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Un multímetro (también conocido como volt-ohm-miliamperímetro , volt-ohmímetro o VOM ) es un instrumento de medición que puede medir múltiples propiedades eléctricas. Un multímetro típico puede medir voltaje , resistencia y corriente , en cuyo caso puede usarse como voltímetro , amperímetro y óhmetro . Algunos cuentan con la medición de propiedades adicionales como temperatura y capacitancia .
Los multímetros analógicos utilizan un microamperímetro con un puntero móvil para mostrar las lecturas. Los multímetros digitales (DMM) tienen pantallas numéricas y han hecho que los multímetros analógicos queden prácticamente obsoletos, ya que son más baratos, más precisos y físicamente más robustos que los multímetros analógicos. Los medidores generalmente incluyen sondas que conectan temporalmente el instrumento al dispositivo o circuito bajo prueba y ofrecen algunas características de seguridad intrínsecas para proteger al operador si el instrumento está conectado a altos voltajes que exceden sus capacidades de medición.
Los multímetros varían en tamaño, características y precio. Pueden ser dispositivos portátiles o instrumentos de mesa de alta precisión. Los multímetros baratos pueden costar menos de 10 dólares , mientras que los modelos de laboratorio con calibración certificada pueden costar más de 5.000 dólares .
Los multímetros se utilizan en operaciones de diagnóstico para verificar el correcto funcionamiento de un circuito o para probar componentes pasivos en busca de valores de tolerancia con sus especificaciones.
El primer uso documentado de la palabra "multímetro" que figura en el Diccionario de ingles Oxford data de 1907. [1]
El primer dispositivo de detección de corriente con puntero móvil fue el galvanómetro en 1820. Se utilizaron para medir la resistencia y el voltaje mediante un puente de Wheatstone y comparando la cantidad desconocida con un voltaje o resistencia de referencia. Si bien eran útiles en el laboratorio, los dispositivos eran muy lentos y poco prácticos en el campo. Estos galvanómetros eran voluminosos y delicados.
El movimiento del medidor D'Arsonval-Weston utiliza una bobina móvil que lleva un puntero y gira sobre pivotes o un ligamento de banda tensa. La bobina gira en un campo magnético permanente y está restringida por finos resortes en espiral que también sirven para transportar corriente hacia la bobina en movimiento. Proporciona una medición proporcional en lugar de solo detección, y la desviación es independiente de la orientación del medidor. En lugar de equilibrar un puente, los valores se podían leer directamente en la escala del instrumento, lo que hacía que la medición fuera rápida y sencilla.
El medidor básico de bobina móvil es adecuado sólo para mediciones de corriente continua, generalmente en el rango de 10 μA a 100 mA. Se adapta fácilmente para leer corrientes más pesadas mediante el uso de derivaciones (resistencias en paralelo con el movimiento básico) o para leer voltaje usando resistencias en serie conocidas como multiplicadores. Para leer corrientes o voltajes alternos, se necesita un rectificador. Uno de los primeros rectificadores adecuados fue el rectificador de óxido de cobre desarrollado y fabricado por Union Switch & Signal Company, Swissvale, Pensilvania, más tarde parte de Westinghouse Brake and Signal Company, desde 1927. [2]
La invención del primer multímetro se atribuye al ingeniero de la oficina de correos británica, Donald Macadie, quien no estaba satisfecho con la necesidad de llevar consigo muchos instrumentos separados necesarios para el mantenimiento de los circuitos de telecomunicaciones . [3] Macadie inventó un instrumento que podía medir amperios (amperios), voltios y ohmios , por lo que el medidor multifuncional se llamó avómetro . [4] El medidor constaba de un medidor de bobina móvil, resistencias de voltaje y precisión, e interruptores y enchufes para seleccionar el rango.
El primer avómetro tenía una sensibilidad de 60 Ω/V, tres rangos de corriente continua (12 mA, 1,2 A y 12 A), tres rangos de tensión continua (12, 120 y 600 V u opcionalmente 1200 V) y un sensor de 10 000 Ω. rango de resistencia. Una versión mejorada de 1927 aumentó esto a 13 rangos y movimiento de 166,6 Ω/V (6 mA). A partir de 1933 se ofreció una versión "universal" con rangos adicionales de corriente alterna y voltaje alterno y en 1936 el avómetro modelo 7 de doble sensibilidad ofrecía 500 y 100 Ω/V. [5] Entre mediados de la década de 1930 y la década de 1950, 1.000 Ω/V se convirtió en un estándar de sensibilidad de facto para trabajos de radio y esta cifra se citaba a menudo en las hojas de servicio. Sin embargo, algunos fabricantes como Simpson, Triplett y Weston, todos en EE. UU., produjeron VOM de 20.000 Ω/V antes de la Segunda Guerra Mundial y algunos de ellos se exportaron. Después de 1945-1946, 20.000 Ω/V se convirtió en el estándar esperado para la electrónica, pero algunos fabricantes ofrecieron instrumentos aún más sensibles. Para uso industrial y otros de "corriente pesada", se siguieron produciendo multímetros de baja sensibilidad y se consideraron más robustos que los tipos más sensibles.
