Multímetro Analógico (INS018S)

¿Qué falta en su banco de montajes electrónicos? ¿Un multímetro para probar componentes y verificar circuitos? Si no tiene un multímetro comercial para sus trabajos de electrónica, por ser su costo relativamente alto, qué le parece comenzar con uno sencillo, montado por usted mismo?

Esto articulo es de 1989 cuando los multímetros eran caros e difíciles de obtener.

Siempre destacamos la importancia b del multímetro como el instrumento primero y más importante del banco de trabajo de todo montador de aparatos electrónicos.

Capaz de medir tensiones, resistencias y corrientes, este instrumento, cuando selo usa correctamente, puede no sólo servir para probar casi todos los componentes comunes como así también detectar fallas de funcionamiento en aparatos, hacer ajustes o simplemente comprobar circuitos.

Los multímetros, o Volt-Ohm-Miliamperímetros (como también se los llama) son instrumentos de prueba que sirven para medir tres magnitudes eléctricas básicamente: tensiones, corrientes y resistencias.

En las casas de equipos electrónicos los lectores pueden ver multímetros de los más variados tipos, que se diferencian por el número de mediciones que pueden hacer y también por sus sensibilidad que indica de qué modo el instrumento no influye en lo que se está midiendo (figura 1).

 

Figura 1
Figura 1

 

Si bien, en relación a los costos, los multímetros sean de todos los instrumentos los más accesibles a los estudiantes, principiantes y aficionados de menos recursos, creemos que muchos lectores todavía no poseen uno en su taller.

Así, usando como base un instrumento de buena sensibilidad, que es el VUmetro que puede encontrarse a bajo costo en la mayoría de las casas de material electrónico, resolvimos proyectar un multímetro de bajo costo, y que dentro de las exigencias de la mayoría de nuestros proyectos, puede ser de gran ayuda a los montadores.

Nuestro instrumento, como multímetro simplificado, posee tres escalas de tensiones que permiten 1a medición de esta magnitud en la gama de 1 a 100 V con buena precisión, y además de esto una escala para la medición de resistencias.

Montado en una pequeña caja plástica, con su propia batería interna de gran autonomía, este aparato es totalmente portátil y por lo tanto de manejo extremadamente fácil (figura 2).

 

Figura 2
Figura 2

 

Los lectores que no poseen un multímetro todavía, sin duda después de su montaje no comprenderán cómo pudieron pasar tanto tiempo sin la ayuda del mismo en su banco de trabajo.

 

El circuito

El principio de funcionamiento de este multímetro es el mismo de los multímetros profesionales, con la diferencia que usamos un instrumento de bajo costo con una escala menor, lo que de cierto modo no permite la obtención de una excelente precisión.

Así, mientras que los instrumentos de buena calidad tienen una precisión en la gama de 1 ó 2%, el nuestro podrá ser ajustado al punto de llegar a un 5% de precisión.

Si consideramos sin embargo que la mayoría de los aparatos electrónicos exige componentes cuya precisión no será de más de 10%, el instrumento estará mucho más allá de lo que precisamos para los trabajos prácticos.

En la figura 3 damos entonces un diagrama de bloques que representa nuestro instrumento.

 

Figura 3
Figura 3

 

El bloque principal, sin duda, es el que corresponde al instrumento, un medidor de corriente (VU) que en este caso exige una corriente de 200 µA para la deflexión total de su aguja.

En función de estos 200 µA se calculan los demás componentes del circuito que determinan lo que puede medir y con qué precisión.

Así, para la escala de tensiones, lo que se hace es conectar un trimpot en serie con el instrumento de tal modo que, con una determinada tensión de entrada, se tenga una deflexión total de] instrumento, fijándose el fondo de la escala.

Así, en nuestro caso, con una resistencia del orden de 5 k, correspondiente al trimpot y resistencia interna del instrumento, con 1V en la entrada tenemos una corriente de 200 µA (1V/200 µA).

Eso significa que, con el simple agregado del trimpot ajustado para esta resistencia, tenemos ya la operación del instrumento como voltímetro de 0 a 1V, o sea, capaz de medir tensiones entre 0 y 1V(figura 4).

