Multimetro y Osciloscopio

El Multímetro El multímetro ó polímetro es un instrumento que permite me dir diferentes magnitudes eléctricas. Así, en general, todos los modelos permiten medir: - Tensiones alternas y continuas - Corrientes alternas y continuas - Resistencias

Hay modelos que también permiten la medida de otras magnitudes como capacidades, frecuencias, etc Hoy día la mayoría de los multímetros son electrónicos con lectura digital, quedando muy pocos analógicos. Estos últimos constan básicamente de un instrumento de cuadro móvil (galvanómetro) que, con ayuda de los divisores de tensión y los shunts adecuados, puede adaptarse a diferentes funciones y escalas. La propia corriente del circuito que se está midiendo es la que circula por el galvanómetro. En este tipo de multímetros la lectura se hace determinando la posición de un indicador (aguja del galvanómetro) en una escala. Los multímetros electrónicos pueden ser de lectura analógica o digital, y se diferencian de los anteriores principalmente en que constan de algún dispositivo amplificador, de forma que la energía que alimenta a la parte del aparato donde se realiza la medición no procede del circuito bajo medida, sino de la fuente de alimentación interna del multímetro. Con los multímetros se pueden realizar medidas tanto de c orriente continua (DC) como de corriente alterna (AC). Es importante señalar que, en general, cuando los multímetros operan en corriente alterna (AC), los valores medidos de las te nsiones e intensidades corresponden a valores eficaces mientras no exista alguna indicación contraria; asimismo, en general, dichas medidas son sólo válidas para señales sinusoidales con un cierto límite de frecuencia e specificado en el aparato. Respecto al uso de los multímetros para la m edida de tensiones o corrientes continuas (DC), si éstos llevan indicador de aguja, la polaridad ha de re spetarse estrictamente, mientras que, si son de lectura digital, una polaridad cambiada dará lugar a valores negativos en la pantalla.

DESCRIPCIÓN DEL MULTÍMETRO

Nos limitaremos a describir los multímetros electrónicos con lectura digital, que son los que se van a utilizar en las prácticas. En el laboratorio hay distintos tipos o mode los de estos multímetros, correspondientes a diferentes marcas, pero todos e llos tienen unas partes o componentes comunes:

Pantalla: En ella aparece el valor numérico de la medida que se está efectuando. Además, en la pantalla de algunos modelos aparece información adicional: unidades, modo AC o DC, etc.

Interruptor (power): Botón de encendido/apagado del aparato. En algunos modelos está en la parte frontal, en otros en la parte lateral, incluso en algunos la función del interruptor la hace también la ruleta de selección de m edida.

Ruleta de selección de medida: Es un mando giratorio que permite seleccionar e l tipo de medida que se va a realizar (V para voltajes, vo ltajes, A para intensidades, Ω para resistencias). Hay modelos en los que sólo hay una posición para cada tipo de medida, la sele cción de la escala es automática. Por e l contrario, en otros modelos para cada tipo de m edida aparecen varias posiciones diferentes. Cada posición corresponde a una escala diferente, siendo los números que aparece n los valores máximos que se pueden medir en esa escala. Es muy importante seleccionar la escala adecuada para cada medida. Si se toma una esca la más pequeña que la necesaria, en la pantalla aparecerá un uno a la izquierda indicando que la escala es demasiado pequeña. Si se toma una escala muy grande no vamos a utilizar la resolución del equipo, vamos a perder cifras significativas en la medida. Veamos un ejemplo: Supongamos que tenemos un multímetro como el de la figura 2 y queremos medir una resistencia de 10KΩ aproximadamente ¿qué escala tenemos que elegir? Es decir, ¿en qué posición tenemos que colocar la ruleta? Las escalas de 2K y 200 son demasiado pequeñas. La escala de 100K sería la adecuada, en la pantalla aparecerá, por e jemplo,10.12KΩ . Si medimos con la de 1M en la pantalla aparecerá 0.0101MΩ=10.1K, perdiendo así la información de las centésimas de KΩ. El número de cifras de la medida perdidas aumentará si seguimos aumentando la escala.

