En esta entrada os vamos a hablar de una de las herramientas fundamentales para un maker, el voltímetro. Si recordáis, hace tiempo ya os presentamos qué es un multímetro. En la entrada de hoy, os vamos a presentar un modelo concreto, sus capacidades y sus limitaciones. El Extech EX330, un multímetro multifunción recomendado por el David L. Jones tras realizar una exhaustiva comparativa entre multímetros de mano de similares precios.
La comparativa es un poco antigua, y desde entonces nuevos modelos han entrado al mercado, por lo que es bien posible que ahora podamos encontrar opciones más interesantes. Pero dado que en Amazon sigue siendo uno de los más vendidos y clasificándolo como un producto cinco estrellas, hemos pensado que quizás fuera bueno dedicarle un poco más de tiempo en las siguientes entradas.
Lo primero que vemos es que David L. Jones valora mucho el acabado de los materiales de los equipos. La asociación que hace es inmediata, acabados baratos, van acompañados de electrónica barata, y en temas de instrumentación, la fiabilidad de las medidas es algo que se toma muy en serio.
El segundo tema que valora es la comodidad de las funciones. El hecho de ser un multímetro autorango, nos evita tener que hacer uso intensivo del selector y nos permite concentrarnos solamente en colocar las puntas de test en los puntos en los que queramos registrar las magnitudes de nuestro interés.
Por último y no menos importante, valora que al igual que los móviles actuales tienen mil y una funcionalidades adicionales "gratis", le gusta que este modelo incorpore algunas cosas que puntualmente nos podrían servir de alguna ayuda.
A continuación os dejamos una comparativa de los tres modelos de esta serie, que nos permitirá mejor valorar cuánto de importante son estas funciones extra para nosotros, teniendo en cuenta que el resto de las prestaciones son equivalentes, excepto por el muestreo que usa para las medidas. Algo de lo que hablaremos en otra entrada.
El manual del equipo, os lo dejamos en este link. Son solo 14 páginas pero haremos uso de él cuando vayamos repasando cada una de sus características.
En la siguiente entrada, empezaremos por analizar el primero de los apartados de la comparativa, ¿qué significan las cuentas?. Algo que es importante tener en cuenta cuando vayamos a escoger nuestro multímetro y que en gran medida marcará el precio del equipo.
Y ya sabéis, si tenéis alguna sugerencia o duda, no tenéis más que mandarnos un correo a
e intentaremos responder a vuestra pregunta lo antes que podamos.
Un multímetro, también llamado polímetro, es un aparato que
permite efectuar mediciones de los parámetros eléctricos más importantes de un
circuito eléctrico: tales como corriente (amperios),voltaje (voltios) o resistencia (ohmios).
Si no recuerdas qué eran, haz clic en los siguientes enlaces para repasar:
Es un equipo imprescindible a la hora de revisar nuestro prototipo y las versiones más básicas son relativamente económicas. A título de ejemplo podríamos decir que en los bazares podrías llegar a encontrarte multímetros por menos de 5 euros, similares al que usaremos en nuestras prácticas.
Tipos de multímetros
Los hay de dos clases: Analógicosy Digitales. Los analógicos de bobina móvil
emplean una aguja que muestra los valores sobre un tablero con diferentes
escalas de lectura.
Los multímetros digitales, muestran la lectura sobre una pantalla de números conocida también como display.
Los multímetros digitales tienden a ser los preferidos pues permiten lecturas explicitas en números, en contraste con los análogos para los que es necesario conocer el manejo de un tablero graduado y saber leer sobre el mismo las diferentes variables medidas.
¿Cómo se usan?
MEDICIÓN O COMPROBACIÓN DE RESISTENCIAS
Es una operación muy sencilla y consiste en los siguientes pasos:
Aislar del resto del circuito la resistencia o resistencias que se desean medir. En caso de no hacerlo, el multímetro puede arrojar la lectura de la parte contraria a la que tú quieres medir.