 

Figura 4
Figura 4

 

Con un trimpot ajustado para tener una resistencia total de 50 k, tendremos la corriente de 200 µA de fondo de escala, con 10 V, lo que significa que podemos entonces medir tensiones de 0 a 10 V.

Es la segunda escala del instrumento. E, igualmente, con una resistencia total de 500 k, la tensión máxima llegará a 100 V. Es la tercera escala del instrumento.

En el proyecto final, tendremos las tres escalas, con tres trimpots préajustados cuya conexión se escoge por colocación de las puntas de prueba en bornes apropiados (figura 5).

 

Figura 5
Figura 5

 

Vea el lector que si dividimos el fondo de cada escala por el valor de resistencia total del instrumento tendremos siempre el mismo valor:

1 volt dividido por 5k = 5k

10 volt divididos por 50k : 5k

100 volt divididos por 500k : 5k

Este valor constante es la sensibilidad del instrumento, en el caso 5 k o 5000 ohm por volt. Podemos considerar este valor excelente si lo comparamos con los instrumentos comerciales cuya banda de sensibilidad, en los más accesibles, está entre los 1000 k y 10.000 ohm por volt (cuanto mayor es este valor, mejor es el instrumento).

Tenemos a continuación el bloque que mide resistencias.

Para medir resistencias lo que se hace es aplicar una tensión y verificar la corriente circulante. Esta corriente, de acuerdo con la ley de Ohm, es inversamente proporcional a su resistencia.

Así, para el sector de medición de resistencia usamos una batería interna de 3V formada por dos pilas y un trimpot, para el ajuste del punto de funcionamiento (figura 6).

 

Figura 6
Figura 6

 

Sin resistencia en el circuito debemos ajustar el trimpot para la corriente máxima en el instrumento. Este ajuste será necesario siempre, pues con el tiempo la batería se desgasta modificando por lo tanto la tensión aplicada.

A continuación, intercalando la resistencia desconocida en el circuito tendremos una corriente menor. La corriente será reducida ala mitad cuando la resistencia del instrumento (instrumento más trimpots) fuera igual a la resistencia que está siendo medida. En nuestro caso, ésta corresponde a un valor del orden de 30k que será justamente el medio de la escala.

Vea entonces, que la escala de resistencia no es lineal, pues tendremos a su derecha, en el máximo, el punto de resistencia cero, en el medio la resistencia del orden de 30 k, y a la izquierda, con corriente nula, una resistencia infinita (figura 7).

 

Figura 7
Figura 7

 

Este tipo de escala es característico de los instrumentos tipo serie para la medición de resistencias.

El valor de 30 k en el medio de la escala puede ser considerado bueno para los trabajos prácticos realizados por estudiantes y aficionados.

Completamos nuestra descripción del circuito con los diodos en paralelo y en oposición junto al instrumento. Su función es muy importante: proteger el VU en caso de que el lector haga una conexión errada y resuelva por ejemplo medir una tensión muy alta en la escala de 0-1 V, o medir tensiones con las puntas conectadas a los terminales de resistencia. El exceso de corriente no quema el instrumento, abriendo solamente un fusible de protección.

 

Los componentes

Todos los componentes para este montaje son comunes, pudiendo hallarse con facilidad en las casas especializadas o incluso entre sus elementos de descarte. En especial sugerimos una elección cuidados de la cajita, ya que un buen aspecto externo le brindará muchas satisfacciones en su taller.

Una caja plástica con las dimensiones indicadas en la figura 8, o bien de acuerdo con el instrumento elegido, no ofrecerá dificultad a los lectores.

 

Figura 8
Figura 8

 

Con relación a los componentes electrónicos, comenzamos con el VU que es el más importante.

El VU recomendado es el de 200 µA (común), no importando su escala ya que ésta podrá ser alterada. Los tipos de 0-1mA también se pueden usar, pero la sensibilidad del instrumento quedará reducida a 1000 ohm por volt y el nuevo centro de la escala de resistencia será en 6k.

Los diodos pueden ser de cualquier tipo de silicio como el 1N4001, 1N4002, 1N914 o sus equivalentes.

