Instrumentos digitales

Instrumentos digitales:Este tipo de instrumentos cumplen básicamente el mismo tipo de función que los instrumentos analógicos, la diferencia es que el valor de la medición se ve reflejada en un display o pantalla LCD, y que el procesamiento de los datos a medir se realiza mediante conversores analógicos / digitales (A/D) o en forma completamente digital.Los instrumentos digitales tienen una gran cantidad de funciones incorporadas en el mismo equipo, como ser la capacidad de medir tensión y corriente (CA y CC), resistencia, inductancia, capacitancia, continuidad, frecuencia, ganancia de transistores bipolares etc. Por esto se los suele llamar multimetros digitales. Existe una amplia gama de multimetros, clasificados según sus prestaciones, robustez, calidad y precio.un instrumento identificado con el display de 3 1/2 dígitos, puede mostrar los tres últimos dígitos del 0 al 9 mientras que el primero solo puede ser un 0 o un 1. Es decir que la mayor marcación que este displaypuede ser de 1999. En el caso de que el instrumento digital que se está utilizando sea "autorango" si la medición a realizar se encuentra fuera de la capacidad máxima del instrumento, se leerá en la pantalla OL.MuestreoSe entiende un proceso que efectúa medidas repetitivas a intervalos fijos de tiempo. Los resultados de estas medidas se tratan con posterioridad para reducir los errores.El paso de muestreo es el parámetro que fija la velocidad del aparato. Es normal que un aparato que tenga muestreo muy grande no sea capaz de medir con eficacia magnitudes que cambianrápidamente.

Discretizacion y conversión analógico-digitalDespués de una medida el aparato debe transformar la magnitud leída en un numero adimensionado. En esta fase el aparato se despreocupa de la magnitud física y solo se ocupa de su cuantificación numérica. Por supuesto el número de cifras utilizadas en este procedimiento no es infinito porque es una consecuencia directa de la capacidad de cálculo del aparato y de sus características constructivas. En estos casos de habla de conversión ANALOGICO-DIGITAL a n cantidad de bits.Establecido el numero de cifras binarias se fija también el numero de niveles que pueden utilizarse para representar la medida: 10 bit = 1024 niveles Descripción del instrumento digital En los sistemas digitales, el procesamiento de señales a medir se realiza digitalmente, es decir que si la señal de entrada es analógica, se convierte en digital mediante un conversor analógico/digital (A/D) y la medici6n se realiza operando sobre pulsos digitales.Los sistemas digitales interpretan dos estados lógicos conocidos como bits del sistema digital binario(uno y cero).Según la tecnología de programación aplicada variaran los valores nominales de tensión que representen cada uno de los dígitos binarios pero en todos los casos el valor 1 representa el estado de encendido y el valor 0 el estado de apagado.•    Convertidores A/D: Como su nombre lo indica, son dispositivos electrónicos que permiten convertir cualquier señal analógica a formato digital.

 

* Convertidores A/D por rampa en escalera: son los más sencillos. Al iniciar, la señal analógica de entrada es comparada con una rampa digital ascendente, y a través de los pulsos de reloj o "clock" que alimentan en contador se producirá el proceso de comparación. Cuando la señal de la de la rampa digital supere el valor de la señal analógica Vent se inhibirá el conteo.* Convertidor A/D por aproximaciones sucesivas: son utilizados ampliamente por su combinación de alta velocidad (entre 1 y 5 \xsg) y perfecta resolución, aunque resultan más costosos.* Convertidores A/D de doble rampa: Son empleados normalmente donde se requiera alta inmunidad al ruido, gran exactitud y economía. Pueden eliminar gran cantidad de ruido proveniente de la señal de entrada ya que la conversión digital de esta señal se encuentra en una etapa integradora. Estos convertidores son muy utilizados en voltímetros digitales.*

Convertidores de voltaje a frecuencia(V/F): estos dispositivos funcionan convirtiendo la serial de entrada analógica en un tren de pulsos binarios, los cuales tendrán una determinada frecuencia f (o periodo T) en función del valor numérico de la tensión de entrada. Mediante este mecanismo de conversión se logra un alto rechazo al ruido proveniente de la señal de entrada.* Convertidores A/D en paralelo: Estos son los convertidores más rápidos de todos los descriptos anteriormente. La serial de entrada es distribuida a través de una red resistiva a un cierto número "P" de comparadores. Estos comparadores son los que alimentan un codificador.

 

Factores a tener en cuenta para la elección de un instrumento digital: Exactitud: La exactitud que poseen los instrumentos digitales es generalmente mayor que la que poseen los instrumentos analógicos, pero se debe comprender en forma clara y correcta las especificaciones de los fabricantes, ya que la mayoría de ellos especifican la exactitud en un instrumento digital, como la combinación de errores constantes y errores proporcionales.Los tres conceptos claves para comprensión de las especificaciones de la exactitud son:La resolución: la resolución de un instrumento digital indica el numero de dígitos en la pantalla o display que este posee. El error constante: son todos los errores que permanecen constantes en todo el rango de utilización del instrumento, y se expresan como un porcentual del valor a fondo de escala, como en los instrumentos analógicos.Los errores proporcionales: Son aquellos que varían en proporción al valor de la medición efectuada, por esto los errores proporcionales se expresan como un porcentual del valor de la medición tomada. Impedancia:Otro factor a tener en cuenta en la elección del instrumento digital, es su impedancia de entrada. Al igual que los instrumentos analógicos, los digitales pueden cargar el circuito en el que se están realizando mediciones y provocar errores adicionales, además de los ya mencionados.Velocidad de lectura:En la mayoría de los instrumentos una velocidad de lectura por segundo, es razonable pero también existen equipos que toman hasta 800 mediciones por segundo.

