INTERPRETACIÓN DE ESPECIFICACIONES

[PARTE 2]

¿QUE SON? 
Es el análisis que puede hacer a los datos especificados por el fabricante

¿QUIEN LAS PRODUCE?

El fabricante, quien debe ser claro en todas las escalas de medición.

¿PARA QUE LAS PRODUCE?

Para dar conocimiento dentro de que rangos de trabajo que puedo asumir

 ¿QUE ES UN INSTRUMENTO?

Herramienta para captar el valor de una variable ya sea corriente, voltaje, resistencia, presión  temperatura, fuerza etc.

• Existe siempre incertidumbre-error-exactitud-epsilon. (Rango por arriba o por debajo de la medida real en donde se puede ubicar la medida).

• El instrumento debe sentir (sensibilidad).

• La exactitud tiene sus condiciones (condiciones ambientales)

• Buena exactitud indica buena precisión.

• Buena precisión no indica buena exactitud.

• El fabricante debe ser claro en todas las escalas de medición.

"Exactitud es inexactitud"

"en la medida en que la desviación es más pequeña, mejor es el instrumento"

HOJA DE ESPECIFICACIONES TÉCNICAS,
   Ejemplo: Multimetro Modelo HP 3466A

En esta imagen encontramos la descripción por parte del fabricante de los modos de trabajo de este Multimetro, se trabajo con la zona enmarcada que me indica los rangos de voltaje soportados por el instrumento. En este recuadro podemos ver que la exactitud del instrumento esta sujeta al porcentaje de lectura y al numero de cuentas.

Por ejemplo podríamos decir que si el multímetro es de 4 y medio dígitos  tendría de 0 a 19.999 posibilidades de lectura el instrumento, con lo cual aseguraría tener un rango máximo de 20.000 cuentas.

Cuando se dice que es de 4 y medio dígitos el multímetro, esto quiere decir que el primer digito de izquierda a derecha solo puede tomar valores máximos de 0 y 1.

De acuerdo al valor de la variable a medir, se escoje entre mejor y peor escala con cual rango de voltajes de la tabla de especificaciones del instrumento según el fabricante podría usarse para hacer una medida adecuada.

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Es el análisis que se le puede hacer a todos los datos que da el fabricante. Son producidas por el mismo fabricante quien es el encargado de dar todas las especificaciones de las escalas de medición de los diferentes instrumentos de medida.

Su función es dar a conocer los rangos dentro de los cuales puedo trabajar con cada instrumento que utilice.

La presentación de la información se hace por medio de un conjunto de dígitos. En el caso de los multimetros. Estos dígitos se forman con 7 barras o segmentos formando un ocho. De acuerdo con las segmentos excitados eléctricamente, será el número representado.  Los segmentos pueden ser de Led o Cristal Líquido. Los de Led son luminosos no dependiendo de la luminosidad exterior para poder observarlos. Los de Cristal Líquidos dependen de la luz exterior para ser observados.

Los instrumentos pueden contener 3, 4 o 5 dígitos. Mientras mayor cantidad de dígitos tenga el instrumento, mayor será la resolución del mismo, o sea, se podrá leer con mayor exactitud del valor desconocido.

Cada dígito será formado por la combinación de los segmentos de ese dígito. Cada segmento es controlado por una línea eléctrica. Para tener mayor resolución de lectura, se necesitan varios dígitos, pero cada dígito necesita 7 líneas. Esto complica la decodificación y la implementación eléctrica del contador por la cantidad de cableados necesarios.

El número uno (1) es formado por los dos segmentos verticales derechos. Si excitamos el primer dígito de la izquierda con una sola línea, conectada a estos dos segmentos, tendremos un 1 cuando la línea este excitada y un cero cuando esta línea no esté excitada. Esto permitiría duplicar la resolución sin complicar demasiado el cableado. Este dígito a la izquierda que puede tomar valor 1 ó 0 se lo conoce como medio dígito.