Enchufar los punteros en sus clavijas correspondientes. La de color rojo, a la clavija roja marcada con las iniciales VΩ, y la de color negro, a la clavija marcada con las iniciales COM (común).
Situar el selector de funciones en la zona correspondiente para efectuar mediciones resistencias (si no se tiene idea de la posible resistencia a medir por no conocer el código de colores o ser un grupo de resistencias, se debe colocar el selector en la posición de mayor valor). La pantalla del multímetro debe aparecer con la lectura cero.
Tocar con los punteros en los extremos de la resistencia o parte del circuito que hemos aislado. Si en la pantalla aparece un mensaje de error es que la posición del selector de funciones está en una situación incorrecta. Iremos descendiendo punto a punto el selector hasta que en la pantalla aparezca la medición correcta. A veces, la indicación de la pantalla oscila entre dos lecturas; no te preocupes, espera a que el multímetro se estabilice y mantén bien apretados los punteros a la resistencia hasta que la lectura sea la correcta.
Si nuestro circuito lo hubiéramos montado uniendo tres resistencias a dos pilas, y en un momento dado quisiéramos averiguar el valor de una de ellas, sería tan sencillo como se muestra en el esquema
importante
Lo ideal es que el elemento a medir (una resistencia en este
caso) no esté alimentado por ninguna fuente de voltaje (V). El multímetro hace
circular una corriente I por la resistencia para poder obtener el valor de la
ésta.
Nota:
En algunos sitios, cuando el multímetro está midiendo resistencia, se le pone el nombre de Ohmímetro (por medir Ohms), y es que el Multímetro mide multiples cosas, por eso tiene tantos nombres : Multímetro, Tester, Polímetro, Ohmímetro, Voltímetro, Amperímetro, etc.
PARA MEDIR VOLTAJES
Existen dos tipos de voltajes que pueden ser medidos;
voltajes de corriente alterna (Vac) y voltajes de corriente continua (Vcc). El multímetro
tiene escalas para ambas clases de voltajes.
La primera precaución que debes tener presente es que en el circuito, o parte de él en que quieres
efectuar la medición, pase corriente. Sobre un motor parado nunca podrás medir la tensión entre sus bornes.
Una vez asegurado que pasa corriente, los pasos a seguir son los siguientes:
1 °) Asegúrate del tipo de corriente, continua o alterna, que vas a medir.
2 °) Enchufa los punteros en la posición correcta: el rojo en la clavija marca con VΩ, del polímetro, y el puntero negro a la clavija marcada con COM.
3.°) Coloca el selector de funciones en la posición para medir tensiones, y al igual que cuando medías
resistencias, si no conoces la tensión aproximada, sitúa el selector en la posición de mayor valor.
4.°) Toca con los punteros en los extremos del circuito donde quieres efectuar la medición. Si en la pantalla te aparece un mensaje de error, baja punto a punto el selector de funciones hasta que te dé una lectura correcta. En el caso de que la medición te salga con signo negativo, no te preocupes, es que los punteros están cambiados. Sitúa el puntero de color rojo donde tenías el negro, y viceversa, y comprobarás que el valor es el mismo y el signo negativo ha desaparecido.
Por ejemplo para medir el voltaje de una pila o batería.
Este voltaje es de corriente continua. Por ejemplo si quieres comprobar si tu pila de 9 voltios funciona todavía.
Seleccione la escala de 20 voltios DC de su multímetro, conecte las puntas a
los bornes de la batería, la punta roja al positivo y la punta negra al
negativo.
Leerá el valor en números sobre la pantalla del multímetro si cercano a
nueve voltios, la batería es nueva y si no, como es nuestro caso, donde marca solo 4,93 voltios, es que está gastada.
Si conecta al revés las puntas no es
grave, tan sólo que aparecerá un signo menos detrás de los números de la
pantalla del multímetro. Estos números indican un voltaje negativo que
significa que la punta roja fue conectada al negativo y que la punta negra fue
conectada al positivo, al contrario de lo normal.
