Multímetro Digital

EL TESTER Y EL MUTÍMETRO DIGITAL
Objetivo:
Que el estudiante sepa como realizar diferentes medidas con estos aparatos y conozca sus limitaciones.
.
Introducción: (realice la siguiente lectura antes de realizar el laboratorio con tus compañeros.)
En los laboratorios se utiliza el multímetro para medir principalmente voltajes, corrientes y resistencias.
Existen dos tipos de multímetros: multímetros analógicos y multímetros digitales.
El multímetro analógico, que también se lo conoce como Tester o Multitester, posee partes eléctricas y
mecánicas; mientras que el Multímetro Digital es un instrumento completamente electrónico que está reemplazando al
Tester por diversas razones: es más fácil de usar, su respuesta en tiempo es superior, no cambia la carga de la mayoría
de los cicuitos y son más baratos. Ambos aparatos suelen estar adaptados para otras funciones, como medir capacidades
de condensadores, comprobar diodos y transistores, medir temperaturas a través de una termocupla, medir frecuencias,
etc.
Los multímetros deben configurarse y conectarse apropiadamente dependiendo de lo que se quiera medir con
ellos. Por lo cual poseen, principalmente, un selector de funciones, varios bornes de entrada y un selector de escala. Es
entonces importante conocer como usarlos correctamente.
Veamos cual es la manera de medir voltajes, corrientes y resistencias.
OPERACIONES BÁSICAS DE MEDICIÓN
Medición de Voltajes
El multímetro se puede usar como voltímetro; esto es, para medir diferencias de potencial entre dos puntos de
un circuito eléctrico (la unidad del voltaje es el Voltio (V)).
El voltímetro debe conectarse en paralelo en el circuito (Figuras 1 y 2), porque su resistencia interna es muy
grande, de tal manera que la corriente que pasa a través de él es muy pequeña, así, su presencia no modifica
significativamente el circuito.
Los multímetros pueden medir tanto voltajes en circuitos de corriente directa o continua, simbolizada como
“DC” ó “-”, como de corriente alterna, simbolizada como “AC” ó “~”. Por ello, dependiendo del tipo de corriente, se
debe elegir una de estas dos opciones en el correspondiente selector de funciones, también se debe escoger la escala y
colocar las puntas de medición en los bornes apropiados.
Fig. 1
Fig. 2
En el caso de corriente alterna, la cual cambia de valor y dirección periódicamente, el voltímetro nos indica el
valor cuadrático medio del voltaje, comúnmente llamado Voltaje RMS. Este voltaje se define como:
T
VRMS 
1
V 2 t dt