Normalmente se tienen un lectura de 999 pero con el agregado de un 1 delante del 999, se obtiene el doble de escala al poder leer 1999.

Dicho de otro modo, con un instrumento de dígitos normales, para un instrumento de 3 dígitos, se podría leer 999 milivolts en la escala de milivolts, pero si se agrega el medio dígito delante del dígito de la izquierda, se puede leer hasta 1999 milivolts. Normalmente cuando el valor de entrada supera las 1999 cuentas, los dígitos completos no están iluminados y sólo el medio dígito presenta el valor 1, indicando sobre-escala. (lectura mayor a la que puede indicar el instrumento).

Cuando la lectura es menor a 1000 cuentas, el medio dígito no se enciende.

Esto hace muy ventajoso el uso común de el llamado medio dígito (el 1 más significativo) que duplica la resolución del instrumento.

En el presentación digital también se manifiesta un error por indeterminación de + 1 dígito en la presentación. O sea, después del último dígito de la derecha, los dígitos siguientes de menor valor no son mostrados. Estos dígitos no mostrados pueden ser mayores a 5 ó menores a 5, El instrumento, redondea el ultimo dígito de la derecha, con lo cual se pierde la información sobre esos dígitos no presentados. Por lo tanto, el ultimo dígito puede ser de un valor mayor o menor en 1.

Osea, si nos da una lectura de 1456 mV, el valor puede ser de 1455 mV a 1457 mV. Uno por encima y uno por debajo del valor presentado

Precisión de la medición está dada por

+- 1 cuenta +- Error de la base de tiempo +- error del conversor de entrada correspondiente.

En los Instrumentos de Medición

La especificación de un instrumento de medición, es una detallada descripción de las características que identifican al instrumento.

La utilidad y simplicidad de las especificaciones debe tenerse en cuenta al diseñar la presentación de estas especificaciones. Una especificación que se aplica a todos los rangos, a todos los niveles y a un amplio rango de condiciones ambientales es fácilmente entendida.

Los componentes que integran la especificación de un instrumento de medición, incluye todos los parámetros que identifican al instrumento, y a las condiciones de respuesta del mismo ante diversas condiciones ambientales y de lectura. Entre ellas tenemos los Rangos, la Exactitud, la Precisión, la Resolución, linealidad, los límites de temperatura de funcionamiento y almacenamiento, las características de entrada, los valores máximos y mínimo de lectura.

RANGO: 

Los rangos son las distintas escalas que el instrumento tiene a fin de dar una lectura adecuada dentro de la resolución establecida en la especificación.

Fondo (FULL) de escala: Es el máximo valor de lectura en la escala en uso.

Factor de escala: Este está dado por la relación entre el rango elegido y el número de divisiones de dicho rango. Este es más aplicable a instrumentos de medición analógica.

PRECISIÓN: 

Es el mayor error permitido, expresado como un porcentaje o un valor absoluto. O sea, es la exactitud de la medición. En multímetros digitales, la precisión se expresa por dos términos. Uno de ellos es la cantidad de dígitos fijos de error y el otro término puede expresarse de cuatro formas:

 a-  % de la lectura especificada:   

  

Error % =

  

En los instrumentos digitales, por ejemplo, se expresa como +- (2,0 % de la lectura +- 2 dígitos), indicando que el error del valor leído esta dentro del 1,3 % y además 2 dígitos de error fijo. Por ejemplo en ese caso, si la lectura es 1200 mV, el error es de 24 mV (2,0 % de

1200) + -2 mV (2 dígitos), siendo la lectura verdadera, en el peor de los casos:

b- Error expresado en dígitos: = + x dígitos

Por ejemplo, si el error es de + 2 dígitos en la escala de milivoltios, y tenemos una lectura de 1.499 volts, esto significa que el error es de + 2 milivoltios y la lectura real puede ser 1501 a 1597 mvoltios. Este tipo de indicación de error es fijo, o sea independientemente del valor leído.