El multimetro:El multimetro puede ser utilizado para realizar una gran variedad de mediciones. El multimetro digital se convierte en óhmetro cuando se le adiciona una fuente de corriente constante. Esta fuente inyecta corriente a la resistencia R que se quiere medir el voltímetro mide la caída de tensión que sucede en la resistencia, lo que le permite realizar por medio de un proceso interno, el cálculo del valor de la resistencia.El multimetro digital:Es portátil y se alimenta con una pila colocada en su interior y dispone de dos cables de conexión que sirven para conectarse al punto donde se realiza la medición. Como ya se ha mencionado, el multimetro digital además de ser mucho más práctico y manejable que el analógico, también es más rápido.Mandos del multimetro En el panel frontal del multimetro se sitúan todos los mandos disponibles además de la pantalla para la lectura de los datos.Funciones del multimetro El multimetro digital es un aparato con muchas funciones muy diferentes:(.) Óhmetro.(V=) Voltímetro para tensiones continuas.(V~) Voltímetro para tensiones alternas.(A=) Amperímetro para corrientes continuas. Comprobación diodos.Conectores del multimetro Los conectores del multimetro permiten conectar los dos cables o puntas de prueba que acompañan al aparato y permiten realizar la medición. Normalmente uno de los conectores es de color rojo y, de todos modos, se marcan con letras y/o númerosLa pantalla del multimetroLa pantalla del multimetro, en la práctica, es la interfaz del aparato que nos transmite toda la información que posee.

 

Pinza amperimétrica:La pinza amperimétrica es un instrumento capaz de medir la intensidad de corriente que fluye en un conductor sin tocar físicamente dicho conductor. Para medir, la pinza mide el campo magnético que se genera alrededor del cable debido al paso de la corriente.Funcionamiento de la Pinza Amperimétrica: Solo hay que pasar el cable del que se quiere medir la intensidad de corriente que está circulando dentro de la pieza.Las Líneas de campo magnético generadas son capturadas por el anillo donde se induce una tensión proporcional a la corriente a medir.Características de I a pinza amperimetrica:Esta proporcionalidad entre la corriente a medir y la tensión que sale de la pinza se indica en las características del aparato.Características de los Multimetro Un multimetro programado como el de la figura puede tener las siguientes tolerancias de error instrumental según el fondo de escala.Particularidades:Cada multimetro usa una simbología concreta para indicar algunas situaciones especiales. En el caso de un multimetro usado como óhmetro, si en la pantalla se visualiza "OL" (over-load) o "1" es porque normalmente con estas siglas se quiere indicar circuito abierto entre las dos puntas o mejor una resistencia infinita, indicando que el instrumento se encuentra fuera de rango de medida.Medidas de tensiónPara las medidas de tensión normalmente los multimetro disponen de dos posibles funciones: *Medida de tensiones continúas.*Medida de tensiones alternas.

 

Medidas de continuidad:Una de las operaciones de comprobación que se realiza más a menudo en una instalaci6n Eléctrica, o simplemente en un componente electronico, es la comprobación de la continuidad. Ante todo es necesario definir la continuidad óhmica. Por continuidad óhmica suele entenderse una conexión entre dos puntos de un conductor que no presente conjuntamente una resistencia superior a los 200 ohmios.En realidad el aparato de medida funciona siempre como óhmetro solo que en este caso proporciona una señal acústica (avisador) cuando mide una resistencia inferior a los 200 ohmios.Medidas de tension alternaTeóricamente el aparato proporciona el valor eficaz de la tensión alterna. Esto es verdad Solo si: *La tensión alterna es perfectamente sinusoidal. O bien si: *El voltímetro marca el valor eficaz real.*En todos los demás casos existen grandes aproximaciones a tener en cuenta.*Aspectos problemáticos de las medidas en alterna*El valor eficaz de una tensión alterna puede medirse o calcularse de distintos modos. La forma más sencilla es medir el valor de pico de la señal y después aplicar la formula:*Esta fórmula solo es válida para las formas de onda perfectamente sinusoidales.Medidas de tensión continuaPara medir una tensión continua es decir una diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito, primero hay que programar el aparato en el sector indicado con el símbolo.Se recomienda colocar el aparato primero en el mayor fondo de escala para evitar daños en caso de tensiones inesperadas y después ir bajando hasta el valor adecuado

 

Consumo del instrumento:En realidad, el instrumento de medida presenta una cierta absorci6n que corresponde al valor de resistencia interna. Este valor de resistencia interna no es fijo, depende del fondo de escala seleccionadoMedidas de corriente: Para medir una corriente, además de programar el aparato en el sector marcado con las siglas (A=) o (A~), también es necesario interrumpir la malla eléctrica en un punto. De hecho, para medir la corriente hay que conectar el aparato en serie a la malla de la que quiere conocerse la corriente en circulación. *  aspectos problemáticos Una conexión accidental en paralelo del aparato programado para medir corrientes puede ocasionar daños graves puesto que, al contrario que con las medidas de tensión, con esta selección la resistencia interior del aparato es muy baja. * Absorción del amperímetro Conectando el amperímetro en serie a la malla eléctrica idealmente no debería suceder nada. En realidad el aparato presenta una pequeña resistencia interior que perturba el funcionamiento normal del circuito. La calidad de un amperímetro desde el punto de vista del consumo se valora, de hecho, según el valor más o menos bajo de esa resistencia interior.