La Automatic Coil Winder and Electrical Equipment Company (ACWEECO), fundada en 1923, se creó para fabricar el avómetro y una máquina bobinadora también diseñada y patentada por MacAdie. Aunque era accionista de ACWEECO, el Sr. MacAdie continuó trabajando para la Oficina de Correos hasta su jubilación en 1933. Su hijo, Hugh S. MacAdie, se unió a ACWEECO en 1927 y se convirtió en Director Técnico. [6] [7] [4] El primer AVO se puso a la venta en 1923 y muchas de sus características permanecieron casi inalteradas hasta el último Modelo 8.
Los medidores tipo reloj de bolsillo se usaban ampliamente en la década de 1920. La caja metálica normalmente estaba conectada a la conexión negativa, una disposición que provocaba numerosas descargas eléctricas. Las especificaciones técnicas de estos dispositivos a menudo eran toscas; por ejemplo, el que se ilustra tiene una resistencia de sólo 25 Ω/V, una escala no lineal y no tiene ajuste de cero en ambos rangos.
Se utilizaron voltímetros de tubo de vacío o voltímetros de válvula (VTVM, VVM) para mediciones de voltaje en circuitos electrónicos donde era necesaria una alta impedancia de entrada . El VTVM tenía una impedancia de entrada fija de típicamente 1 MΩ o más, generalmente mediante el uso de un circuito de entrada seguidor de cátodo y, por lo tanto, no cargó significativamente el circuito que se estaba probando. Los VTVM se utilizaron antes de la introducción de los voltímetros electrónicos de transistores analógicos de alta impedancia y de transistores de efecto de campo (FETVOM). Los medidores digitales modernos (DVM) y algunos medidores analógicos modernos también utilizan circuitos de entrada electrónicos para lograr una alta impedancia de entrada; sus rangos de voltaje son funcionalmente equivalentes a los VTVM. La impedancia de entrada de algunos DVM mal diseñados (especialmente algunos diseños iniciales) variaría en el transcurso de un ciclo de medición interna de muestreo y retención , lo que provocaría perturbaciones en algunos circuitos sensibles bajo prueba.
El primer multímetro digital fue fabricado en 1955 por Non Linear Systems. [8] [9]
Se afirma que el primer multímetro digital portátil fue desarrollado por Frank Bishop de Intron Electronics en 1977, [10] , que en ese momento presentó un avance importante para el servicio y la localización de fallas en el campo.
Cualquier medidor cargará el circuito bajo prueba hasta cierto punto. Por ejemplo, un multímetro que utiliza un movimiento de bobina móvil con una corriente de deflexión de escala completa de 50 microamperios (μA), la sensibilidad más alta comúnmente disponible, debe extraer al menos 50 μA del circuito bajo prueba para que el medidor alcance el extremo superior de su escala. Esto puede cargar un circuito de alta impedancia hasta el punto de afectar el circuito, dando así una lectura baja. La corriente de deflexión a escala completa también se puede expresar en términos de "ohmios por voltio" (Ω/V). La cifra de ohmios por voltio a menudo se denomina "sensibilidad" del instrumento. Así, un medidor con un movimiento de 50 μA tendrá una "sensibilidad" de 20.000 Ω/V. "Por voltio" se refiere al hecho de que la impedancia que presenta el medidor al circuito bajo prueba será de 20.000 Ω multiplicado por el voltaje de escala completa al que está configurado el medidor. Por ejemplo, si el medidor está configurado en un rango de escala completa de 300 V, la impedancia del medidor será de 6 MΩ. 20.000 Ω/V es la mejor (más alta) sensibilidad disponible para los multímetros analógicos típicos que carecen de amplificadores internos. Para los medidores que tienen amplificadores internos (VTVM, FETVM, etc.), la impedancia de entrada la fija el circuito amplificador.
En muchos multímetros se han incluido escalas adicionales, como decibelios , y funciones de medición como capacitancia , ganancia del transistor , frecuencia , ciclo de trabajo , retención de pantalla y continuidad, que hace sonar un timbre cuando la resistencia medida es pequeña. Si bien los multímetros pueden complementarse con equipos más especializados en el conjunto de herramientas de un técnico, algunos multímetros incluyen funciones adicionales para aplicaciones especializadas (temperatura con una sonda termopar , inductancia , conectividad a una computadora , valor medido hablado, etc.).
