LOS MULTÍMETROS DIGITALES

Un multímetro, polímetro o tester te permite medir Amperios, Voltios y Ohmios, por lo menos.
Si te has aficionado a Arduino, y te gusta hacer tus pequeños (O grandes) montajes, necesitas uno de estos ya, porque son baratos e imprescindibles en el arsenal de cualquiera de los que habitualmente leéis estas páginas.
Un multímetro forma parte del arsenal mínimo imprescindible de cualquiera que juegue con la electricidad y la electrónica y de ser posible conviene contar también con un osciloscopio y un analizador de frecuencias. El problema es que de los tres herramientas básicas, solo el multímetro es asequible, por precio, a los principiantes, así que vamos a empezar con él.
Los buenos multímetros cuestan caros.
Por ejemplo si te dedicas profesionalmente a esto, no quieres un multímetro que se rompa mientras trabajas y te deje tirado, cómo vas a usarle muchas veces y quizás con corriente alterna de una cierta potencia, necesitas asegurarte de que está bien aislado y que los materiales que emplea son robustos para aguantar el trote diario.
Hay quien necesita la mejor precisión, o el mayor tiempo de uso… o cualquier otra cosa que se te ocurra. SI eres un profesional de la electrónica no tiene sentido que yo te diga lo que quieres. Pero si eres un aficionado entusiasta, típico usuario de Arduino, entonces no necesitas empeñar las asaduras para comprarte el mejor multímetro del mercado por varios centenares de euros, porque no vas a sacarle partido.

Manual o automático 

La mayor parte de los polímetros baratos, incluyendo el de la foto de esta sesión, suelen necesitar que selecciones manualmente con el dial, el tipo de medida que vas a hacer, lo que aunque te acostumbres resulta molesto.
Con  Arduino, un error o despiste puede freírte el polímetro (Muy poco probable) lo que puede hasta tener gracia, pero si lo usas para medir tensiones elevadas, a lo mejor hay consecuencias más serias, por lo que es preferible un modelo automático que selecciona de por si la escala para evitar este tipo de problemas.

Impedancia de entrada 

Tenéis que comprender que nos es posible medir algo sin afectar su estado y por eso cuanto mayor sea su impedancia de entrada, menos interferirá en el circuito que estamos midiendo.
Siempre que tomas una medida modificas el circuito de muestra con la electrónica del polímetro y por tanto alteras de facto el valor original que estas midiendo.

Recordad el principio de incertidumbre de Heisenberg, que aunque a otra escala muy diferente, y en otro ámbito, de algún modo implica una idea similar.

Lo optimo seria que un polímetro tuviera una impedancia de entrada  infinita, pero las cosas rara vez son asi. Un buen polímetro debería tener al menos 10 MΩ de impedancia de entrada para tomar medidas con una cierta confianza, y prefiero no investigar demasiado para ver cuál es la de estos estos pequeños polímetros baratos, porque para medir un máximo de 5 o 12V no vamos a necesitar mucho más, pero me lo temo lo peor.

Variables a medir 

El peor polímetro que podáis comprar os medirá por lo menos, Tensión continua, Resistencia y corriente continua en amperios. Pero también hay más cosas que pueden ser interesantes, como medir tipos transistores, capacidades de condensadores, continuidad y tantas otras cosas.
Además una decisión básica es si lo vais a usar para electricidad alterna tipo tensión domestico hasta 220V o vais a ir a más. Estos tester baratos están indicados a nivel doméstico y para medir pequeños componentes electrónicos, pero bajo ninguna circunstancia están pensados para un electricista industrial.

Si es vuestro caso, no compréis uno de estos malos y baratos, gastaros algo más en uno debidamente aislado, que os ahorrará mas de un susto.

Fondo de escala 

En otras palabras ¿Cuál es el máximo valor que necesitamos medir? En el caso de Arduino serán hasta 5V el 99% de las ocasiones y quizás 12 o 24V en algún momento, y para esto cualquiera vale y sobra.
Cuando veo que este multímetro de la imagen marca hasta 1000V de DC me cuesta contener las carcajadas. Sed serios y no os creáis todo lo que veáis. Desde luego no se me ocurriría usar uno de estos voltímetros para una medida semejante; Porque tengo mucho aprecio a mi pellejo y porque no están pensados para soportar semejantes cargas.
Pero si estás en electrónica de potencia con regulaciones de motores de una cierta potencia, tiristores y demás, vas a necesitar un multímetro muy bien aislado y con absoluta certeza de que dispone de un fusible rápido como es debido y no como el que traen los modelos baratos que estamos presentando aquí.

