Multímetro

Un multímetro, també denominat polímetro^[1] (o tester en anglés), és un instrument elèctric portàtil capaç de medir directament magnituts elèctriques actives, com corrents i potencials (tensions), o passives, com resistències, capacitats i unes atres.

Les mides poden realisar-se para corrent contínua o alterna i en varis màrgens de mida cada una. Els hi ha analògics i posteriorment s'han introduït els digitals la funció de les quals és la mateixa, en alguna variant afegida.

Història

El multímetro té un antecedent, denominat AVO, que va ajudar a elaborar els multímetros actuals tant digitals com a analògics. La seua invenció va vindre de la mà de Donald Macadie, un ingenier de la British Post Office, a qui se li va ocórrer l'idea d'unificar tres aparats en un, l'amperímetro, el voltímetro i el óhmetro (d'ahí ve el seu nom, Multímetro AVO), que va facilitar el treball a totes les persones que estudiaven qualsevol àmbit de l'electrònica.

Despuix de la seua creació únicament quedava vendre el proyecte a una empresa, el nom de la qual era Automatic Coil Winder and Electrical Equipment Company (ACWEECO, va ser fundada provablement en 1923),^[2] eixint a la venda el mateix any. Este multímetro es va crear inicialment per a analisar circuits en corrent contínua i posteriorment es varen introduir les mides de corrent alterna. A pesar d'això moltes de les seues característiques s'han vist inalteradas fins al seu últim model, denominat Model 8 i presentat en 1951. Els models M7 i M8 incloïen ademés medides de capacitat i potència. L'empresa ACWEECO va canviar el seu nom pel de AVO Limited, que va continuar fabricant instruments en la marca AVO. La companyia va passar per diferents entitats i actualment es diu Megger Group Limited. En les dos fotografies que acompanyen al text es poden apreciar els models de AVO 7 i 8.

Fonament teòric

Introducció

És un aparat molt versàtil, que es basa en l'utilisació d'un instrument de mida, un galvanómetro molt sensible que s'ampra per a totes les determinacions. Per a poder medir cada una de les magnituts elèctriques, el galvanómetro es deu completar en un determinat circuit elèctric que dependrà també de dos característiques del galvanómetro: la resistència interna (R) i l'inversa de la sensibilitat. Esta última és l'intensitat que, aplicada directament als borns del galvanómetro, fa que l'agulla aplegue al fondo d'escala.

Ademés del galvanómetro, el polímetro consta dels següents elements: L'escala múltiple per la que es desplaça una sola agulla, permet llegir els valors de les diferents magnituts en els distints màrgens de mida. Un commutador permet canviar la funció del polímetro per a que actue com a medidor en totes les seues versions i màrgens de mida. La missió del commutador és seleccionar en cada cas el circuit intern que cal associar a l'instrument de mida per a realisar cada medició. Dos o més bornas elèctriques permeten conectar el polímetro als circuits o components exteriors els valors dels quals es pretenen medir. Les bornas d'accés solen tindre colors per a facilitar que les conexions exteriors es realisen de forma correcta.

Quan es medix en corrent contínua, sol ser de color roig la de major potencial ( o potencial + ) i de color negre la de menor potencial ( o potencial -). La part esquerra de la figura (Esquema 1) és l'utilisada per a medir en corrent contínua i es pot observar dita polaridad. La part dreta de la figura és l'utilisada per a medir en corrent alterna, la diferència bàsica de la qual és que conté un pont de diodos per a rectificar la corrent i poder finalment medir en el galvanómetro.

El polímetro està dotat d'una pila interna per a poder medir les magnituts passives. També posseïx un ajust de zero, necessari per a la mida de resistències.

A continuació es descriuen els circuits bàsics d'us del polímetro, a on la ralla horisontal colocada sobre algunes variables, com a resistències o l'intensitat de corrent, indica que s'està usant la part esquerra de la figura (Esquema 1). Ademés, els raonaments que es realisen sobre els circuits elèctrics usats per a que el polímetro funcione com amperímetro o voltímetro servixen també, de forma general, per a medir en corrent alterna en la part dreta de la figura (Esquema 1).

Amperímetro

Artícul principal → Amperímetro.

Per a que el polímetro treballe com a amperímetro (Esquema 2) cal conectar una resistència $\overline{R_{S}}$ en série en l'instrument de mida (víncul). El valor de $\overline{R_{S}}$ depén del valor en amperis que es vullga alcançar quan l'agulla alcance el fondo d'escala. En el polímetro apareixeran tantes resistències $\overline{R_{S}}$ conmutables com a valors diferents de fondos d'escala es vullguen tindre. Per eixemple, si es desigen escales de 10 miliamperios, 100 miliamperios i 1 amperi i d'acort en les característiques internes l'instrument de mida (víncul), apareixeran tres resistències $\overline{R_{S}}$ conmutables.
Si es desigen medir intensitat de corrent elevades en el polímetro com a amperímetro, se solen incorporar unes bornas d'accés independents. Els circuits interns estaran construïts en cable i components adequats per a soportar l'intensitat corresponent.