Los multímetros contemporáneos pueden medir muchos valores. Los más comunes son:
Además, algunos multímetros también miden:
Los multímetros digitales también pueden incluir circuitos para:
Se pueden conectar (o incluir) varios sensores a los multímetros para tomar medidas como:
Un multímetro analógico no amplificado combina un movimiento de medidor, resistencias de rango e interruptores; Los VTVM son medidores analógicos amplificados y contienen circuitos activos. Para el movimiento de un medidor analógico, el voltaje CC se mide con una resistencia en serie conectada entre el movimiento del medidor y el circuito bajo prueba. Un interruptor (generalmente giratorio) permite insertar una mayor resistencia en serie con el movimiento del medidor para leer voltajes más altos. El producto de la corriente de desviación básica del movimiento a escala completa y la suma de la resistencia en serie y la resistencia propia del movimiento da el voltaje a escala completa del rango. Como ejemplo, el movimiento de un medidor que requirió 1 mA para la deflexión de escala completa, con una resistencia interna de 500 Ω, tendría, en un rango de 10 V del multímetro, 9500 Ω de resistencia en serie. [11] Para rangos de corriente analógicos, las derivaciones de baja resistencia coincidentes se conectan en paralelo con el movimiento del medidor para desviar la mayor parte de la corriente alrededor de la bobina. Nuevamente, para el caso de un movimiento hipotético de 1 mA y 500 Ω en un rango de 1 A, la resistencia en derivación sería de poco más de 0,5 Ω.
Los instrumentos de bobina móvil sólo pueden responder al valor medio de la corriente que pasa a través de ellos. Para medir la corriente alterna, que cambia hacia arriba y hacia abajo repetidamente, se inserta un rectificador en el circuito de modo que cada semiciclo negativo se invierta; el resultado es un voltaje de CC variable y distinto de cero cuyo valor máximo será la mitad del voltaje de CA pico a pico, suponiendo una forma de onda simétrica. Dado que el valor promedio rectificado y el valor cuadrático medio (RMS) de una forma de onda son solo los mismos para una onda cuadrada, los circuitos de tipo rectificador simple solo se pueden calibrar para formas de onda sinusoidales. Otras formas de onda requieren un factor de calibración diferente para relacionar el RMS y el valor promedio. Este tipo de circuito suele tener un rango de frecuencia bastante limitado. Dado que los rectificadores prácticos tienen una caída de voltaje distinta de cero, la precisión y la sensibilidad son deficientes con valores bajos de voltaje de CA. [12]
Para medir la resistencia, los interruptores disponen de una pequeña batería dentro del instrumento para hacer pasar una corriente a través del dispositivo bajo prueba y la bobina del medidor. Dado que la corriente disponible depende del estado de carga de la batería, que cambia con el tiempo, un multímetro suele tener un ajuste de la escala de ohmios para ponerla a cero. En los circuitos habituales que se encuentran en los multímetros analógicos, la deflexión del medidor es inversamente proporcional a la resistencia, por lo que la escala completa será 0 Ω y una resistencia mayor corresponderá a deflexiones más pequeñas. La escala de ohmios está comprimida, por lo que la resolución es mejor con valores de resistencia más bajos.
Los instrumentos amplificados simplifican el diseño de las redes de resistencias en serie y en derivación. La resistencia interna de la bobina está desacoplada de la selección de las resistencias en serie y en derivación; la red en serie se convierte así en un divisor de tensión . Cuando se requieren mediciones de CA, el rectificador se puede colocar después de la etapa del amplificador, mejorando la precisión en el rango bajo.
El movimiento del medidor en un multímetro analógico con puntero móvil es prácticamente siempre un galvanómetro de bobina móvil del tipo d'Arsonval , que utiliza pivotes enjoyados o bandas tensas para sostener la bobina móvil. En un multímetro analógico básico, la corriente para desviar la bobina y el puntero se extrae del circuito que se está midiendo; Suele ser una ventaja minimizar la corriente extraída del circuito, lo que implica mecanismos delicados. La sensibilidad de un multímetro analógico se expresa en unidades de ohmios por voltio. Por ejemplo, un multímetro de muy bajo costo con una sensibilidad de 1000 Ω/V consumiría 1 mA de un circuito con deflexión de escala completa. [13] Los multímetros más caros (y mecánicamente más delicados) suelen tener sensibilidades de 20.000 ohmios por voltio y, a veces, más altas, siendo 50.000 ohmios por voltio (consumiendo 20 microamperios a escala completa) el límite superior para un dispositivo portátil de uso general. Multímetro analógico no amplificado.