Los resistores son todos de 1/8W con tolerancia de 10% 6 más, ya que un ajuste previo de funcionamiento en los trimpots evitará la influencia de estos componentes en el circuito.

Los trimpots son todos comunes, con los valores indicados en la

o un poco mayores.

Tenemos también un fusible de 100 mA y un soporte para dos pilas que completan el circuito interno.

La conexión de las puntas de prueba se hace por medio de bornes. Se usan 5 bornes, que deben ser del tipo pequeño para colocación de los pinos de las puntas de prueba.

Estas puntas son del tipo común, una roja y una negra, que pueden adquirirse en cualquier casa de material electrónico.

 

Montaje

El montaje es bien sencillo porque usan pocos componentes.

Recomendamos el montaje en puente de terminales, con la colocación de los trimpots en posición que facilite su ajuste.

Para las soldaduras el lector debe usar un soldador de potencia pequeña (como máximo 30 W) y soldadura de buena calidad.

Las herramientas adicionales son las comunes: una alicate de corte lateral, una alicate de punta fina y destornilladores.

En la figura 9 tenemos entonces el circuito completo de nuestro multímetro y en la figura 10 la disposición de los componentes en el puente de terminales.

 

Figura 9
Figura 9

 

Figura 10
Figura 10

Los cables de conexión entre los componentes deben ser cortos para que no influencien, con su resistencia, la precisión del instrumento.

El trimpot de 22k para el ajuste de cero de la resistencia es el único que debe montarse en el panel del instrumento, pues debe ser accionado antes de todas las mediciones de resistencia.

En la dificultad de instalar en el panel este componente, el lector puede optar por un potenciômetro miniatura del mismo valor.

Vea que no es preciso usar interruptor para la batería interna, pues basta desconectar las puntas de prueba para que el circuito quede automáticamente inactivo.

Los principales cuidados que se deben tomar en el montaje son:

a) Observe la polaridad del instrumento al hacer su conexión.

El instrumento debe ser el primero que se fije en la caja, y luego vienen los bornes y el soporte de las pilas. El soporte para el fusible también se frja en la primera fase del montaje.

b) Observe la polaridad de los diodos, dada por los anillos en Su cubierta, al soldarlos.

c) Al soldar los trimpots observe sus valores. Si es necesario, doble sus terminales para que los mismos queden en la dirección de los puntos de soldadura en el puente de terminales.

d) Al soldar los resistores, observe sus valores, dados por sus anillos de colores.

e) Para el soporte de pilas, recomendamos tener cuidado con su polaridad que está dada por el color de los cables.

f) Complete el montaje con la interconexión de los componentes del puente con los bornes y el instrumento, así como del trimpot Ajuste Cero y el soporte de pilas.

Use cable fino de capa plástica en largos no excesivos.

Terminado el montaje, antes de hacer la escala para el instrumento, verifique si el mismo funciona correctamente.

 

Prueba inicial

La prueba inicial se hace simplemente conectando las puntas de prueba en los bornes (común) y (Ω).

Si la aguja del instrumento se mueve para el lado incorrecto, o sea, tiende hacia la izquierda, invierta la conexión del VU. (Vea también si la conexión del soporte de pilas no está equivocada).

A continuación, coloque las puntas de prueba, una en el terminal común (negra) y la otra en el terminal 0-10 V (roja).

Conecte las puntas de prueba en una batería de 9V. La aguja del instrumento debe moverse hacia 1a derecha. No se preocupe por lo que marque, ya que todavía no hicimos su calibración!

 

Calibración y escala

La escala aparece en la figura 11. Vea que la misma debe ajustarse perfectamente al tamaño del instrumento que tiene usted, o sea, la aguja en la posición de mínimo debe marcar 0 V y en la posición de máximo debe ir a 1.

 

Figura 11
Figura 11

La escala de resistencia dada es para los tipos de 200 µA. Si usa un tipo de 1 mA, dividida por 5 todos los valores de la escala de resistencia.

Una vez diseñada en un papel con tinta china negra, debe-colocar su escala en el instrumento, sacando su panel para ello.