T 0
Para ondas sinusoidales el Voltaje RMS viene dado por:
VRMS 
V0
2
donde V0 es el voltaje máximo.
Mediciones de corrientes
El multímetro también se puede utilizar como amperímetro para medir la corriente en una rama de un circuito
(la unidad de la corriente es el Amperio (A)).
El amperímetro debe conectarse en serie en el circuito como lo muestran las Figuras 3 y 4. La resistencia
interna del amperímetro es muy pequeña para que no modifique el circuito, significativamente.
Igual que el voltímetro, el amperímetro puede ser usado para medir corrientes en circuitos de corriente directa
y de corriente alterna; como antes, se debe seleccionar la opción deseada, escoger la escala y colocar las puntas de
prueba apropiadamente.
Fig. 3
Fig. 4
Para el caso de corriente alterna, la corriente que mide el amperímetro es la RMS, la cual se define similarmente
al voltaje RMS.
Mediciones de resistencias
Otra de las aplicaciones comunes del multímetro es usarlo como ohmmetro; es decir, para medir la resistencia
de un elemento eléctrico. La unidad de resistencia es Ohm(). Para medir resistencia, debe conectarse como lo indican
las Figuras 5 y 6. El ohmmetro nunca debe conectarse a un circuito con la fuente de energía activada. En general, la
resistencia debe ser aislada del circuito para medirla.
Fig. 5
Fig. 6
Resistencia interna del multímetro
La resistencia interna de los voltímetros y amperímetros es una cualidad importante que debe ser tomada en
cuenta cuando se mide con estos aparatos. Los valores típicos de resistencia interna para el caso del voltímetro son los
siguientes:
Tester: 20000 /V para corriente directa y 5000 /V para corriente alterna Este parámetro se conoce como
sensibilidad del voltímetro, para obtener la resistencia interna se debe multiplicar la sensibilidad por el valor máximo
de la escala (valor de fondo) que se está usando. Así, la resistencia interna del voltímetro depende de la escala.
Multímetro digital: el valor típico de esta resistencia interna de los multímetros comerciales es de 10 M (M = Mega
= 106)
Para medidas de corrientes los valores típicos se encuentran así:
Tester: El valor de la resistencia interna del galvanómetro (Rg ) del tester viene dado por el fabricante y es del orden
de los 600 . Mientras que la potencia máxima que soporta el galvanómetro también viene dada, y es de 1 mW (m =
mili = 10-3). Por lo tanto la máxima corriente que soporta el galvanómetro del tester es I g =
= micro = 10-6). La resistencia interna del amperímetro viene dada por
Rg
n
; con
n
1m W
 130A
600
I max
Ig
(
aquí Imáx es el valor
máximo de la escala (valor de fondo) que se está usando. Así, la resistencia interna del amperímetro también depende
de la escala.
Multímetro digital: Cuando se mide corriente en los multímetros digitales se desarrolla un pequeño voltaje a través del
aparato debido a su resistencia interna. Este voltaje aunque es bastante pequeño, en algunos casos puede afectar
medidas de alta precisión.
ERRORES DE LOS MULTÍMETROS
Tester.
En los instrumentos electromecánicos para mediciones eléctricas, el error de lectura está acompañado por los
errores que resultan de las imperfecciones, inevitables, de diseño y construcción del aparato. Estos errorres son
compensados parcialmente por la calibración del instrumento. El error del tester viene indicado por el fabricante
mediante el índice de clase IC del instrumento. La Comisión Internacional de Electrónica ha establecido los siguientes
índices de clase:
IC = 0.05; 0,1; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; 5.0 (en %)
El error porcentual de medición es:
e=
I C  
LME 
ValorLeido
%
donde LME = Lectura máxima de la escala
Así, por ejemplo, si tenemos un tester con IC = 0.1 cuya escala está graduada de 0 a 0.1 A (fondo de escala =
0.1 A) y se está midiendo una corriente de 0.05 A, entonces
e=
0 .1 
0 .1
%  0.20 %
0.05
Observe que es conveniente escoger las escalas de los aparatos de medida de tal forma que la desviación de la
aguja sea la mayor posible.
Multímetro Digital
La presición del multímetro viene expresado como:
Error = % de la lectura + (número de dígitos menos significativos)
Por ejemplo, en las especificaciones del multímetro digital GOLDSTAR modelo DM333, de 3 ¾ dígitos, la cual
transcribimos a continuación, se lee:
FUNCION
VOLTAJE DC
RANGO
300mV
3.2 V
32 V
320 V
1000 V
RESOLUCION
0.1 mV
1 mV
10 mV
100 mV
1V
PRECISION
(0.5% + 2dgt)
(1.2% + 4dgt)
Por lo tanto, si estamos en el rango de 3.2 V y medimos 2.134 V entonces el error vendrá dado por
Error = (0.5% de 2.134 + 0.002) V
 0.05 2.134

Error  
 0.002  0.012 V
100


Expresado, como acostumbramos , con una sola cifra significativa
Error = 0.01 V
La medida será entonces escrita así
V = (2.13  0.01) V
El significado de 3 ¾ significa que el multímetro digital puede mostrar hasta 4 dígitos pero hasta un límite diferente a
9999. Para el DM 333 de GOLDSTAR el límite es de 1000.
PARTE EXPERIMENTAL:
(diseña en cada caso tablas de medidas obtenidas de ser necesario).
1. Mide la diferencia de potencial entre los bornes de la batería que se te suministre. (utilice varias pilas conéctelas
en serie, halle igualmente el potencial eléctrico en DC utilizando para ello una fuente de corriente y halle 10
valores distintos colocando el potenciómetro en varios puntos, diseñe una tabla de valores) Usa un voltímetro
analógico y uno digital. Expresa el voltaje medido con su error. Halle la caída de potencial sobre tres resistencias
conectadas en serie sobre un protoboard. ¿Cambia el voltaje hallado sin carga al hacerlo con carga o resistencias?
2. Mide las resistencias suministradas en el laboratorio, expresa cada medida con su error. (diseñe igualmente una
tabla de valores y relaciónelo con el valor teórico según código de colores, encuentre su error teórico).
3. Conecta cinco valores de resistencias en serie (una a la vez) con la batería o fuente de corriente suministrado.
Mide la corriente en el circuito, con los dos instrumentos. Reporta cada medida con su error. (diseñe y exprese los
valores hallados en una tabla)
4. Conocido el valor de la diferencia de potencial y el valor de la corriente, calcula la resistencia. Usando la
propagación de errores calcula el error de la resistencia. Compara estos valores con los obtenidos el punto 2.
Sabiendo que la según la ley de ohm V=I.R