Conectores: En ellos se conectan los dos c ables necesarios para hacer las mediciones. Hay diferentes conectores para los diferentes tipos de medidas. Uno de los cables siempre se

introduce en el conector común (COM), y el otro en el conecto r correspondiente a la medida que se vaya a hacer. Ver la tabla 1 para una mejor comprensión.

Conmutador AC/DC: Botón para cambiar entre el modo AC para tensiones o corrientes alternas, y DC para tensiones o corrientes continuas. Algunos modelos de multímetros tienen en la ruleta de selección de medidas zonas separadas para medidas AC y para DC, por lo que no tienen e ste botón. Es frecuente que el modo AC aparezc a representado por el símbolo:

Bloqueo de Pantalla (HOLD): Botón que permite “congelar” el valor que aparece en la pantalla. Es de mucha utilidad cuando se trabaja con medidas que varían con el tiempo. ¡Ojo¡, bloquea la pantalla, no la medida, aunque el valor que aparece en pantalla se a fijo, el valor de la medida sigue variando. La pantalla se desbloquea volviendo a pulsar al mismo botón.

Escala Manual (RANGE): Los modelos que tienen escala automática, tienen este botón para permitir el cambio entre cambiar la escala de forma manual.

MEDIDA DE VOLTAJES Un voltímetro (o un multímetro efectuando esa función) posee siempre una resistencia interna muy grande (de varios MΩ), y se coloca siempre en paralelo. Si las resistencias en el circuito son pequeñas comparadas con la resiste ncia interna del voltímetro, se puede suponer que ésta es infinita sin introducir un error apreciable en las ecuaciones. Sin

embargo, en aquellos casos en que la re sistencia en la que se está midiendo la diferencia de potencial el circuito sea grande hay que te ner en cuenta la resistencia interna inter na del voltímetro.

MEDIDA DE INTENSIDADES Un amperímetro (o un multímetro e fectuando esa función) posee siempre una resistencia interna pequeña, y ha de colocarse en serie. En caso de que, por equivocación, se coloque en paralelo corremos el peligro de que la intensidad que entre en el amperímetro supere el máximo permitido, debido a que su resistencia interna es muy pequeña. Al superar dicho máximo se puede estropear el aparato o, si se está utilizando una entrada protegida, se fundirá el fusible de protección.

MEDIDA DE RESISTENCIAS La medida de las resistencias (el multímetro funcionando como ohmímetro) se efectúa básicamente a partir de la Ley de Ohm: se aplica una te nsión (procedente de una pila interna del aparato) y se mide la corriente que circula por el circ uito de medida. Para realizar una medida correcta es necesario que la resistencia a medir este libre, es decir, que NO esté conectada a un circuito.

PROCEDIMIENTO DE MEDIDA - Para medidas de voltajes e intensidades, seleccionar el modo AC o DC según si el circuito es de corriente alterna o continua. - Para medidas de resistencias, aislar la resistencia (o resistencias) a medir del circuito. - Según el tipo de medidas a realizar conectar los cables al multímetro (ver tabla 1 para determinar qué conectores utilizar. - Conectar los otros extremos de los cables entre los bornes del elemento que se va a medir, teniendo en cuenta que el tipo de medida a realizar: Para medir voltajes, los voltímetros se colocan en paralelo. Para medir intensidades, los amperímetros se colocan en serie. Para medir resistencias, éstas deben estar aisladas del circuito. - Colocar la ruleta de selección del tipo de medida en la posición adecuada. Si el m ultímetro es de escala manual probar con varias escalas para buscar la más ade cuada.

Manual del usuario

Multímetro con mediciones en RMS (Valor eficaz) más Termómetro IR (Infrarrojo) Extech 470

Introducción Felicitaciones por su compra del multímetro Extech 470, (# de Parte EX470) Este multímetro es autorrango, con lecturas en valor de RMS *1 además es un termómetro IR (con detección infrarroja) con apuntador láser. Este medidor mide voltaje en CA/CD, corriente en CA/CD, Resistencia, Capacitancia, Frecuencia, Ciclo de trabajo, Prueba de diodo y Continuidad además de Temperatura por Termopar y sin contacto a través de IR (medición infrarroja). El uso y cuidado de este medidor le proveerá muchos años de servicio confiable.