Normalmente en los multímetros el cable rojo debe tener la
tensión mas alta que el cable negro. Ver el diagrama de la derecha
Ojo, si no selecciona correctamente la escala de su
multímetro, corre el riesgo de dañarlo.
SEA MUY CUIDADOS EN ESTO.
Y recuerda el multímetro se montara en paralelo con el elemento o circuito en donde queramos medir el voltaje.
PARA MEDIR CORRIENTES (intensidades)
El procedimiento es muy similar a los anteriores, con la salvedad de que en los dos casos anteriores, el
polímetro se montaba en paralelo con el elemento o circuito a medir y ahora se monta en serie, o sea,
intercalado.
Los pasos a seguir son los siguientes:
1.°) Asegúrate del tipo de corriente que vas a medir.
2.°) Conecta los punteros de forma que el de color negro esté conectado en la clavija COM y el de color rojo en la clavija con las iniciales mA.
3.°) Coloca el selector de funciones en la posición para medir corrientes como en los casos anteriores,
posiciónalo en el mayor valor.
4.°) «Rompe» el circuito en el ramal que desees medir la corriente y toca con los punteros en los dos extremos del circuito que has dejado libres, de forma que la corriente circule por dentro del multímetro. Si observas que en la pantalla aparece un mensaje de error, ve descendiendo punto a punto el selector de funciones hasta lograr la medición correcta.
Si quieres medir el consumo de la batería de un automóvil,
recuerde que se trata de una corriente continua. Libere el borne positivo de la
batería, seleccione la escala de 10 amperios en su multímetro y conecte la
punta roja al borne positivo de la batería y la punta negra al borne suelto.
Leerá el valor del consumo del automóvil, en Amperios sobre el display del
multímetro.
Para medir corrientes alternas tenemos antes que transformar
la corriente alterna en continua, ya veremos más adelante cómo.
COMO MEDIR CONTINUIDAD
Para comprobar si un cable conductor está en perfecto estado
basta poner las puntas de prueba de un multímetro,
en posición de ohmiómetro, entre sus dos extremos, como se muestra en la
figura, si obtenemos una medición de unos pocos ohmios o incluso de mili
ohmios, el conductor estará en buenas condiciones, si el conductor estuviera
parcialmente roto podríamos obtener valores de Kilo ohmios, así mismo lecturas
de Mega Ohmios o de desborde del medidor en la escala mayor indicaría que el cable
esta cortado.
Para ello lo primero que hacemos es verificar que el
multímetro está en buenas condiciones. Para ello una vez encendido el
multímetro, juntamos la punta roja con la punta negra y veremos un valor
cercano a 0 ohms. Esto significa que funciona. Ahora seleccionamos la escala de
200 ohmios en el multímetro. Colocamos las puntas del multímetro a cada una de
las puntas del cable, no importa en que orden y si el cable está bueno, leerá
cero o un valor cercano a cero ohmios. Ejemplo: 0.06 ohmios. Esto significa que
hay poca resistencia y que la corriente puede fluir. O lo que es lo mismo, hay
continuidad.
Si el cable está abierto, se leerá un uno (1), a la
izquierda de la pantalla del multímetro, que indica resistencia muy alta o
infinita.
Otra forma, quizás todavía má simple es colocando el
multímetro en la escala de continuidad, lleve la perilla a la posición diodo, y
mida lo que desee comprobar.
Normalmente si hay continuidad escucharemos una señal
acústica. Por lo que este sistema te evita estar pendiente de la pantalla
cuando
COMPROBACIÓN DE DIODOS
Un diodo en buen estado simplemente marca continuidad en un
sentido, mas no en el otro. Si marca continuidad en ambos sentidos es porque
está en corto o dañado.