El error es siempre de igual cantidad de dígitos por arriba o por abajo del valor indicado.

ESTABILIDAD: 

Es el período de tiempo en el cual se garantiza que el instrumento mantenga las lecturas dentro de la especificaciones indicadas. En consecuencia, periódicamente debe hacerse una constatación del instrumento con otro de mayor estabilidad y precisión a fin de ajustarlo mediante los controles adecuados a los valores indicados por la especificación.

RESOLUCIÓN: 

Es el menor valor de lectura que puede identificar el instrumento en la escala en uso. O sea, es el menor cambio de la magnitud que puede ser indicado por el instrumento.

Por ejemplo, en un multímetro de 5 dígitos puede mostrar 200000 cuentas, y en consecuencia la resolución será igual a 1 dígito. Por ejemplo, 1 Microvoltios en la escala de 200 V.

IMPEDANCIA DE ENTRADA: 

Al intentar medir una magnitud, el instrumento necesita afectar el valor de esa magnitud medida a fin de cuantificarla. La impedancia de entrada es una medida de la capacidad del instrumento de medir esa magnitud, afectándola el menor grado posible. En consecuencia, a mayor impedancia de entrada, mejor será la calidad del instrumento de medida.

En los instrumentos analógicos esta es variable de acuerdo al rango utilizado y se expresa en OHM/volts Resp (Resistencia específica). La resistencia de entrada es

Rv = Resp (Kohm/V) x Rango (v)

En los instrumentos digitales, la resistencia de entrada es un valor fijo que depende del modo de lectura (Voltios o Amperes) independiente de la escala usada. En modo de medición de Tensión la impedancia se mide en Megaohms.

En el caso de medición de corriente, se da también la máxima caída de tensión que se produce en los terminales de entrada del instrumento.

MÁXIMOS VALORES DE VOLTAJES Y CORRIENTE ADMISIBLE

Los multímetros son instrumentos electrónicos que pueden soportar un determinado valor máximo de voltaje y corriente aplicable a sus extremos. Estos valores son los máximos absolutos que pueden ser aplicados, aún cuando en la escala más grande el display pueda medir un valor mayor.

En Voltaje alterno, se especifican el máximo voltaje eficaz, y el máximo valor pico que corresponde este último con el máximo voltaje de continua admisible por el instrumento. En alterna se deben respetar los dos máximos ya que si el voltaje eficaz es menor al máximo admisible, pero el pico es mayor al admisible, esa señal no se puede medir porque puede dañar el instrumento, ya que se supera uno de los límites.

En el caso de corriente, el máximo se refiere al máximo eficaz de corriente que está limitado por protección por un fusible interno.

CONDICIONES AMBIENTALES DE USO: 

Son las condiciones ambientales (temperatura y humedad, polvo) y posición en las cuales pueden ser usados los instrumentos, y en las cuales se cumplen las especificaciones indicadas por los manuales. Dependiendo del instrumento, se indican las temperaturas máximas y mínimas dentro de las cuales pueden ser usados, y las temperaturas máximas y mínimas dentro de las cuales pueden ser guardados. Normalmente el rango de temperaturas de almacenamiento es mayor al de operación.

En cuanto a la humedad, se aplica los mismos conceptos que para la temperatura, siendo expresado los límites en % de humedad ambiente.

En los instrumentos digitales normalmente no se aplica este concepto, debido a que la cuantificación de la información medida se hace por medios electrónicos, no haciéndose uso de elementos mecánicos, por lo cual la posición no afecta a la lectura.

En los instrumentos de bobina móvil, ya que la indicación de la lectura se hace a través de aguja acoplada a una bobina móvil que se desplaza radialmente en un campo magnético generado por un cilindro magnético, se debe indicar la posición en que se debe colocar el instrumento. Normalmente se indica con un símbolo, para indicar que se debe usar en posición horizontal con el visor hacia arriba. Esto es debido a que en esta posición, el peso de la aguja no afecta a la medición realizada.