Para evitar la carga del circuito medido por la corriente consumida por el movimiento del medidor, algunos multímetros analógicos utilizan un amplificador insertado entre el circuito medido y el movimiento del medidor. Si bien esto aumenta el costo y la complejidad del medidor, mediante el uso de tubos de vacío o transistores de efecto de campo la resistencia de entrada puede ser muy alta e independiente de la corriente requerida para operar la bobina de movimiento del medidor. Estos multímetros amplificados se denominan VTVM (voltímetros de tubo de vacío), [14] TVM (voltímetros de transistores), FET-VOM y nombres similares.
Los medidores analógicos son intuitivos cuando la tendencia de una medición era más importante que un valor exacto obtenido en un momento particular. Un cambio de ángulo o de proporción es más fácil de interpretar que un cambio en el valor de una lectura digital. Por esta razón, algunos multímetros digitales tienen además un gráfico de barras como segunda pantalla, generalmente con una frecuencia de muestreo más rápida que la utilizada para la lectura principal. Estos gráficos de barras con una velocidad de muestreo rápida tienen una respuesta superior que el puntero físico de los medidores analógicos, lo que deja obsoleta la tecnología más antigua. Con CC, CA que fluctúan rápidamente o una combinación de ambos, los medidores digitales avanzados pueden rastrear y mostrar las fluctuaciones mejor que los medidores analógicos y, al mismo tiempo, tienen la capacidad de separar y mostrar simultáneamente componentes de CC y CA. [15]
Debido a la ausencia de amplificación, los multímetros analógicos ordinarios suelen ser menos susceptibles a las interferencias de radiofrecuencia y, por lo tanto, siguen ocupando un lugar destacado en algunos campos, incluso en un mundo de multímetros electrónicos más precisos y flexibles. [dieciséis]
Los movimientos de los medidores analógicos son inherentemente más frágiles física y eléctricamente que los medidores digitales. Muchos multímetros analógicos cuentan con una posición de interruptor de rango marcada como "apagado" para proteger el movimiento del medidor durante el transporte, lo que coloca una baja resistencia en todo el movimiento del medidor, lo que resulta en un frenado dinámico . Los movimientos del medidor como componentes separados se pueden proteger de la misma manera conectando un cable de cortocircuito o puente entre los terminales cuando no esté en uso. Es posible que los medidores que cuentan con una derivación a través del devanado, como un amperímetro, no requieran mayor resistencia para detener los movimientos incontrolados de la aguja del medidor debido a la baja resistencia de la derivación.
Varios fabricantes siguen fabricando multímetros analógicos de alta calidad, incluidos Chauvin Arnoux (Francia), Gossen Metrawatt (Alemania) y Simpson and Triplett (EE. UU.). [ cita necesaria ]
Los instrumentos digitales, que necesariamente incorporan amplificadores, utilizan los mismos principios que los instrumentos analógicos para las lecturas de resistencia. Para mediciones de resistencia, generalmente se pasa una pequeña corriente constante a través del dispositivo bajo prueba y el multímetro digital lee la caída de voltaje resultante; esto elimina la compresión de escala que se encuentra en los medidores analógicos, pero requiere una fuente de corriente precisa. Un multímetro digital de rango automático puede ajustar automáticamente la red de escala para que los circuitos de medición utilicen la precisión total del convertidor A/D.
En un multímetro digital, la señal bajo prueba se convierte en voltaje y un amplificador con ganancia controlada electrónicamente acondiciona la señal. Un multímetro digital muestra la cantidad medida como un número, lo que elimina los errores de paralaje .
Los multímetros digitales modernos pueden tener una computadora integrada , que proporciona una gran cantidad de funciones convenientes. Las mejoras de medición disponibles incluyen:
Los medidores modernos pueden conectarse a una computadora personal mediante enlaces IrDA , conexiones RS-232 , USB o un bus de instrumentos como IEEE-488 . La interfaz permite que la computadora registre las mediciones a medida que se realizan. Algunos DMM pueden almacenar mediciones y cargarlas en una computadora. [22]
Un multímetro puede utilizar muchas puntas de prueba diferentes para conectarse al circuito o dispositivo bajo prueba. Las pinzas de cocodrilo , las pinzas de gancho retráctiles y las sondas puntiagudas son los tres tipos más comunes. Las sondas de pinza se utilizan para puntos de prueba muy cercanos, como por ejemplo dispositivos de montaje en superficie . Los conectores están conectados a cables flexibles y bien aislados que terminan con conectores apropiados para el medidor. Las sondas se conectan a medidores portátiles normalmente mediante conectores tipo banana cubiertos o empotrados , mientras que los medidores de mesa pueden usar conectores tipo banana o conectores BNC . En ocasiones también se han utilizado tapones de 2 mm y postes de unión , pero hoy en día se utilizan con menos frecuencia. De hecho, las clasificaciones de seguridad ahora requieren gatos tipo banana cubiertos.