Precisión 

Aquí es cuando la matan. Hay actividades que requieren la máxima precisión posible en tus medidas y una cierta garantía de que esa precisión no varía con, digamos el tiempo, la temperatura o las diferentes localizaciones geográficas y sus diferentes campos magnéticos.
Un buen multimetro tiene que ser no solo preciso, si no tambien estable, confiable y repetitivo de forma que sus medidas no deriven con el tiempo o con cualquier otra cosa.
Necesitamos también tener claro cuál puede ser el procedimiento de calibración y si hay algún modo de certificar que el equipo cumple de modo que pueda ser homologado.
Normalmente la clase del instrumento indica el porcentaje de error que el instrumento produce al efectuar una medida. Así un polímetro de clase II como es el caso de estos polímetros baratos significa que tiene un 2% de error con respecto al fondo de escala.
Así que midiendo con fondo de 20V, lo normal con Arduino, el error de la medida será menor de 20V * 2% = 0,4V Lo que resulta en una medida bastante pobre sobre los 5V en que Arduino se mueve, pero consolaros pensando que este es el peor caso.
Cuando este margen de error es inaceptable entonces, hay que ir pensando en multímetros mejores y naturalmente más caros, de clase I.

Mediciones

Por último, no hay que confundir la precisión, el error en la media y la incertidumbre que son cosas diferentes (Aunque parezca mentira)
El error es inherente a la medida, y podríamos definirlo como la diferencia entre el valor real y el valor medido. El problema es que nadie sabe cuál es el valor real.
Por eso hablamos de incertidumbre, como un modo de acotar el error con una cierta probabilidad. Podemos dar una medida de 4.8V con un error del ±5% y un margen de confianza del 95%, significa que en el 95% de las medidas (lo que no está mal) el error será menor de 4.8 * (±5%) = 0,22V.
Es importante que entendáis que en la vida no hay certezas, y en las medidas menos que en ningún sitio. Por último y para cerrar esta sección voy a citar a un viejo profesor de laboratorio que nos decía:

“Un instrumento de medida siempre proporciona un valor, de ustedes depende creérselo o no.”

No caigas en el típico error de principiante de creer que las medidas van a misa. Hay mil maneras de manipularlas, equivocarlas o simplemente medir donde no es, así que siempre que midáis algo preguntaros si os encaja.

COMO SE USA UN MULTÍMETRO DIGITAL


Vamos a empezar diciendo, que como se trata de un instrumento que mide valores eléctricos, necesita unas puntas de medida  que colocamos entre los puntos donde haremos la medición, y por tanto existe una punta de medida negativa (Normalmente negra) y otra positiva (Normalmente roja) que se conectan en las entradas correspondientes como muestra la imagen.

Estas son las típicas baratas, acabadas en punta, pero también existen unas acabadas en unas pinzas y en garfios, de modo que se pueden colocar  y liberar las manos (Algo muy útil, pues siempre te acaban faltando manos)

Por si acaso, diré aquí que si las puntas de prueba se rompen, casi siempre por la parte de los zócalos en el multímetro, se pueden comprar un par nuevo en cualquier tienda. No hace falta tirar el tester.

Para colocar las puntas de medida en el multímetro basta con meterlas a presión y se pueden retirar igual.
Coloca siempre la negra en el negativo o común siguiendo el código de colores que usamos siempre, y la punta roja puede ir en una de las otras dos posiciones, dependiendo de lo que vayamos a medir

Fíjate, que en el caso que se muestra, la punta negra va a una boca marcada como tierra o común (COM), mientras que la roja va pinchada  a otra boca que marca VΩmA, los símbolos que representan, Voltios, Ohmios y mili Amperios.
En la gran mayoría de los caso pinchareis así las puntas de medida, pero si vais a medir una intensidad de varios amperios entonces colocaras la punta en la boca que marca 10ADC (10 Amperios de corriente continua)

Recordar que la corriente continua, se suele indicar como DC por sus siglas en Ingles y la corriente alterna como AC.

 Una vez que tenemos las puntas colocadas, tenemos que seleccionar el parámetro que queremos medir, y eso lo hacemos haciendo girar el selector central a la posición deseada. Fijaros que tiene varias zonas claramente marcadas, dependiendo de lo que se desea medir.

Selector

Fíjate que el selector tiene una marca que apunta hacia la zonas de medida da.