Las Hojas de Especificaciones son proporcionadas por los fabricantes de los instrumentos y en ellas encontramos los parámetros para ejercer el trabajo con el instrumento de la forma mas eficiente posible,

Ejemplos

INTERPRETACIÓN DE ESPECIFICACIONES

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

[PARTE 1]

Cifras Significativas

-Significado de las cifras

Son cifras significativas (c.s) todos aquellos dígitos que pueden leerse directamente del aparato de medición utilizado, tiene un significado real o aportan alguna información  son dígitos que se conocen con seguridad (o existen cierta certeza).

Cuando uno hace ciertos cálculos  las cifras significativas se deben escribir de acuerdo a la incertidumbre del instrumento de medición.

-Situaciones particulares

Cuando las cifras no tienen sentido.

La medida 2.04763 kg obtenida con una balanza con resolución de 0.0001 kg, tiene cinco cifras significativas: 2, 0, 4, 7 y 6. El 3, no puede leerse en esta balanza por consiguiente no tiene sentido.

El punto decimal.

Cuando tenemos que 3.714m = 37.14 dm = 371.4 cm = 3714 mm, en todos los casos hay 4 cifras significativas. La posición del punto decimal es independiente de ellas.

-Reglas

Números diferentes de cero como cifras significativas.

Cualquier dígito distinto de cero es significativo.

Ejemplo: 351 mm tiene tres cifras significativas

        1124g tiene cuatro cifras significativas

El cero como cifra significativa

Los ceros utilizados para posicionar la coma (antes de números diferentes de el), no son cifras significativas.

Ejemplo: 0.00593, tres cifras significativas (en notación científica 5.93x10^3)

3.714 m = 0.003714 km = 3.714x10^-3 km

Tomando en cuenta la segunda igualdad se ve que el numero de c.s es 4 y los ceros agregados no cuentan como c.s

-Los ceros situados entre dígitos distintos de cero son significativos.

Ejemplo: 301 mm tiene tres cifras significativas.

        1004 g tiene cuatro cifras significativas.

-Si un numero es mayor que la unidad, todos los ceros escritos a la derecha de la como decimal cuentan como cifras significativas.

Ejemplo: 3.501 m tiene cuatro cifras significativas.

        9.050 g tiene cuatro cifras significativas.

-Para números sin coma decimal, los ceros ubicados después del ultimo dígito distinto de cero pueden ser o no cifras significativas.

Ejemplo: Así 23000 cm puede tener

        2 cifras significativas (2.3x10^4)

        3 cifras significativas (2.30x10^4)

        4 cifras significativas (2.300x10^4).

Seria mas correcto indicar el error, por ejemplo 23000 +- 1(5 cifras significativas)

-Redondeo en números

Es muy común que en cocientes como por ejemplo 10/3 o 1/6 o en números irracionales como son pi o euler, se tenga un sin numero de cifras decimales. En estos casos, el redondeo se efectúa usando los siguientes criterios:

a) Si el dígito que sigue a la derecha de la ultima cifra significativa es menor que cinco, simplemente se suprime este y todos los demás que le siga. Si se trata de redondear a décimas:

7.83 (3 c.s) redondeando, da 7.8 (2 c.s)

12.5438 (6 c.s) redondeado, da 12.5 (3 c.s)

b) Si lo que sigue a la derecha de la ultima cifra significativa es mayor que cinco, la ultima cifra significativa crece una unidad.

Ejemplo: si se trata de redondear a milésimas:

3.4857 (5 c.s) redondeado, da 3.486 (4 c.s)

6.1997 (5 c.s) redondeado, da 6.200 (4 c.s)

-Operaciones con cifras significativas

En la practica experimental, muy comúnmente se dan los casos en que se tienen que hacer operaciones aritméticas con mediciones de diferente numero de cifras significativas. En estos casos las mediciones se deben escribir de acuerdo a la incertidumbre del instrumento de medición con mayor error, es decir con respecto a aquel que da la peor medida.

