CONCEPTOS BÁSICOS DE INSTRUMENTACIÓN Y MEDICIONES ELÉCTRICAS

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Definiciones importantes en instrumentación A menudo, cuando se lee un artículo técnico o proyecto que incluye mediciones y/o análisis de los resultados obtenidos, se observa términos relacionados con los instrumentos utilizados.Estos instrumentos pueden ser multímetros, osciloscopios, generadores de señal, frecuencímetros (medidores de frecuencia) y otros.A continuación se presenta algunas definiciones importantes, que todo aficionado a la electrónica debe de dominar y que ayudan a entenderl mejor qués es cada cual.

PrecisiónEl grado en que una medición es legible o es especificada. Usualmente se expresa de la manera siguiente:- en unidades de medición: dentro de +/- 5 mV. o ...- en forma de porcentaje: legible dentro del 3 % de la escala.

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ResoluciónEs el incremento más pequeño que permite diferenciar una lectura de otra.

SensibilidadEs la razón entre la respuesta en la salida a un estímulo en la entrada.A menudo se expresa la entrada requerida para tener:- una salida a escala completa o ...- una salida apenas perceptible

ErrorEs la diferencia entre la medición correcta y la obtenida. Muchas veces el error se expresa en porcentaje de la medición correcta o también como un porcentaje de todo el rango de medición del instrumento utilizado.

e = [[dato obtenido – dato correcto] / dato correcto] x 100 %

ExactitudEs el grado en que el valor medido se aproxima al valor correcto. Usualmente se expresa en porcentaje de error.

LinealidadEs el grado en que el diagrama de una estimulación de entrada, comparado con el diagrama de la respuesta a esta estimulación vista en la salida, se aproxima a una línea recta.

Multímetro - vom - tester - polímetro El multímetro es un instrumento de medición muy conocido también con los nombres: VOM (Voltios, Ohmios, Miliamperímetro), Tester, Polímetro.En la actualidad hay multímetros con capacidad de medir muchas otras magnitudes (capacitancia, frecuencia, temperatura, etc.).Este instrumento de medida, por su precio y su exactitud, sigue siendo el preferido del aficionado o profesional en electrónica.Existen otros instrumentos como el osciloscopio que tiene un precio más alto y se utilizan para realizar mediciones más informativas.Hay dos tipos de multímetros: el multímetro analógico y el multímetro digital.

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Multímetro analógico y multímetro digitalLos multímetros analógicosLos multímetros analógicos son fáciles de identificar por una aguja que, al moverse sobre una escala, indica el valor de la magnitud medida. Ver la figura de la izquierda.

Los multímetros digitalesLos multímetros digitales se identifican principalmente por un panel numérico para leer los valores medidos, y la ausencia de la escala que es común en los mulímetros analógicos. Ver la figura de la derecha.Lo que sí tienen es un selector de función y un selector de escala (algunos no tienen selector de escala pues el VOM la determina automáticamente). Algunos tienen un solo selector central. El selector de funciones sirve para escoger el tipo de medida que se realizará. Vea en la siguiente tabla cómo ubicar el selector de funciones para medir voltaje AC y DC, corriente alterna, corriente directa y resistencia.

El selector de rangos del multímetro sirve para establecer el máximo valor que se podrá visualizar.Si no se tiene una idea de la magnitud a medir, es mejor empezar por el rango más grande. Esto previene el daño o deterioro del multímetro.

Medir Voltaje en C.A .

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Medir en corriente alterna (C.A.) es igual de fácil que hacer las mediciones en corriente directa (DC).

Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (voltios) en AC (c.a.).Como se está midiendo en corriente alterna, es indiferente la posición del cable negro y el rojo. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no se sabe qué magnitud de voltaje se va a medir, escoger la escala más grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro (VOM) escoge la escala para medir automáticamente.Se conecta el multímetro a los extremos del componente (se pone en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla. En el diagrama, V1 es el voltaje en el resistor R1, V2 es el voltaje en el resistor R2. Vs es la fuente de voltaje AC. La lectura obtenida es el valor RMS o efectivo del voltaje.

Medir corriente alternaSe selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (amperios) en AC (c.a.). Como se está midiendo en corriente alterna, es indiferente la posición del cable negro y el rojo. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no se sabe qué magnitud de corriente se va a medir, escoger la escala más grande). Si no tiene selector de escala, seguramente el multímetro / VOM escoge la escala automáticamente.Para medir una corriente con el multímetro, éste tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la corriente a medir y conectamos el multímetro (se pone en "serie"). Ver el diagrama.En algunas ocasiones no es posible abrir el circuito para colocar el amperímetro. En estos casos, si se desea averiguar la corriente que pasa por un elemento, se utiliza la Ley de Ohm para averiguar la corriente en forma indirecta.Se mide el voltaje que hay entre los terminales del elemento por el cual pasa la corriente que se desea averiguar y después, con la ayuda de la Ley de Ohm (V = I x R), se obtiene la corriente (I = V / R).

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Para obtener una buena medición, se debe tener los valores exactos tanto del voltaje (en AC) como del resistor.Una opción es utilizar un amperímetro de gancho, que permite obtener la corriente que pasa por un circuito sin abrirlo. Este dispositivo, como su nombre lo indica, tiene un gancho que se coloca alrededor del conductor por donde pasa la corriente y mide el campo magnético alrededor de él.Esta medición es directamente proporcional a la corriente que circula por el conductor y que se muestra con ayuda de una aguja o pantalla. El valor obtenido por este tipo de medición es RMS o efectivo de la corriente.