Seguridad Esta señal adyacente a otra señal, terminal o dispositivo en operación indica que el operador deberá buscar una explicación en las Instrucciones de operación para evitar lesiones a su persona o daños al medidor. Esta señal adyacente a una o más terminales las identifica como asociadas con escalas que pueden, bajo uso normal, estar sujetas a voltajes particularmente peligrosos. Para máxima seguridad, no deberá manipular el medidor y sus cables de prueba cuando estas terminales estén energizadas. Esta señal indica que un dispositivo está completamente protegido mediante doble aislante o aislamiento reforzado.

WARNING CAUTION MAX 600V

Esta señal de ADVERTENCIA indica que existe una condición potencialmente peligrosa, que si no se evita, podría resultar en la muerte o lesiones graves. Esta señal de PRECAUCIÓN indica que existe una condición potencialmente peligrosa, que si no se evita, podría resultar en daños al producto. Esta señal advierte al usuario de que la(s) terminal(es) así marcadas no deberán ser conectadas a un punto del circuito donde el voltaje con respecto a tierra física exceda (en este caso) 600 VCA o VCD. Este símbolo indica hay un peligro potencial de una fuente ligera láser. EVITE LA EXPOSICIÓN Radiación láser emitida desde esta apertura

Cumple con: FDA 21 CFR 1040.10 y 1040.11 IEC 60825-1 (2001-08) Edición 1.2 EN 60825-1:1994/A11:1996/A2:2001/A1:2002

PRECAUCIONES 

El uso inapropiado de este medidor puede causar daños, choque, lesiones o la muerte. Lea y comprenda este manual de usuario antes de operar el medidor.

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Desconecte siempre los cables de prueba antes de reemplazar la batería o fusibles.



Revise que los cables de prueba y el medidor no tengan daños antes de operar el medidor.



Extreme sus precauciones al tomar medidas si los voltajes son mayores a 25 VCA rms o 35 VCD. Estos voltajes son considerados un peligro de choque.



¡Advertencia! Este es un equipo clase A. Este equipo puede causar interferencias en habitaciones; en cuyo caso puede ser requerido que el operario tome medidas adecuadas.



Descargue siempre los capacitores y corte la corriente del dispositivo a prueba antes de realizar pruebas de diodo, resistencia o continuidad.



La revisión de toma corrientes eléctricos puede ser difícil y engañosa debido a la incertidumbre de conexión con los contactos eléctricos empotrados. Deberá usar otros medios para asegurar que las terminales no estén “vivas”.



Si el equipo se usa en una manera no especificada por el fabricante, la protección ofrecida por el equipo puede ser afectada.



Este dispositivo no es un juguete y no debe llegar a manos de niños. Contiene objetos peligrosos y piezas pequeñas que los niños pueden tragar. En caso de que un niño trague alguna, por favor llame inmediatamente a un médico.



No deje las baterías y material de empaque sin atención; pueden ser un peligro para los niños si los usan como juguetes.



Si no va a usar el dispositivo durante largo tiempo, quite las baterías para prevenir que se derramen.



Las baterías dañadas o vencidas pueden causar cauterización al contacto con la piel. Por lo tanto, es recomendable usar siempre guantes para tales casos.



Verifique que las baterías no están en corto. No deseche las baterías en fuego.

EVITE LA EXPOSICIÓN Radiación láser emitida desde esta apertura


SOBRE VOLTAJE CATEGORIAa III Este medidor cumple la norma IEC 610-1-95 de las especificaciones de sobre voltaje categoría III. Los medidores Categoría III Están protegidos contra voltajes transitorios en instalaciones fijas al nivel de distribución. Los ejemplos incluyen; interruptores en instalaciones fijas y algunos equipos de uso industrial con conexiones permanentes a instalaciones fijas.

INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD Este medidor ha sido diseñado para un uso seguro, pero deberá ser operado con precaución. Para una operación segura, deberá cumplir las reglas enumeradas a continuación: 1. NUNCA aplique al medidor, voltaje o corriente que exceda las especificaciones máximas de medición. Límites Protegidos de entrada Función Entrada máximA 1000V CD/750CA, 200Vrms en el V CD o V CA rango de 400mV Fusible de acción rápida a 500mA, mA CA/CD 250V fusible de acción rápida de 20A A CA/CD 250V (30 segundos máx. cada 15 minutos) Frecuencia, Resistencia, Capacitancia, Duración de 250Vrms durante 15seg máx. ciclo, Prueba de diodo, Continuidad Temperatura 60V CD/24V CA 2. EXTREME SUS PRECAUCIONES al trabajar con altos voltajes. 3. NO MIDA voltajes si el voltaje en el contacto “COM” de entrada Tipo Jack excede 600V respecto a tierra. 4. NUNCA conecte los cables de prueba del medidor a una fuente de voltaje, cuando el selector de funciones está en la escala de; Corriente, Resistencia o Prueba de diodo. Hacerlo puede dañar el medidor y pierde su garantía. 5. SIEMPRE descargue los capacitores (uniendo sus 2 terminales, en especial los electroliticos) en el caso de los capacitores-filtro de las fuentes de voltaje tener mucho cuidado, ya que puede haber un gran arco de voltaje al descargarce. Desconectar la energía del circuito a medir antes hacer mediciones y/o pruebas de Resistencias ó Diodos. 6. SIEMPRE Coloque el selector de funciones en la posición de “OFF” *5, y apague la energía y desconecte los cables de prueba antes de quitar la tapa para reemplazar la(s) batería(s) ó fusible(s). 7. NUNCA opere el medidor a menos que la tapa posterior y la tapa de l a batería y de fusibles estén colocadas y aseguradas. 8. NUNCA mire directamente a la fuente de luz láser ni dirija el apuntador láser a los ojos. EVITE LA EXPOSICIÓN Radiación láser emitida desde esta apertura


Controles y conectores Tipo “Jacks” 1. Termómetro IR *5 y apuntador láser 2. Pantalla “LCD” *6 de 4000 conteos 3. Botón retención y luz de Fondo. 4. Botón SELECTOR 5. Selector de Funciones 6. Conectores de entrada mA, μ A y A 7. Conector de entrada común (COM) 8. Conector de entrada positivo (Temp-V) 9. Botón de retención de Rango 10. Botón para medición Relativa 11. Botón para apuntador láser

NOTA: Soporte inclinado y compartimento de la batería en la parte posterior del medidor.

Símbolos e indicadores •)))

n µ m k M Hz % AC DC ºF

Continuidad Prueba de diodo Apuntador láser Nivel de carga de la Batería Error en la conexión de los cables de prueba nano (10-9) (en capacitancia) micro (10-6) (en amperios y capacitancia) mili (10-3) (en voltios y amperios) A Amperios kilo (103) (en ohms) Faradios (capacitancia) F 6 mega (10 ) (en ohms) Ohms Hertz (En frecuencia) Voltios V Por ciento (duración de ciclo) REL Relativa Corriente alterna (CA) AUTO autorrango Corriente directa (CD) HOLD Retención de datos Grados Fahrenheit ºC Grados Centigrados

Instrucciones de operación ADVERTENCIA: Riesgo de electrocución. Los circuitos de alta tensión tanto de CA y CD, son muy peligrosos y deberán ser medidos con gran cuidado. 1. Siempre, gire el selector de funciones a la posición de “OFF” (apagado) cuando el medidor no esta en uso. 2. Si en la pantalla aparece "OL" durante una medida, es que el valor excede el rango seleccionado, cambie a un rango más alto. NOTA: En algunos rangos bajos de voltaje en “CA” y ”CD”, sin estar los cables de prueba conectados a un dispositivo, la pantalla puede mostrar una lectura aleatoria cambiante. Esta respuesta es normal y es causado por la alta sensibilidad en la entrada para medir la lectura se estabilizará e indicará un valor apropiado al estar conectada a un circuito.

MEDICIÓN DE VOLTAJE “CD” PRECAUCIÓN: No mida voltajes en “CD” cuando un motor lo apague (OFF) y/o lo encienda (ON), ó viceversa ya que en esos momentos existen picos de voltaje muy altos (llamados transcientes) que pueden dañar el multimetro. 1. Fije el selector de funciones en la posición verde marcada con “V” 2. Presione el botón de “SELECT” para indicar en la pantalla "DC" (CD) 3. Inserte el conector, tipo banana del cable negro de prueba en el conector (del multimetro) tipo “jack” marcado como “COM”. Inserte el conector tipo banana del cable rojo de prueba en el conector (del multimetro) tipo “jack” marcado como positivo “V” 4. Toque la punta de la sonda negra de prueba del lado negativo del circuito. Toque la punta de la sonda roja de prueba del lado positivo del circuito. 5. Lea el voltaje en la pantalla.