Suma y resta con cifras significativas.

El resultado se expresa con el menor numero de cifras decimales. Si se quiere sumar una medida con milésimas a otras dos con centésimas y décimas, el resultado deberá expresarse en décimas.

  

Multiplicación y división con cifras significativas.

Si se tiene un producto con diferentes cifras significativas, entonces el resultado redondeado obedecerá a aquella medida que tenga el menor numero de cifras significativas

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN ELECTRÓNICA

En física, química e ingeniería, un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta conversión.

La importancia de los instrumentos eléctricos de medición es incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la Capacitación y la inductancia. Además que permiten localizar las causas de una operación defectuosa en aparatos eléctricos en los cuales, como es bien sabido, no es posible apreciar su funcionamiento en una forma visual, como en el caso de un aparato mecánico.

La información que suministran los instrumentos de medición eléctrica se da normalmente en una unidad eléctrica estándar: ohmios, voltios, amperios, culombios, henrios, faradios, vatios o julios.

Unidades Eléctricas

Unidades empleadas para medir cuantitativamente toda clase de fenómenos electrostáticos y electromagnéticos, así como las características electromagnéticas de los componentes de un circuito eléctrico. Las unidades eléctricas empleadas en técnica y ciencia se definen en el Sistema Internacional de unidades. Sin embargo, se siguen utilizando algunas unidades más antiguas.

Las unidades de la electricidad definidas por el Sistema Internacional para las magnitudes relacionadas por la ley de Ohm son: el voltio para la tensión; el amperio para la intensidad; y el ohmio para la resistencia.

• El voltio es la unidad del SI para el potencial eléctrico, la fuerza electromotriz y el voltaje. Recibe su nombre en honor de Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la primera batería química. Es representado simbólicamente por la letra V. Se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio consume un vatio depotencia.
• El amperio es la unidad del SI para la intensidad de corriente eléctrica. Fue nombrado en honor de André-Marie Ampère. Un amperio es la intensidad de corriente que, al circular por dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y separados entre sí en el vacío a lo largo de una distancia de un metro, produce una fuerza entre los conductores de 2·10^-7 newton por cada metro de conductor; también se puede conceptualizar como el paso de un Columbio (6.28 x 1016 electrones) en un segundo a través de un conductor. Se representa con la letra A.
• El ohmio es la unidad del SI para la resistencia eléctrica. Se representa con la letra griega Ω. Su nombre deriva del apellido del físico Georg Simon Ohm, que definió la ley del mismo nombre. Un ohmio es la resistencia eléctrica que presenta una columna de mercurio de 106,3 cm de altura y 1 mm² de sección transversal, a una temperatura de 0 °C.

Resistencia, Capacidad e Inductancia

Todos los componentes de un circuito eléctrico exhiben en mayor o menor medida una cierta resistencia, capacidad e inductancia. La unidad de resistencia comúnmente usada es el ohmio, que es la resistencia de un conductor en el que una diferencia de potencial de 1 voltio produce una corriente de 1 amperio. La capacidad de un condensador se mide en faradios: un condensador de 1 faradio tiene una diferencia de potencial entre sus placas de 1 voltio cuando éstas presentan una carga de 1 culombio. La unidad de inductancia es el henrio. Una bobina tiene una autoinductancia de 1 henrio cuando un cambio de 1 amperio / segundo en la corriente eléctrica que fluye a través de ella provoca una fuerza electromotriz opuesta de 1 voltio. Un transformador, o dos circuitos cualesquiera magnéticamente acoplados, tienen una inductancia mutua de 1 henrio cuando un cambio de 1 amperio por segundo en la corriente del circuito primario induce una tensión de 1 voltio en el circuito secundario.

Dado que todas las formas de la materia presentan una o más características eléctricas es posible tomar mediciones eléctricas de un número ilimitado de fuentes.