En esta primera parte vamos a explicar
cómo conmutar una lámpara, o cualquier otro pequeño electrodoméstico enchufado
a la red eléctrica de nuestra casa, gracias a las ordenes suministrada por
nuestro Arduino, para luego poder hacerlo de forma remota a través de Internet.
Para eso vamos a necesitar
nuestro
Arduino, la versión que tengáis más a mano,
un relé de 5V y 220V,
diodo 1N4001 (o equivalente)
una resistencia de 2,2K (de cualquier tolerancia y potencia),
un transistor del
tipo BC546, 547, 548 o 550, y
una lámpara a la que podáis cortar el cable de
alimentación.
Si no sabéis o no recordáis, qué es cada
cosa, marcar sobre lo que tengáis dudas y saltareis a la entrada donde
explicábamos los detalles de cada
Vamos a hacerlo por partes para que
entendamos mejor la contribución de cada componente en el proyecto.
1.- ENCEDER UN LED
Como ya vimos en nuestra entrada ¡Hola! con
un simple PIN digital podemos hacer que Arduino encienda y apague un LED sin
mucha dificultad.
Esto lo podemos conseguir, porque el LED consume muy poca corriente y los pines digitales del Arduino es capaz de
suministrar la potencia requerida.
2.- ENCEDER UNA LÁMPARA
Pero ¿qué sucede si en lugar de un LED, que
funciona normalmente en el rango 1,8V-3V, quisiéramos hacer funcionar una
lámpara de 100W? Pues bien en este caso el sistema sería el equivalente a lo
que sucede para mover un ascensor.
Todos sabemos que un ascensor pesa mucho,
pero sin embargo cualquier tiene fuerza para hacerlo mover, ¿por qué? Porque
con la fuerza de nuestro dedo, accionamos un mecanismo que haciendo uso de
energía externa, acciona un motor con la suficiente potencia como para realizar
la operación deseada.
Pues bien, nuestro Arduino necesita hacer
lo mismo que nosotros, primero necesita un interruptor que pueda accionar y no
se electrocute en el intento, esta será la función del relé, y además
necesitará una instalación eléctrica independiente que tenga la tensión
requerida por encender la lámpara que hemos seleccionado.
¿A que parece sencillo? Pues sí que lo es, solo
nos quedaría pulir algunos detalles.
DETALLE 1 - Energía de activación
Aunque parezca poca cosa, para apretar el
botón del ascensor, hay que hacer cierta fuerza. Algunas veces basta con apoyar
el dedo, pero en los montacargas viejos, era común encontrarse con botones bien
duros. Pues bien, lo primero que tenemos que ver es qué fuerza hace falta para
accionar este mecanismo que hemos puesto.
Como decíamos en la entrada asociada al
funcionamiento del relé, un relé no es más que una electroimán xxx que se
magnetiza al paso de una corriente y acciona el mecanismo seleccionado.
Pues es justo eso lo que tenemos que ver
en la hoja de datos de nuestro relé, cual es la corriente que debe fluir por el
bobinado del relé para que pueda hacer accionar el mecanismo.
Si miramos en la hoja de datos del relé
que hemos escogido para nuestro proyecto veremos que:
Y esto ¿qué significa?, pues que para
imantar el electroimán de nuestro relé, necesitamos una corriente de 72mA, y
ahí está el primer problemilla. Si
nuestro Arduino solo entrega una corriente de 40mA máximo por PIN, ¿de dónde
voy a sacar más energía?.
Aquí es donde tenemos que recordar lo que
aprendimos en la entrada que hicimos sobre los transistores. Si recordáis,
ahí lo que explicábamos es que un transistor es un componente que actúa como la
llave de un grifo, y que permite con un flujo pequeño de corriente gestionar
una corriente mucho más alta
¿y cuánta más corriente es capaz de
suministrar? Pues depende del transistor.
