AMPERIMETROS Y VOLTIMETRO

INTRODUCCION

El proceso de medición generalmente requiere el uso de un instrumento como medio físico para determinar la magnitud de una variable. Los instrumentos constituyen una extensión de las facultades humanas y en muchos casos permiten a las personas determinar el valor de una cantidad desconocida la cual no podría medirse utilizando solamente las facultades sensoriales. Por lo tanto, un instrumento se puede definir así: dispositivo para determinar el valor o la magnitud de una cantidad o variable. Un instrumento electrónico puede ser un aparato relativamente útil, como lo son el voltímetro, amperímetro, etc.

Los amperímetros se conocen como el dispositivo que mide corriente, se conectan en serie con el circuito, es decir, se intercalan entre los puntos en donde se desea medir la intensidad de corriente.


El amperímetro consiste básicamente, en un galvanómetro con un shunt o resistencia en paralelo con la bobina, de magnitud lo suficientemente pequeña como para conseguir que prácticamente toda la corriente se desvíe por ella y que el aparato de Medida perturbe lo menos posible las condiciones del circuito.

Su símbolo es:

Los amperímetros se dividen por su capacidad de medición en:

• Amperimetro (amperios)
• Miliamperímetros (milésimas de amperes).
• Micro amperímetros (millonésimas de amperes).

Pero aun dentro de cualquiera de estas capacidades tendrán limitaciones debido al método con que se construye. Por lo que es necesario ampliar su rango de operación y respuesta.

Existirá una corriente máxima que podrá circular por él sin destruirse. Esta corriente se denomina corriente de fondo de escala, de plena escala o máxima permisible ya que es la que lleva la aguja al extremo de la escala.

SHUNT

En electrónica es una carga resistiva a través de la cual se deriva una corriente eléctrica. Generalmente la resistencia de un shunt es conocida con precisión y es utilizada para determinar la intensidad de corriente eléctrica que fluye a través de esta carga, mediante la medición de la diferencia de tensión (voltaje) a través de ella, valiéndose de ello por medio de la ley de Ohm (I = V/R).El shunt típico, consiste en una o más tiras de aleación de resistencia soldadas a bloques termínales de latón; el cable se atornilla a éstos, suministrándose los tornillos necesarios.

La derivación universal de Ayrton elimina las posibilidades de tener el medidor sin ninguna derivación en el circuito. Esta ventaja se obtiene a expensas de llegar a tener una resistencia total del medidor ligeramente mayor.

El movimiento de D’Arsonval, idealmente provoca una deflexión de la aguja proporcional a la intensidad que circula por la bobina, sin ninguna perdida de energía. Pero como es lógico, esto no es lo que ocurre realmente ya que las bobinas del medidor así como los conductores de conexión al circuito presentan una cierta resistencia que alteran el valor de la corriente a medir. Este error por carga, es posible modelarlo mediante una resistencia Rm en serie con el medidor ideal y así poder conocer la resistencia máxima permisible que provoque que el amperímetro tenga un efecto insignificante en el circuito.

El limite inferior en la medición de la intensidad esta determinado por la sensibilidad del instrumento, en cambio el valor máximo de corriente que es posible medir podemos elevarlo mediante la desviación de parte de la intensidad por una resistencia colocada en paralelo con el medidor y denominada resistencia de “derivación” o “shunt” (Rs).

Podemos calcular el valor de la resistencia de derivación requerida para cada valor de corriente necesaria a escala completa del medidor, mediante un análisis convencional

Amperímetro multirango:

Una extensión de la resistencia de derivación es el amperímetro multirango, por el cual colocando varias resistencias de derivación así como un interruptor de rango, S, en paralelo con el medidor, podemos extender la escala de corriente de c.c que se puede medir.

El circuito tiene tres derivaciones, que se pueden colocar en paralelo con el movimiento para dar cuatro escalas de corrientes diferentes. El interruptor S es de multiposición, del tipo que hace conexión antes-de-desconectar, de manera que el movimiento no se vea afectado cuando el circuito se queda sin protección, sin derivación, al cambio de rango.

El voltímetro es un aparato que mide la diferencia de potencial entre dos puntos. Para efectuar esta medida se coloca en paralelo entre los puntos cuya diferencia de potencial se desea medir, es necesario observar la polaridad del instrumento. La terminal positiva del voltímetro debe conectarse en el extremo del resistor al potencial más alto, y la terminal negativa al extremo del potencial más bajo del resistor.

La diferencia de potencial se ve afectada por la presencia del voltímetro. Para que este no influya en la medida, debe de desviar la mínima intensidad posible, por lo que la resistencia interna del aparato debe de ser grande.