Mecanismos Básicos de los Medidores

Por su propia naturaleza, los valores eléctricos no pueden medirse por observación directa. Por ello se utiliza alguna propiedad de la electricidad para producir una fuerza física susceptible de ser detectada y medida. Por ejemplo, en el galvanómetro, el instrumento de medida inventado hace más tiempo, la fuerza que se produce entre un campo magnético y una bobina inclinada por la que pasa una corriente produce una desviación de la bobina. Dado que la desviación es proporcional a la intensidad de la corriente se utiliza una escala calibrada para medir la corriente eléctrica. La acción electromagnética entre corrientes, la fuerza entre cargas eléctricas y el calentamiento causado por una resistencia conductora son algunos de los métodos utilizados para obtener mediciones eléctricas analógicas.

Calibración de los Medidores

Para garantizar la uniformidad y la precisión de las medidas los medidores eléctricos se calibran conforme a los patrones de medida aceptados para una determinada unidad eléctrica, como el ohmio, el amperio, el voltio o el vatio.

Patrones Principales y Medidas Absolutas

Los patrones principales del ohmio y el amperio de basan en definiciones de estas unidades aceptadas en el ámbito internacional y basadas en la masa, el tamaño del conductor y el tiempo. Las técnicas de medición que utilizan estas unidades básicas son precisas y reproducibles. Por ejemplo, las medidas absolutas de amperios implican la utilización de una especie de balanza que mide la fuerza que se produce entre un conjunto de bobinas fijas y una bobina móvil. Estas mediciones absolutas de intensidad de corriente y diferencia de potencial tienen su aplicación principal en el laboratorio, mientras que en la mayoría de los casos se utilizan medidas relativas. Todos los medidores que se describen en los párrafos siguientes permiten hacer lecturas relativas.

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Los equipos de medición de electrónica son el conjunto de equipos que se utilizan para realizar mediciones de dispositivos electrónicos. Pueden servir para crear estímulos, para capturar respuestas, para enrutar la señal, etc.

Básicos

• Voltímetro - Miden voltaje.
• Óhmetro - Miden resistencia.
• Amperímetro - Miden corriente eléctrica.
• Multímetro - Miden voltaje, resistencia y corriente eléctrica.
• Fuente de alimentación - Genera voltajes
• Generador de señales-genera patrones de señales periódicas o no periódicas tanto analógicas como digitales
• Generador de pulsos
• Osciloscopio
• Frecuencímetro

Avanzados

• Analizador de redes
• Analizador de espectros
• Medidores de figura de ruido

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Medidores de Corriente

Galvanómetros

Los galvanómetros son los instrumentos principales en la detección y medición de la corriente. Se basan en las interacciones entre una corriente eléctrica y un imán. El mecanismo del galvanómetro está diseñado de forma que un imán permanente o un electroimán produce un campo magnético, lo que genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina cercana al imán. El elemento móvil puede ser el imán o la bobina. La fuerza inclina el elemento móvil en un grado proporcional a la intensidad de la corriente. Este elemento móvil puede contar con un puntero o algún otro dispositivo que permita leer en un dial el grado de inclinación.

El galvanómetro de inclinación de D'Arsonval utiliza un pequeño espejo unido a una bobina móvil y que refleja un haz de luz hacia un dial situado a una distancia aproximada de un metro. Este sistema tiene menos inercia y fricción que el puntero, lo que permite mayor precisión. Este instrumento debe su nombre al biólogo y físico francés Jacques D'Arsonval, que también hizo algunos experimentos con el equivalente mecánico del calor y con la corriente oscilante de alta frecuencia y alto amperaje (corriente D'Arsonval) utilizada en el tratamiento de algunas enfermedades, como la artritis. Este tratamiento, llamado diatermia, consiste en calentar una parte del cuerpo haciendo pasar una corriente de alta frecuencia entre dos electrodos colocados sobre la piel. Cuando se añade al galvanómetro una escala graduada y una calibración adecuada, se obtiene un amperímetro, instrumento que lee la corriente eléctrica en amperios. D'Arsonval es el responsable de la invención del amperímetro de corriente continua.