Pegue la nueva escala teniendo cuidado con la aguja que es muy sensible, y verificando si su movimiento sigue siendo perfectamente libre.

Hecho esto, sólo queda calibrar su instrumento.

a) Escala 0-1 V

Monte el circuito de la figura 12 usando una pila común y dos resistores, conectando las puntas de prueba del modo indicado.

 

Figura 12
Figura 12

Asegúrese que la punta de prueba hace buen contacto y que la pila es nueva.

Los resistores, de preferencia, deben tener 10% de tolerancia o menos.

Ajuste el trimpot P1 para que el instrumento marque 1 V.

Ese ajuste puede hacerlo de modo más preciso con un diodo zener de 1V, como muestra la figura 13.

 

Figura 13
Figura 13

b) Escala de 0-10V

Esta escala es más fácil de ajustar. Use una batería común de 9V, y apoye en sus terminales las puntas de prueba que deben estar conectadas en los terminales (0-10 V) y (común).

Ajuste el trimpot P2 para que el instrumento indique 9V, como muestra 1a figura 14.

 

Figura 14
Figura 14

Si quisiera mas precisión en el ajuste, use un circuito con diodo zener de 10 V, semejante al usado en la escala anterior y con una fuente de 12V. El resistor será de 220 ohm x ½ W.

c) para la escala de 0-100 V use tres baterías de 9V en serie, como muestra la figura 15, y ajuste el trimpot P3 para que el instrumento indique 27V.

 

Figura 15
Figura 15

Las puntas de prueba deben estar en (común) y (0-100 V).

Ahora sólo queda usar el instrumento.

 

Uso

Recordamos que este instrumento sólo mide tensiones continuas y resistencias.

Para medir resistencias el procedimiento es el siguiente:

a) Conecte las puntas de prueba en (COM) y (Ω).

b) Apoye una punta de prueba en la otra y ajuste el trimpot P4 (Ajuste Cero) para que el instrumento marque cero en la escala de Ω, o sea, para que su aguja vaya toda hacia la derecha.

c) Conecte las puntas de prueba en los terminales del circuito ,o componente de cuya resistencia desea medir. (El circuito o componente debe estar desconectado).

d) Lea en la escala del instrumento la resistencia en k Ω, o sea, en millares de Ω.

 

Para medir tensiones el procedimiento es el siguiente:

a) Conecte la punta de prueba negra en el terminal (COM) y la roja en el terminal correspondiente a la banda de tensión medida. Sino tuviera idea de la tensión comience con la más alta (0-100).

b) Conecte las puntas de prueba en el circuito en que se desea saber la tensión obedeciendo su polaridad (rojo + y negro -)

c) Si la lectura de tensión fuera en un punto muy bajo dela escala, enseguida pase para una escala menor, o sea, si estuviera en 0-100 pase a 0-10.

d) Si la lectura fuera tal que la aguja sobrepasara el límite superior de la escala, elija una escala más alta.

e) Si la tensión fuera excesivamente alta para la escala elegida, puede producirse la quema del fusible, en cuyo caso el instrumento no acusará nada en cualquier prueba siguiente. Basta cambiar el fusible en el caso y continuar con su uso normal.

 

J1, J2, J3, J4 y J5 – bornes comunes para puntas de prueba

P1 – 10k trimpot

P2 – 100k ó 150k trimpot

P3 – 1M ó 1M5 – trimpot

P4 – 22k – trimpot

B1 – 3V dos pilas pequeñas

F1 – fusible de 200 mA

M1 – Vumétro común de 200 µA (ver texto)

D1, D2 – 1N4001 – diodos de silício o equivalentes

R1 – 1k x 1/8W – resistor (marrón, negro, rojo)

R2 – 10k x 1/8W – resistor (marrón, negro, naranja)

R3 – 100k x 1/8W – resistor (marrón, negro, amarillo)

Varios: puntas de prueba (roja y negra), soporte para dos pilas pequeñas, soporte para fusible, puente de terminales, caja para montaje, escala de papel para el instrumento, símbolos autoadhesivos para o panel, alambres, soldadura, etc.

 

Publicado originalmente em 1989