Recordemos que la definición del parámetro
ganancia de un transistor venía definido por
Por lo que para que podamos gestionar una
corriente de colector de 70mA mínimo, teniendo en cuenta que la corriente de
base sería la corriente máxima que podría suministrar nuestro Arduino, esto es
40mA, necesitaríamos un transistor al menos con una ganancia de 2. Y esto hoy
en día no es un problema, como podemos ver más abajo podemos tener transistores
con ganancias de más de 300. Pero como no necesitamos tanta corriente con
cualquier transistor que pueda trabajar a 5voltios (VCE) nos podría valer. A
continuación os pongo alguno de los candidatos que hemos seleccionado para que
veáis como identificar en la hoja de datos del componente este parámetro
Entonces ¿cómo quedaría nuestro circuito
original?
Pues de la siguiente manera:
Ahora sí que disponemos de
corriente suficiente, bueno en verdad de demasiada.
Si la ganancia del transistor es de 100,
estaríamos forzando a pasar una corriente de 70mA (la que requiere la bobina) x
100, o lo que es lo mismo de 7 Amperios. Suficiente para fundir todo nuestro
proyecto en un instante. ¿Cómo lo resolvemos? Pues limitando la corriente en la
base, y ¿cómo lo hacemos? Pues poniéndole una resistencia, y ¿de qué valor?
Pues eso lo tendremos que calcular.
DETALLE 2 - Limitación de la corriente
Más adelante, presentaremos algunas
herramientas de simulación de circuitos con las que podremos tomar este tipo de
decisiones basados en los resultados que nos aportan la aplicación. Ver ejemplo
a continuación cómo es la propia aplicación la que una vez propuesto los
componentes que vamos a usar en nuestro proyecto, no dice los niveles de
corriente que vamos a obtener.
Pero como por ahora no tenemos todavía
instalada ninguna herramienta de simulación, lo mejor es seguir el principio de
prudencia, y empezar probando con valores de resistencias altas y hacer uso del
multímetro para calcular la corriente generada. Recomiendo tener a mano un kit
de resistencias de distintos valores para poder ir montando y desmontando hasta
encontrar la adecuada, o bien un kit de resistencias configurables como el que
presentaba en la entrada xxx.
Hecho esto, ya tenemos resuelto el
problema de la energía necesaria para accionar el electroimán de la
resistencia, y la “sintonización” de la corriente ajustando la resistencia de
la base del transistor que hemos usado. Ahora cada vez que nuestro Arduino
mande un pulso, se accionará el relé, que cerrará el circuito que alimenta la
lámpara. Pero ¿qué pasa si por alguna razón nuestro Arduino manda la señal pero
el relé no actúa?
DETALLE 3 - LED de control de señal
Lo primero que tenemos que ver es si le
llega tensión al relé, si no le llega es que por la razón que sea el Arduino no
está generando la señal de activación. Y como esa inquietud la solemos tener
muy a menudo en nuestros proyectos, siempre que se pueda es aconsejable
implementar un LED testigo. Si se enciende y no actúa el relé, sabremos
que el problema debe estar o bien en el relé o bien en el transistor.
Si vemos que el relé no se activa, lo
aconsejable sería verificar la tensión en los pines del Arduino, o bien si os
resulta más fácil, cambiar los pines asignados. Sucede que a veces, por errores
en el pasado, algunos Arduino terminan medio chamuscados, y algunos pines que
no fueron usados apropiadamente, terminan estando inutilizados. Si este es tu
caso, verás rápidamente que al cambiar de PIN (tanto en la protoboard como
en el sketch) el proyecto empieza a funcionar.
Pero qué pasa si por alguna razón nuestro
Arduino tiene microinterrupciones en el PIN, pues si la corriente en la base se
interrumpe, también se interrumpirá la alimentación de la bobina, y por lo
tanto el relé podrá desactivar la lámpara. ¿Qué podemos hacer?
¿Hay algo más que debamos tener en
cuenta?. Sí. Debemos gestionar el efecto de los transistorios provocados por la desactivación de la bobina.
Todo esto y más lo veremos en la continuación de este entrada.