Sólo puede pasar una cantidad pequeña de corriente por el fino hilo de la bobina de un galvanómetro. Si hay que medir corrientes mayores, se acopla una derivación de baja resistencia a los terminales del medidor. La mayoría de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, pero la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la corriente total. Al utilizar esta proporcionalidad el galvanómetro se emplea para medir corrientes de varios cientos de amperios.

Los galvanómetros tienen denominaciones distintas según la magnitud de la corriente que pueden medir.

Microamperímetros

Un microamperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.

Los galvanómetros convencionales no pueden utilizarse para medir corrientes alternas, porque las oscilaciones de la corriente producirían una inclinación en las dos direcciones.

Electrodinamómetros

Sin embargo, una variante del galvanómetro, llamado electrodinamómetro, puede utilizarse para medir corrientes alternas mediante una inclinación electromagnética. Este medidor contiene una bobina fija situada en serie con una bobina móvil, que se utiliza en lugar del imán permanente del galvanómetro. Dado que la corriente de la bobina fija y la móvil se invierte en el mismo momento, la inclinación de la bobina móvil tiene lugar siempre en el mismo sentido, produciéndose una medición constante de la corriente. Los medidores de este tipo sirven también para medir corrientes continuas.

Medidores de aleta de hierro

Otro tipo de medidor electromagnético es el medidor de aleta de hierro o de hierro dulce. Este dispositivo utiliza dos aletas de hierro dulce, una fija y otra móvil, colocadas entre los polos de una bobina cilíndrica y larga por la que pasa la corriente que se quiere medir. La corriente induce una fuerza magnética en las dos aletas, provocando la misma inclinación, con independencia de la dirección de la corriente. La cantidad de corriente se determina midiendo el grado de inclinación de la aleta móvil.

Medidores de termopar

Para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores que dependen del efecto calorífico de la corriente. En los medidores de termopar se hace pasar la corriente por un hilo fino que calienta la unión de termopar. La electricidad generada por el termopar se mide con un galvanómetro convencional. En los medidores de hilo incandescente la corriente pasa por un hilo fino que se calienta y se estira. El hilo está unido mecánicamente a un puntero móvil que se desplaza por una escala calibrada con valores de corriente.

Medición del Voltaje

El instrumento más utilizado para medir la diferencia de potencial (el voltaje) es un galvanómetro que cuenta con una gran resistencia unida a la bobina. Cuando se conecta un medidor de este tipo a una batería o a dos puntos de un circuito eléctrico con diferentes potenciales pasa una cantidad reducida de corriente (limitada por la resistencia en serie) a través del medidor. La corriente es proporcional al voltaje, que puede medirse si el galvanómetro se calibra para ello. Cuando se usa el tipo adecuado de resistencias en serie un galvanómetro sirve para medir niveles muy distintos de voltajes. El instrumento más preciso para medir el voltaje, la resistencia o la corriente continua es el potenciómetro, que indica una fuerza electromotriz no valorada al compararla con un valor conocido.

Para medir voltajes de corriente alterna se utilizan medidores de alterna con alta resistencia interior, o medidores similares con una fuerte resistencia en serie.

Los demás métodos de medición del voltaje utilizan tubos de vacío y circuitos electrónicos y resultan muy útiles para hacer mediciones a altas frecuencias. Un dispositivo de este tipo es el voltímetro de tubo de vacío. En la forma más simple de este tipo de voltímetro se rectifica una corriente alterna en un tubo de diodo y se mide la corriente rectificada con un galvanómetro convencional. Otros voltímetros de este tipo utilizan las características amplificadoras de los tubos de vacío para medir voltajes muy bajos. El osciloscopio de rayos catódicos se usa también para hacer mediciones de voltaje, ya que la inclinación del haz de electrones es proporcional al voltaje aplicado a las placas o electrodos del tubo.

