Voltimetro Digital

El voltímetro es un instrumento que se utiliza para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico .Existen varios tipos de voltímetros según su funcionamiento, como: los voltímetros electromecánicos, voltímetros digitales, osciloscopios y potenciómetros .El voltímetro siempre debe colocarse en paralelo con respeto a los elementos que se miden para efectuar la medida de la tensión .El tipo de voltímetro que voy a desarrollar a continuación es el digital.

El voltímetro digital indica la tensión en forma numérica en una pantalla de cristal líquido (LCD). Además pueden tener prestaciones adicionales como la memoria, la detección de valor de pico, el verdadero valor eficaz (RMS), y el autorrango entre otras .Como todo instrumento de medida no es perfecto, ya que cuando trabaja toma una pequeña parte de la corriente perturbando el resultado obtenido en un cierto grado .La precisión del instrumento viene dada por el fondo de escala, que da el porcentaje de error del voltímetro digital tiene normalmente un fondo de escala de 1%.

Para no falsear la medida, el instrumento de medida debe tener una resistencia eléctrica interna muy grande, de esta forma por la rama donde esta el voltímetro la intensidad de corriente será muy reducida .Por lo general tienen una resistencia de entrada constante de 10 megohmios independientemente del rango de medición ajustado.

La lectura del voltímetro se puede alterar por factores como la temperatura y la variaciones de tensión de alimentación .para estar seguros de que el resultado obtenido se encuentra dentro de las tolerancias especificadas por el fabricante, deben ser calibrados periódicamente contra un voltaje estándar tales como Weston celular.

Para obtener la medida en la pantalla emplea un conversor analógico-digital (CAD o ADC), que es un dispositivo electrónico capaz de convertir una entrada analógica de tensión en un valor binario .la señal analógica, que varía de forma continua en el tiempo, se conecta en una entrada del dispositivo y se somete a muestreo a una velocidad fija, obteniéndose así una señal digital a la salida del mismo.

Clasificación

Podemos clasificar los voltímetros por los principios en los que se basa su funcionamiento.

[editar]Voltímetros electromecánicos

Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y para corriente alterna.

[editar]Voltímetros electrónicos

Añaden un amplificador para proporcionar mayor impedancia de entrada (del orden de los 20 mega ohmios) y mayor sensibilidad. Algunos modelos ofrecen medida de "verdadero valor eficaz" para corrientes alternas. Los que no miden el verdadero valor eficaz es porque miden el valor de pico a pico, y suponiendo que se trata de una señal sinusoidal perfecta, calculan el valor eficaz por medio de la siguiente fórmula:

[editar]Voltímetros vectoriales

Se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.

[editar]Voltímetros digitales

Dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades.

El sistema de medida emplea técnicas de conversión analógico-digital (que suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numérico mostrado en una pantalla numérica LCD.

El primer voltímetro digital fue inventado y producido por Andrew Kay de "Non-Linear Systems" (y posteriormente fundador de Kaypro) en 1954.

[editar]Utilización

Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.

Figura 1.- Conexión de un voltímetro en un circuito

En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la función del voltímetro presentando unas características de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento.

En la Figura 1 se puede observar la conexión de un voltímetro (V) entre los puntos de ay b de un circuito, entre los que queremos medir su diferencia de potencial.

En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores a las que soportarían los devanados y órganos mecánicos del aparato o los circuitos electrónicos en el caso de los digitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltímetro, de forma que solo le someta a una fracción de la tensión total.

A continuación se ofrece la fórmula de cálculo de la resistencia serie necesaria para lograr esta ampliación o multiplicación de escala:

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