• DCV: Tensión continua en Voltios.
• Ω: Resistencia.
• ACV: Tensión eléctrica alterna.
• DCA: Corriente eléctrica en Amperios..
• OFF: Multímetro apagado.

Si por ejemplo quieres medir tensión continua, típicamente la caída de tensión en cualquier circuito Arduino, tendrías que colocar el selector en el área de DCV, y ahí te encontraras con que hay varias posiciones, rotuladas 200 mV, 2000 mV, 20V, 200V, 1000V que se llaman de fondo de escala de la medida.
La idea es que seleccionando una de estas posiciones limitas el fondo de escala, o lo que es lo mismo la máxima medida que te puede dar en esa posición.
¿Por qué? Pues porque si vas a medir una señal de digamos 1,5 V podrías poner el usar el fondo de escala de 1000V, pero entonces la lectura será muy poco precisa (Porque el error es proporcional al fondo de escala) y podrías encontrarte con que los errores son mayores que la propia señal.

Con un instrumento de clase 2, el error es del 2% del fondo de escala típicamente. Por tanto 2% * 1000 = 20 V de error en la medida. Mal vas a medir una señal de 3,3V.

La mejor precisión la obtendrás siempre de tu multímetro usando el fondo de escala más próximo y por encima de la señal que vas a medir.

Cuando sabes el valor límite de la señal que vas a medir puedes elegir el fondo de escala fácilmente, pero si lo ignoras, pon el selector en el máximo para la primera aproximación y luego vete bajando. Porque si lo haces al revés puedes quemar el circuito de medida.

Ante la duda empieza siempre desde arriba y luego vete bajando.

Una vez que has colocado el fondo de escala, para hacer la medida de digamos voltios bastara con que pinches con las puntas de medida en los lugares entre los que quieres medir la caída de tensión y rápidamente obtendrás tu lectura.

Normalmente, en un circuito Arduino, la tensión máxima será de 5V y por eso es seguro que midas cualquier punto con el fondo de escala de 20V, pero no te fíes o tu nuevo tester acabará achicharrado con rapidez.

MIDIENDO RESISTENCIA

Asegúrate, lo primero que seleccionas la zona de resistencia en el voltímetro con un fondo de escala adecuado.

Como las resistencias son pasivas, para medirlas nuestro polímetro tiene que poner una pequeña tensión entre los extremos y medir la intensidad de la corriente que pasa. Conociendo la tensión aplicada y la intensidad medida, la ley de Ohm nos da directamente el valor de la resistencia.

Pero de nuevo, para tener la mejor precisión necesitamos que el fondo de escala sea lo el más bajo posible, pero por encima del valor a medir y en caso de duda empieza desde arriba.

Cuando mides resistencias y tienes las puntas al aire el valor de la lectura sueles ser un “1”, que es una forma estúpida de decir ∞ pero es lo que hay y tenéis que saberlo.

También la medida será de 1, si elegís un fondo de escala menor que el valor que vas a medir, así que atento al fondo de escala.

Si pones en contacto las puntas de medida veras rápidamente que le valor de la lectura cae a 0, al ser conductoras su resistencia es 0.

En el selector hay una posición a la derecha del símbolo de los Ohmios, que indica como una señal acústica. Esto es porque en esa posición el multímetro mide continuidad, y cuando la encuentra emite un pitido para indicarlo. Es algo de lo más útil para seguir un circuito o un diodo, de ahí el simbolo.

Por último la zona marcada como ACV te permite medir corriente alterna. La típica que todos tenemos en el hogar y puedas usar esta posición para comprobar la tensión de los enchufes.
Típicamente, a nivel doméstico tenemos 125V o 220V según estéis en América o Europa y en trifásica (Mejor que no toquemos este tema por ahora) podéis encontrar una tensión entre fase y neutro de 220V y de 380V entre fases.
La posición de Temp, os dará una medida de la temperatura ambiente y nunca he sabido porque los multímetro baratos traen esto incluido.
Por último, la posición  del selector hFE, os medirá la ganancia β de un transistor bipolar que hayáis colocado en el zócalo  azul de la izquierda, pero mejor si no nos extendemos mucho por ahora.
Vamos a dejarlo aquí por ahora, que ya ha salido una sesión un poco mas larga de lo previsto, pero antes me gustaría recordaros algo evidente, que los multímetros digitales utilizan una pila de 9v para funcionar y que periódicamente hay que cambiarla porque se agota (Increíble ¿No?), algo que parece sorprender profundamente a bastante gente.