Los conectores banana generalmente se colocan con una distancia de centro a centro estandarizada de 3 ⁄ 4 pulgadas (19 mm), para permitir que se conecten adaptadores o dispositivos estándar como multiplicadores de voltaje o sondas de termopar.
Las pinzas amperimétricas se sujetan alrededor de un conductor que transporta una corriente para medir sin la necesidad de conectar el medidor en serie con el circuito, ni hacer ningún contacto metálico. Los de medición de CA utilizan el principio del transformador; Los medidores de pinza para medir corriente pequeña o corriente continua requieren sensores más exóticos, como; Sistemas basados en efecto Hall que miden el campo magnético invariable para determinar la corriente.
Los medidores analógicos pueden medir voltaje y corriente usando energía del circuito de prueba, pero requieren una fuente de voltaje interna suplementaria para las pruebas de resistencia, mientras que los medidores electrónicos siempre requieren una fuente de alimentación interna para hacer funcionar sus circuitos internos. Los medidores portátiles utilizan baterías, mientras que los medidores de banco suelen utilizar la red eléctrica; cualquiera de las dos disposiciones permite que el medidor pruebe dispositivos. Las pruebas a menudo requieren que el componente bajo prueba esté aislado del circuito en el que está montado, ya que de lo contrario, las rutas de corriente parásita o de fuga pueden distorsionar las mediciones. En algunos casos, el voltaje del multímetro puede encender dispositivos activos, distorsionando una medición o, en casos extremos, incluso dañar un elemento del circuito que se está investigando.
La mayoría de los multímetros incluyen un fusible o dos fusibles, que a veces evitarán daños al multímetro debido a una sobrecarga de corriente en el rango de corriente más alto. (Para mayor seguridad, se encuentran disponibles cables de prueba con fusibles incorporados). Un error común al operar un multímetro es configurar el medidor para que mida resistencia o corriente y luego conectarlo directamente a una fuente de voltaje de baja impedancia. Los medidores sin fusibles a menudo se destruyen rápidamente debido a tales errores; Los medidores fusionados a menudo sobreviven. Los fusibles utilizados en los medidores deben transportar la corriente de medición máxima del instrumento, pero están destinados a desconectarse si un error del operador expone el medidor a una falla de baja impedancia. No eran infrecuentes los medidores con fusibles inadecuados o inseguros; Esta situación ha llevado a la creación de las categorías IEC61010 para calificar la seguridad y robustez de los medidores.
Los medidores digitales se clasifican en cuatro categorías según su aplicación prevista, según lo establecido por IEC 61010-1 [23] y respaldado por grupos de estándares nacionales y regionales como el estándar CEN EN61010. [24]
La clasificación de cada categoría también especifica voltajes transitorios seguros máximos para rangos de medición seleccionados en el medidor. [25] [26] Los medidores clasificados por categoría también cuentan con protecciones contra fallas por sobrecorriente. [27] En medidores que permiten la interfaz con computadoras, se puede usar aislamiento óptico para proteger el equipo conectado contra el alto voltaje en el circuito medido.
