, lo que permite una conversión precisa en un valor digital.
El valor digital convertido por el convertidor A/D se muestra en la pantalla del voltímetro como un valor de tensión, teniendo en cuenta los efectos del amplificador y del divisor de tensión.
Además, la impedancia de entrada del convertidor de entrada se puede ajustar a un valor relativamente alto. Esto minimiza el impacto sobre el circuito al que se conecta el voltímetro y permite una medición precisa de la tensión.
2. Voltímetros Analógicos
Los voltímetros analógicos están compuestos por un amperímetro y un divisor de tensión. Cuando la sonda del voltímetro se conecta a dos puntos en el lugar deseado para medir la tensión, la corriente resultante de dividir la tensión entre esos dos puntos por la suma de la resistencia del divisor de tensión y la resistencia interna del amperímetro fluye hacia el amperímetro. La aguja del medidor se mueve en respuesta al valor de la corriente, que representa el valor de la tensión obtenido al multiplicar la corriente por la suma de la resistencia del divisor de tensión y la resistencia interna del amperímetro.
La lectura visual de la aguja del medidor en los voltímetros analógicos es precisa solo hasta aproximadamente el 1% de la escala total. Esto es menos preciso en comparación con los voltímetros digitales, que pueden medir con un error del 0,1% o menos. Los amperímetros utilizados en los voltímetros analógicos suelen ser del tipo de bobina móvil que utiliza imanes permanentes, aunque en algunas aplicaciones también se emplea el tipo de tira móvil que utiliza electroimanes. El tipo de banda de hierro móvil tiene la ventaja de poder medir el valor eficaz de la corriente alterna sin necesidad de un circuito rectificador.
¿Cómo Utilizar los Voltímetros?
Los voltímetros pueden conectarse en paralelo al circuito bajo prueba para medir la tensión. Cuando se mide tensión continua, la sonda del terminal Hi se aplica al lado de alto potencial y la sonda del terminal Lo al lado de bajo potencial, de modo que la tensión en el terminal Hi se muestra con referencia al potencial en el terminal Lo. Con los voltímetros analógicos de CC, si se conecta el lado de bajo potencial al terminal Hi y el lado de alto potencial al terminal Lo, el medidor puede ir en dirección opuesta y averiarse, por lo que hay que tener mucho cuidado.
En cambio, en la medición de tensión alterna, tanto los voltímetros digitales como los analógicos convierten la tensión en tensión continua a través de un circuito rectificador, por lo que no es necesario estar pendiente de los terminales Hi y Lo. Los voltímetros analógicos también requieren atención cuando se miden tensiones elevadas. Si se aplica una tensión superior al rango de medición, no sólo se desviará la aguja del medidor, sino que el propio medidor puede quemarse debido al gran flujo de corriente.
Si no se conoce el valor de tensión del circuito bajo prueba, mida en el rango de tensión máxima para determinar el rango de medición adecuado y, a continuación, cambie a ese rango de medición para realizar una nueva medición. Los voltímetros digitales están diseñados para soportar altas tensiones en el convertidor de entrada y están equipados con una función de auto-rango que establece automáticamente el rango apropiado, de modo que el procedimiento de comprobación como con los voltímetros analógicos no es necesario a menos que la tensión a medir supere el valor nominal máximo del voltímetro.