Nota: Multímetro = VOM = Tester = Polímetro

Localización de fallas en circuitos pasivos. Resistores, capacitores e inductores.Circuito Abierto, Componentes Variados, Conexiones DefectuosasPara localizar fallas de un circuito, sería ideal conocer su funcionamiento en condiciones normales. Si es así, la comparación de las medidas de la situación actual con la ideal, permitirá la ubicación de las fallas en el circuito. Si alguna de las medidas es diferente, es en ese lugar o en alguno cercano donde está localizada la falla. Las medidas a comparar serían tensiones, resistencias y corrientes (en ese orden). Acordarse que las mediciones de tensión se pueden hacer directamente en el circuito en funcionamiento. Este es el método más utilizado y el que normalmente indica dónde pueden estar los problemas. Una vez detectado un problema, a veces es necesario comprobar elementos individuales (revisar valores de resistores, comprobar inductores y capacitores).Para medir corriente hay que abrir el circuito en la parte por donde ésta circula y para medir resistores lo ideal es separarlos del circuito donde están.

Algunas fallas típicasUn circuito abierto En un circuito abierto, como podría ser una resistencia quemada, no hay paso de corriente, lo que da como consecuencia que la tensión entre sus terminales sea diferente a la esperada. (generalmente mayor).En un circuito serie de resistencias como el de la figura, una de las resistencias está abierta, por lo que no circula corriente en el circuito y, como consecuencia, la tensión entre los terminales de la resistencia dañada es la tensión de la fuente. Esta misma situación puede deberse a una mala soldadura o a un cable cortado (no hay paso de corriente).

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Valores de componentes variadosEste caso se puede presentar cuando uno o más de los elementos de un circuito se hayan calentado. Algunas veces se puede observar a simple vista la resistencia que se calienta, por que su color es diferente.En el caso de las resistencias en serie, las medidas serán diferentes a las esperadas, aunque circulará corriente por el circuito. Esta circunstancia se puede dar también cuando el circuito se ha cableado de manera incorrecta (se han colocado las resistencias de valor equivocado)Tomar en cuenta que en este caso las medidas serán diferentes en todo el circuito y, si la resistencia variada no es detectable a simple vista, habrá que medir todas las resistencias. Nota: Para medir resistores hay que desconectar la tensión de alimentación del circuito. Si fuera posible retirar el resistor del circuito sería mejor, pues una medición de éste en el circuito podría dar un valor incorrecto debido a posibles componentes de diferente tipo que podrían estar en paralelo con él.

Conexiones defectuosasCuando las conexiones no están bien hechas (ejemplo: mal soldadas) la corriente que pasa por ellas encuentra una resistencia (oposición al paso de la corriente) no esperada. Esto causa que las mediciones de tensión en los componentes sean diferentes a las esperadas. Realizar prácticas de soldadura es una buena idea para evitar este problema.

Los resistores y otros elementos pueden entrar en corto. Si esto sucede, la resistencia de este se reduce a cero (0 ohmios) y la corriente aumenta, debido a que ya no hay la oposición al paso de la corriente que había antes.En este caso la tensión que hay en el elemento que entra en corto se reduce a cero (0 voltios)Por ley de Ohm: V = I x R. Si R = 0 ohmios, V = 0 voltiosHay circunstancias que hacen que la corriente en un corto aumente a valores muy grandes, pudiendo dañar otros elementos del circuito. En el caso de la corriente de alimentación de un circuito, esto se evita con la utilización de fusibles.

Fallas en circuitos con capacitoresPara saber si un capacitor está defectuoso, se puede probar si éste da continuidad (está en corto). Si es así, el capacitor está dañado y hay que cambiarlo. Una prueba adicional se hace con la ayuda de un multímetro analógico (con aguja) conectándolo en paralelo con el capacitor.

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Estando el capacitor inicialmente descargado (0 voltios en sus terminales), este se cargará con la corriente que le suministra el multímetro y se podrá ver cmo la aguja se mueve conforme el capacitor se carga.Nota: hay que descargar el capacitor antes de hacer esta prueba. Hacerlo con cuidado en capacitores de gran valor (electrolíticos) o descargarlo a través de un resistor. Algunos multímetros modernos permiten probar capacitores y son muy útiles para el caso en que el capacitor haya variado su valor de fábrica.Nota: Cuando se reemplaza un capacitor hay que respetar la tensión máxima que debe tener entre sus terminales (dato del fabricante).

Fallas en circuitos con inductoresNormalmente estos elementos no se dañan. Para saber si un inductor está defectuoso, se puede probar si éste da continuidad. Si no da continuidad, el inductor está dañado (está abierto) y hay que cambiarlo.Hay que tener en cuenta que si a un inductor se le prueba continuidad cuando está conectado en el circuito, se puede medir continuidad sin tenerla, pues podría haber elementos en paralelo con el inductor que provoquen esta medida.

Fuente: www.unicrom.comEditado por Leonardo Castañeda, Profesor de Electricidad Liceo Técnico Profesional, Malloco

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