Los multímetros de buena calidad diseñados para cumplir con los estándares de Categoría II y superiores incluyen fusibles cerámicos de alta capacidad de ruptura (HRC) que generalmente tienen una capacidad de más de 20 A; Es mucho menos probable que fallen explosivamente que las mechas de vidrio más comunes. También incluirán protección MOV ( varistor de óxido metálico ) contra sobretensión de alta energía y protección contra sobrecorriente del circuito en forma de Polyswitch . [ cita necesaria ]
Los medidores destinados a pruebas en ubicaciones peligrosas o para uso en circuitos de voladuras pueden requerir el uso de una batería especificada por el fabricante para mantener su clasificación de seguridad. [ cita necesaria ]
La resolución de un multímetro es la parte más pequeña de la escala que se puede mostrar y que depende de la escala. En algunos multímetros digitales se puede configurar, y las mediciones de mayor resolución tardan más en completarse. Por ejemplo, un multímetro que tiene una resolución de 1 mV en una escala de 10 V puede mostrar cambios en las mediciones en incrementos de 1 mV. La precisión absoluta es el error de la medición en comparación con una medición perfecta. La precisión relativa es el error de la medición en comparación con el dispositivo utilizado para calibrar el multímetro. La mayoría de las hojas de datos de los multímetros proporcionan una precisión relativa. Para calcular la precisión absoluta a partir de la precisión relativa de un multímetro, sume la precisión absoluta del dispositivo utilizado para calibrar el multímetro a la precisión relativa del multímetro. [28]
La resolución de un multímetro a menudo se especifica en la cantidad de dígitos decimales resueltos y mostrados. Si el dígito más significativo no puede tomar todos los valores del 0 al 9, por lo general y de manera confusa se le denomina dígito fraccionario. Por ejemplo, se dice que un multímetro que puede leer hasta 19999 (más un punto decimal incorporado) marca 4+1 ⁄ 2 dígitos. Por convención, si el dígito más significativo puede ser 0 o 1, se denomina medio dígito; si puede tomar valores más altos sin llegar a 9 (a menudo 3 o 5), se le puede llamar tres cuartos de dígito. un 5+Un multímetro de 1 ⁄ 2 dígitos mostraría un "medio dígito" que solo podría mostrar 0 o 1, seguido de cinco dígitos que tomarían todos los valores del 0 al 9. [29] Un medidor de este tipo podría mostrar valores positivos o negativos del 0 al 199999. un 3+El medidor de 3 ⁄ 4 dígitos puede mostrar una cantidad de 0 a 3999 o 5999, según el fabricante. Si bien la resolución de una pantalla digital puede ampliarse fácilmente, los dígitos adicionales no tienen ningún valor si no van acompañados de cuidado en el diseño y calibración de las partes analógicas del multímetro. Las mediciones significativas (es decir, de alta precisión) requieren una buena comprensión de las especificaciones del instrumento, un buen control de las condiciones de medición y la trazabilidad de la calibración del instrumento. Sin embargo, incluso si su resolución supera la precisión , un medidor puede resultar útil para comparar mediciones. Por ejemplo, un medidor que marca 5+1 ⁄ 2 dígitos estables pueden indicar que una resistencia nominal de 100 kΩ es aproximadamente 7 Ω mayor que otra, aunque el error de cada medición es del 0,2% de la lectura más el 0,05% del valor de escala completa. Especificar "recuentos de visualización" es otra forma de especificar la resolución. Los conteos en pantalla dan el número más grande, o el número más grande más uno (para incluir la visualización de todos los ceros) que la pantalla del multímetro puede mostrar, ignorando el separador decimal . Por ejemplo, un 5+El multímetro de 1 ⁄ 2 dígitos también se puede especificar como un multímetro con un recuento de pantalla de 199999 o un multímetro con un recuento de pantalla de 200000. A menudo, el recuento mostrado se denomina simplemente "recuento" en las especificaciones del multímetro. La precisión de un multímetro digital se puede expresar en forma de dos términos, como "±1% de la lectura +2 cuentas", lo que refleja las diferentes fuentes de error en el instrumento. [30]
Los medidores analógicos son diseños más antiguos, pero a pesar de haber sido superados técnicamente por los medidores digitales con gráficos de barras, aún pueden ser los preferidos [ ¿ según quién? ] por ingenieros [ ¿cuáles? ] y solucionadores de problemas. [ ¿ investigacion original? ] Una de las razones dadas es que los medidores analógicos son más sensibles (o responden) a los cambios en el circuito que se está midiendo. [ cita necesaria ] Un multímetro digital toma muestras de la cantidad que se mide a lo largo del tiempo y luego la muestra. Los multímetros analógicos leen continuamente el valor de prueba. Si hay cambios leves en las lecturas, la aguja de un multímetro analógico intentará rastrearlo, en lugar de que el medidor digital tenga que esperar hasta la siguiente muestra, lo que genera retrasos entre cada lectura discontinua (además, el medidor digital puede requerir un tiempo de estabilización adicional). converger en el valor). El valor de la pantalla digital, a diferencia de una pantalla analógica, es subjetivamente más difícil de leer. Esta característica de seguimiento continuo resulta importante cuando se prueban condensadores o bobinas, por ejemplo. Un condensador que funcione correctamente debe permitir que la corriente fluya cuando se aplica voltaje, luego la corriente disminuye lentamente hasta cero y esta "firma" es fácil de ver en un multímetro analógico pero no en un multímetro digital. Esto es similar al probar una bobina, excepto que la corriente comienza baja y aumenta. Las mediciones de resistencia en un medidor analógico, en particular, pueden ser de baja precisión debido al típico circuito de medición de resistencia que comprime mucho la escala en los valores de resistencia más altos. Los medidores analógicos económicos pueden tener una sola escala de resistencia, lo que restringe seriamente el rango de mediciones precisas. Normalmente, un medidor analógico tendrá un panel de ajuste para establecer la calibración de cero ohmios del medidor, para compensar la variación de voltaje de la batería del medidor y la resistencia de los cables de prueba del medidor.