Otros tipos de Mediciones

Puente de Wheatstone

Las mediciones más precisas de la resistencia se obtienen con un circuito llamado puente de Wheatstone, en honor del físico británico Charles Wheatstone. Este circuito consiste en tres resistencias conocidas y una resistencia desconocida, conectadas entre sí en forma de diamante. Se aplica una corriente continua a través de dos puntos opuestos del diamante y se conecta un galvanómetro a los otros dos puntos. Cuando todas las resistencias se nivelan, las corrientes que fluyen por los dos brazos del circuito se igualan, lo que elimina el flujo de corriente por el galvanómetro. Variando el valor de una de las resistencias conocidas, el puente puede ajustarse a cualquier valor de la resistencia desconocida, que se calcula a partir los valores de las otras resistencias. Se utilizan puentes de este tipo para medir la inductancia y la capacitancia de los componentes de circuitos. Para ello se sustituyen las resistencias por inductancias y capacitancias conocidas. Los puentes de este tipo suelen denominarse puentes de corriente alterna, porque se utilizan fuentes de corriente alterna en lugar de corriente continua. A menudo los puentes se nivelan con un timbre en lugar de un galvanómetro, que cuando el puente no está nivelado, emite un sonido que corresponde a la frecuencia de la fuente de corriente alterna; cuando se ha nivelado no se escucha ningún tono.

Vatímetros

La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un vatímetro, un instrumento parecido al electrodinamómetro. El vatímetro tiene su bobina fija dispuesta de forma que toda la corriente del circuito la atraviese, mientras que la bobina móvil se conecta en serie con una resistencia grande y sólo deja pasar una parte proporcional del voltaje de la fuente. La inclinación resultante de la bobina móvil depende tanto de la corriente como del voltaje y puede calibrarse directamente en vatios, ya que la potencia es el producto del voltaje y la corriente.

Contadores de servicio

El medidor de vatios por hora, también llamado contador de servicio, es un dispositivo que mide la energía total consumida en un circuito eléctrico doméstico. Es parecido al vatímetro, pero se diferencia de éste en que la bobina móvil se reemplaza por un rotor. El rotor, controlado por un regulador magnético, gira a una velocidad proporcional a la cantidad de potencia consumida. El eje del rotor está conectado con engranajes a un conjunto de indicadores que registran el consumo total.

Sensibilidad de los Instrumentos

La sensibilidad de un instrumento se determina por la intensidad de corriente necesaria para producir una desviación completa de la aguja indicadora a través de la escala. El grado de sensibilidad se expresa de dos maneras, según se trate de un amperímetro o de un voltímetro.

En el primer caso, la sensibilidad del instrumento se indica por el número de amperios, miliamperios o microamperios que deben fluir por la bobina para producir una desviación completa. Así, un instrumento que tiene una sensibilidad de 1 miliamperio, requiere un miliamperio para producir dicha desviación, etcétera.

En el caso de un voltímetro, la sensibilidad se expresa de acuerdo con el número de ohmios por voltio, es decir, la resistencia del instrumento. Para que un voltímetro sea preciso, debe tomar una corriente insignificante del circuito y esto se obtiene mediante alta resistencia.

El número de ohmios por voltio de un voltímetro se obtiene dividiendo la resistencia total del instrumento entre el voltaje máximo que puede medirse. Por ejemplo, un instrumento con una resistencia interna de 300000 ohmios y una escala para un máximo de 300 voltios, tendrá una sensibilidad de 1000 ohmios por voltio. Para trabajo general, los voltímetros deben tener cuando menos 1000 ohmios por voltio.

Referencias:

1. http://es.wikipedia.org/wiki/Instrumento_de_medici%C3%B3n
2. http://www.profesormolina.com.ar/electronica/laboratorio/inst_med.htm
3. http://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_el%C3%A9ctricas
4. http://es.wikipedia.org/wiki/Equipos_de_medici%C3%B3n_de_electr%C3%B3nica