Se representa con el símbolo:

Un voltímetro esta constituido por un galvanómetro y una resistencia serie.

La resistencia interna del voltímetro es:

Resistencia multiplicadora

La adición de una resistencia en serie o multiplicador convierte al movimiento básico D'Arsonval en un voltímetro de cd, como se muestra en la siguiente figura.

Im = corriente de deflexión a plena escala del movimiento.
Rm = resistencia interna del movimiento.
Rs = resistencia multiplicadora.
V = voltaje a plena escala del instrumento.

Las resistencia multiplicadora limita la corriente a través del movimiento de forma que no exceda el valor de la corriente de deflexión (I fsd) a plena escala. Un voltímetro de cd mide la diferencia de potencial entre dos puntos en un componente del circuito. Las terminales del medidor generalmente están marcadas con "pos" y "neg", ya que se debe observar la polaridad.

Voltímetro multirango

La suma de varias resistencias multiplicadoras, junto con un interruptor de rango, provee al instrumento de varias escalas de trabajo. La Fig. inferior izquierda, muestra un voltímetro multirango con un interruptor de tres posiciones y tres resistencias multiplicadoras, para las escalas de voltaje respectivamente.

Obsérvese la polaridad correcta; ya que si es incorrecta origina que el medidor deflecte contra el mecanismo de tope y esto puede dañar la aguja.
Conéctese el voltímetro del circuito a través del circuito o componente cuyo voltaje se va a medir.

Cuando emplee un voltímetro de escala múltiple, hay que utilizar la escala de mayor voltaje y posteriormente disminuirla hasta tener una lectura lo más cercana a la parte superior de la escala.

Considere el efecto de carga (es una consecuencia de la existencia de una resistencia propia del instrumento distinta de infinito, es un error que se agrega al error propio del instrumento), este se puede minimizar seleccionando la escala de voltaje más alta como sea posible. La exactitud disminuye si la indicación esta en el extremo inferior de la escala.

Sensibilidad del Voltímetro

La sensibilidad de un voltímetro se expresa de acuerdo con el número de ohmios por voltio, es decir, la resistencia del instrumento. . Mientras mayor sea este número, menor efecto de carga tendrá el instrumento sobre la medición. Para que un voltímetro sea preciso, debe tomar una corriente insignificante del circuito y esto se obtiene mediante alta resistencia.

Error de carga

Es posible introducir un error de medición debido a la resistencia interna del voltímetro. En la figura inferior se muestran los elementos básicos de una medición de voltaje. La fuente se ha construido según el teorema de Thévenin como el voltaje que se va a medir, V s, y la resistencia en serie, R s. El voltímetro puede construirse simplemente como una resistencia interna, R m. El valor de V m es el voltaje de “a” a “b” en la figura inferior, con el medidor conectado. Este se determina mediante la ley de ohm:

Esta ecuación indica que el valor medido tendrá un error determinado por el voltaje que cae a través de la resistencia de la fuente. La manera de reducir este error es que Rm sea muy grande, de modo que el segundo término de la ecuación sea pequeño.

Recomendaciones generales para la toma de mediciones:

1. Leer cuidadosamente las especificaciones del instrumento, poniendo especial cuidado en lo que respecta a seguridad, características del instrumento y operación.


2. Tener siempre presente que los instrumentos tienen campos específicos de aplicación.


3. Calcular teóricamente los valores esperados de medición antes de seleccionar el instrumento. Si el instrumento es de rango múltiplo, primero utilice el rango superior luego decrezca el rango de medición hasta obtener una deflexión adecuada.


4. Todo dispositivo en el campo eléctrico tiene un límite superior de corriente que si resulta excedido podría causar la destrucción del aparato. En consecuencia, antes de emplear cierto equipo en un circuito, verifique que, en esas condiciones no sobrepasara la máxima intensidad soportable por el.


5. Al utilizar un medidor analógico procure que sus deflexiones estén en lo posible, en los tercios superiores de la escala.


6. Antes de medir haga los ajustes previos necesarios para que el instrumento mida correctamente (ajuste a cero).


7. Tener en cuenta que algunos medidores son para ser usados en forma horizontal y otros en forma vertical o inclinada. Los fabricantes acostumbran indicar en la parte frontal o en el cuadrante cual es la posición correcta del instrumento.


8. Los buenos medidores analógicos incorporan debajo de su escala un espejo el con lo cual se logra eliminar el error de paralaje. La forma de emplearlo es la siguiente: una vez que el instrumento reflecta, el observador se ubica de tal forma que la imagen de la aguja en el espejo y la aguja misma se superponga, en este momento toma la lectura.


9. Utilice la menor cantidad de cableado posible, tanto en cantidad como extensión. Evite usar empates para sus mediciones.