Los multímetros digitales generalmente toman medidas con una precisión superior a sus homólogos analógicos. Los multímetros analógicos estándar miden con una precisión típica de ±3%, [31] aunque se fabrican instrumentos de mayor precisión. Los multímetros digitales portátiles estándar están especificados para tener una precisión típica de ±0,5% en los rangos de voltaje de CC. Los multímetros de mesa convencionales están disponibles con una precisión especificada superior a ±0,01%. Los instrumentos de laboratorio pueden tener precisiones de unas pocas partes por millón . [32]
Las cifras de precisión deben interpretarse con cuidado. La precisión de un instrumento analógico generalmente se refiere a la desviación de escala completa; una medición de 30 V en la escala de 100 V de un medidor de 3% está sujeta a un error de 3 V, 10% de la lectura. Los medidores digitales generalmente especifican la precisión como un porcentaje de la lectura más un porcentaje del valor de escala completa, a veces expresado en conteos en lugar de en términos porcentuales.
La precisión citada se especifica como la del rango inferior de milivoltios (mV) de CC y se conoce como cifra de "precisión básica de voltios de CC". Los rangos más altos de voltaje CC, corriente, resistencia, CA y otros rangos generalmente tendrán una precisión menor que la cifra básica de voltios CC. Las mediciones de CA sólo cumplen con la precisión especificada dentro de un rango específico de frecuencias .
Los fabricantes pueden proporcionar servicios de calibración para que se puedan comprar medidores nuevos con un certificado de calibración que indique que el medidor se ha ajustado a estándares trazables, por ejemplo, al Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE. UU. u otra organización nacional de estándares .
El equipo de prueba tiende a descalibrarse con el tiempo y no se puede confiar indefinidamente en la precisión especificada. Para equipos más caros, los fabricantes y terceros brindan servicios de calibración para que los equipos más antiguos puedan recalibrarse y certificarse. El coste de dichos servicios es desproporcionado para equipos económicos; sin embargo, no se requiere una precisión extrema para la mayoría de las pruebas de rutina. Los multímetros utilizados para mediciones críticas pueden ser parte de un programa de metrología para asegurar la calibración.
Se puede suponer que un multímetro tiene una "respuesta promedio" a las formas de onda de CA, a menos que se indique que es del tipo "verdadero RMS". Un multímetro de respuesta promedio solo alcanzará su precisión especificada en voltios y amperios de CA para formas de onda puramente sinusoidales. Por otro lado, un multímetro con respuesta True RMS cumplirá con su precisión especificada en voltios y corriente CA con cualquier tipo de forma de onda hasta un factor de cresta específico ; A veces se afirma que el rendimiento RMS es para medidores que reportan lecturas RMS precisas solo en ciertas frecuencias (generalmente bajas) y con ciertas formas de onda (esencialmente, siempre ondas sinusoidales).
El voltaje CA y la precisión de la corriente de un medidor pueden tener diferentes especificaciones en diferentes frecuencias.
Cuando se utiliza para medir voltaje, la impedancia de entrada del multímetro debe ser muy alta en comparación con la impedancia del circuito que se está midiendo; de lo contrario, el funcionamiento del circuito puede verse afectado y la lectura será inexacta. Los medidores con amplificadores electrónicos (todos los multímetros digitales y algunos medidores analógicos) tienen una impedancia de entrada fija que es lo suficientemente alta como para no perturbar la mayoría de los circuitos. Suele ser uno o diez megaohmios ; La estandarización de la resistencia de entrada permite el uso de sondas externas de alta resistencia que forman un divisor de voltaje con la resistencia de entrada para extender el rango de voltaje hasta decenas de miles de voltios. Los multímetros de alta gama generalmente proporcionan una impedancia de entrada superior a 10 GΩ para rangos menores o iguales a 10 V. Algunos multímetros de alta gama proporcionan >10 Gigaohmios de impedancia para rangos superiores a 10 V. [28] La mayoría de los multímetros analógicos del sector móvil -El tipo de puntero no tiene búfer y extrae corriente del circuito bajo prueba para desviar el puntero del medidor. La impedancia del medidor varía según la sensibilidad básica del movimiento del medidor y el rango seleccionado. Por ejemplo, un medidor con una sensibilidad típica de 20.000 Ω/V tendrá una resistencia de entrada de 2 MΩ en el rango de 100 V (100 V × 20.000 Ω/V = 2.000.000 Ω). En cada rango, al voltaje de escala completa del rango, la corriente completa requerida para desviar el movimiento del medidor se toma del circuito bajo prueba. Los movimientos del medidor de menor sensibilidad son aceptables para pruebas en circuitos donde las impedancias de la fuente son bajas en comparación con la impedancia del medidor, por ejemplo, circuitos de potencia; Estos medidores son más resistentes mecánicamente. Algunas mediciones en circuitos de señal requieren movimientos de mayor sensibilidad para no cargar el circuito bajo prueba con la impedancia del medidor. [33] [34]