Per a trobar $\overline{R_{S}}$ sabem que es complix:

I = I_{i} + \overline{I_{s}}

A on I és l'intensitat màxima que desigem medir (fondo d'escala), ( $\overline{I_{i}}$ )és l'intensitat que circula pel galvanómetro i $\overline{I_{s}}$ l'intensitat que passa per la resistència shunt ( $\overline{R_{S}}$ ).
A partir de la relació:

I_{s} \overline{R_{s}} = \overline{I_{i}} R_{i}

Que es deduïx de la Llei de Ohm apleguem al valor que deu tindre la resistència shunt ( $\overline{R_{S}}$ ):

\overline{R_{s}} = \frac{\overline{I_{i}} R_{i}}{I - \overline{I_{i}}}

D'esta equació s'obté el valor de $\overline{R_{S}}$ que fa que pel galvanómetro passen $\overline{I_{i}}$ mA quan en el circuit exterior circulen I mA.

Voltímetro

Artícul principal → Voltímetro.

Per a que el polímetro treballe com voltímetro (Esquema 3) cal conectar una resistència $\overline{R_{v}}$ en paralel en l'instrument de mida. El valor de $\overline{R_{v}}$ depén del valor en volts que es vullga alcançar quan l'agulla alcance el fondo d'escala. En el polímetro apareixeran tantes resistències $\overline{R_{v}}$ conmutables com a valors diferents de fondos d'escala es vullguen tindre. Per eixemple, en el cas de requerir 10 volts, 20 volts, 50 volts i 200 volts, existiran quatre resistències diferents $\overline{R_{v}}$ . Per a conéixer el valor de la resistència que devem conectar utilisem la següent expressió:

\overline{R_{v}} = \frac{V}{\overline{I_{i}}} - R_{i}

Que es desprén directament d'esta:

V = \overline{I_{i}} (R_{i} + \overline{R_{v}})

Lo que cridem $\overline{I_{i}}$ és l'intensitat que cal aplicar al polímetro per a que l'agulla aplegue a fondo d'escala.

Óhmetro

Artícul principal → Óhmetro.

l'óhmetro permet medir el valor en ohms de les resistències. Una pila interna fa circular una corrent a través de la resistència a medir, l'instrument de mida i un potenciómetro (resistència adicional d'ajust).

Quan els terminals de mida es posen en curtcircuit circula la màxima intensitat de corrent pel galvanómetro. Esta és l'intensitat que s'associa a R = 0. En el potenciómetro es retoca esta intensitat fins que l'agulla apunte al fondo d'escala (i en la divisió que indica l'intensitat màxima es posa el valor de 0 ohms). Quan en els terminals es conecta la resistència que es desija medir, es provoca una caiguda de tensió i l'agulla es desplaça cap a valors inferiors d'intensitat, açò és, cap a l'esquerra. L'escala de resistència creixerà, puix, de dreta a esquerra.

Per la relació inversa entre resistència i intensitat (R=V/I), l'escala del óhmetro no és llineal, la qual cosa provocarà major error de mida conforme nos acostem a intensitat chicotetes (grans valors de la resistència R a medir).

Montage

A continuació presentem el circuit elèctric que farà les voltes de óhmetro (Esquema 4):

Afegirem una resistència de protecció $R_{p}^{'}$ a la resistència variable $\overline{R_{p}}$ .

Com a element actiu s'inclou una pila que fa circular la corrent, les magnituts de la qual seran la força electromotriz ε i la resistència interna $\overline{r_{i}}$ .

Lo primer que cal fer és cortocircuitar la resistència a medir R, i ajustar la resistència variable $\overline{R_{p}}$ per a que l'agulla aplegue al fondo de l'escala.

L'intensitat que circularà pel circuit en este cas serà $\overline{I_{i}}$ i es pot expressar:

E = I_{i} (R_{i} + r_{i} + R_{p} + R'_{p})

Si ara conectem R (eliminem el curtcircuit), la nova intensitat quedarà:

E = I (R_{i} + r_{i} + R_{p} + R'_{p} + R)

i es verificarà que:

I < I_{i}

Si combinem les dos equacions anteriors, obtenim:

R = \frac{E}{I} - \frac{E}{I_{i}}

Vore també

Quadro de distribució, automàtic o ploms.
ESR (electrònica)
Galvanómetro
Impedència
Medidor de ESR
Pinça amperimétrica
Potenciómetro

Referències

↑
Polímetro
- Archivat el 29 de novembre de 2010 archivat en Wayback Machine. Polímetro Manual del Laboratori de Física de la ETSIT de Madrit, Espanya..
↑ «AVO». gracesguide.co.uk. Consultat el 2 de novembre de 2010.

Referències

Este artícul conté una traducció derivada de «Multímetro» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[1] Polímetro
Archivat el 29 de novembre de 2010 archivat en Wayback Machine. Polímetro Manual del Laboratori de Física de la ETSIT de Madrit, Espanya..

[2] Archivat el 29 de novembre de 2010 archivat en Wayback Machine. Polímetro Manual del Laboratori de Física de la ETSIT de Madrit, Espanya..

[AVO-2] «AVO». gracesguide.co.uk. Consultat el 2 de novembre de 2010.

[1]

[2]