La sensibilidad no debe confundirse con la resolución de un medidor, que se define como el cambio de señal más bajo (voltaje, corriente, resistencia, etc.) que puede cambiar la lectura observada. [34]
Para los multímetros digitales de uso general, el rango de voltaje más bajo suele ser de varios cientos de milivoltios de CA o CC, pero el rango de corriente más bajo puede ser de varios cientos de microamperios, aunque hay disponibles instrumentos con mayor sensibilidad a la corriente. Los multímetros diseñados para uso "eléctrico" (de red) en lugar de uso general de ingeniería electrónica normalmente prescindirán de los rangos de corriente de microamperios. La medición de baja resistencia requiere restar la resistencia del cable (medida tocando las puntas de prueba) para obtener la mejor precisión. Esto se puede hacer con la función "delta", "cero" o "nula" de muchos multímetros digitales. La presión de contacto con el dispositivo bajo prueba y la limpieza de las superficies pueden afectar las mediciones de resistencias muy bajas. Algunos medidores ofrecen una prueba de cuatro cables donde dos sondas suministran el voltaje de la fuente y las otras toman medidas. El uso de una impedancia muy alta permite una caída de voltaje muy baja en las sondas y se ignora la resistencia de las sondas fuente, lo que da como resultado resultados muy precisos. El extremo superior de los rangos de medición del multímetro varía considerablemente; Las mediciones de más de 600 voltios, 10 amperios o 100 megaohmios pueden requerir un instrumento de prueba especializado.
Cada amperímetro en línea conectado en serie, incluido un multímetro en un rango de corriente, tiene una resistencia determinada. La mayoría de los multímetros miden inherentemente el voltaje y pasan una corriente para medirla a través de una resistencia en derivación , midiendo el voltaje desarrollado a través de ella. La caída de voltaje se conoce como voltaje de carga y se especifica en voltios por amperio. El valor puede cambiar dependiendo del rango que establezca el medidor, ya que diferentes rangos suelen utilizar diferentes resistencias de derivación. [35] El voltaje de carga puede ser significativo en áreas de circuitos de muy bajo voltaje. Para comprobar su efecto sobre la precisión y el funcionamiento del circuito externo, el medidor se puede cambiar a diferentes rangos; la lectura actual debe ser la misma y la operación del circuito no debe verse afectada si el voltaje de carga no es un problema. Si este voltaje es significativo, se puede reducir (reduciendo también la exactitud y precisión inherentes de la medición) utilizando un rango de corriente más alto.
Dado que el sistema indicador básico de un medidor analógico o digital responde únicamente a CC, un multímetro incluye un circuito de conversión de CA a CC para realizar mediciones de corriente alterna. Los medidores básicos utilizan un circuito rectificador para medir el valor absoluto promedio o pico del voltaje, pero están calibrados para mostrar el valor cuadrático medio (RMS) calculado para una forma de onda sinusoidal ; esto dará lecturas correctas para la corriente alterna utilizada en la distribución de energía. Las guías de usuario de algunos de estos medidores brindan factores de corrección para algunas formas de onda simples no sinusoidales , para permitir calcular el valor equivalente correcto de la raíz cuadrática media (RMS). Los multímetros más caros incluyen un convertidor de CA a CC que mide el verdadero valor RMS de la forma de onda dentro de ciertos límites; El manual del usuario del medidor puede indicar los límites del factor de cresta y la frecuencia para los cuales la calibración del medidor es válida. La detección RMS es necesaria para mediciones en formas de onda periódicas no sinusoidales , como las que se encuentran en señales de audio y unidades de frecuencia variable .
Un multímetro digital electrónico de uso general de calidad generalmente se considera adecuado para mediciones en niveles de señal superiores a 1 mV o 1 μA, o inferiores a aproximadamente 100 MΩ; Estos valores están lejos de los límites teóricos de sensibilidad y son de considerable interés en algunas situaciones de diseño de circuitos. Otros instrumentos, esencialmente similares, pero con mayor sensibilidad, se utilizan para mediciones precisas de cantidades muy pequeñas o muy grandes. Estos incluyen nanovoltímetros, electrómetros (para corrientes muy bajas y voltajes con una resistencia de fuente muy alta, como 1 TΩ) y picoamperímetros . Los accesorios para multímetros más típicos también permiten algunas de estas mediciones. Estas mediciones están limitadas por la tecnología disponible y, en última instancia, por el ruido térmico inherente .
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