MEDICIÓN DE VOLTAJE EN “CA” ADVERTENCIA: Riesgo de electrocución. Las puntas de las sondas de prueba pueden no ser lo suficientemente largas para hacer contacto con las partes energizadas dentro de algunos contactos de 240V de algunos equipos y/o electrodomésticos debido a que dichos conectores están muy dentro del contacto. Como resultado la lectura puede indicar “0” voltios cuando en realidad el contacto si tiene tensión. Verifique que las puntas de las sondas estén tocando los conectores metálicos de los contactos antes de asumir que no hay voltaje presente. PRECAUCIÓN: No mida voltajes en “CA” cuando un motor lo apague (OFF) y/o l o encienda (ON) ó viceversa ya que en esos momentos hay picos de voltaje muy altos (llamados transcientes) que pueden dañar al multimetro. 1. Fije el selector de funciones en la posición verde marcada con “V”. 2. Presione el botón de “SELECT” para indicar en la pantalla "AC" (CA). 3. Inserte el conector tipo banana del cable negro de prueba en el conector (del multimetro) tipo “jack” marcado como “COM”. Inserte el conector tipo banana del cable rojo de prueba en el conector (del multimetro) tipo “jack” marcado como positivo “V” 4. Toque la punta de la sonda negra de prueba del lado “NEUTRO” del circuito. Toque la punta de la sonda roja de prueba del lado de la fase (llamado también vivo) del circuito. 5. Lea el voltaje en la pantalla.

MEDICIÓN DE CORRIENTE EN “CD” PRECAUCIÓN: No haga medidas de corriente en la escala de 20A durante más de 30 segundos. Exceder de 30 segundos puede causar daños al medidor y/o a los cables de prueba. 1. Inserte el conector tipo banana del cable negro de prueba en el conector (del multimetro) tipo “jack” marcado como “COM”. 2. Para medidas de corriente hasta 4000µA en “CD” Fije el selector de funciones en la posición amarilla en la escala de µA e inserte el conector tipo banana del cable rojo de prueba en el conector tipo “jack” marcado como µA/mA 3. Para medidas de corriente hasta 400mA “CD”, fije el selector de funciones en la posición amarilla en la escala mA e inserte el conector tipo banana del cable rojo de prueba en el conector tipo “jack” marcado como µA/mA. 4. Para mediciones hasta 20A en “CD”, fije el selector de funciones en la posición amarilla en la escala de “A” e inserte el conector banana del cable rojo de prueba en el contacto tipo “jack” marcado como 20A. 5. Presione el botón “SELECT” para indicar “DC” (CD) en la pantalla. 6. Corte la tensión (energía) del circuito bajo prueba, enseguida abra el circuito en el punto donde se desea medir la corriente. 7. Toque la punta de la sonda negra de prueba del lado negativo del circuito. Toque la punta de la sonda roja de prueba del lado positivo del circuito. 8. Aplique energía al circuito. 9. Lea la corriente en la pantalla.

MEDICION DE CORRIENTE EN “CA” PRECAUCIÓN: No haga mediciones de corriente en la escala de 20A durante más de 30 segundos. Exceder de 30 segundos puede causar daños al medidor y/o a los cables de prueba. 1. Inserte el conector tipo banana del cable negro de prueba en el conector tipo “jack” negativo (COM). 2. Para mediciones de corriente hasta 4000µA en “CA” Fije el selector de funciones en la posición amarilla en la escala de µA e inserte el conector banana rojo del cable de prueba en el conector tipo “jack” (µA/mA) 3. Para mediciones de corriente hasta 400mA en “CA” Fije el selector de funciones en la posición amarilla en la escala mA e inserte el conector banana rojo del cable de prueba en el conector tipo “jack” (µA/mA). 4. Para mediciones de corriente hasta 20A en “CA” Fije el selector de funciones en la posición amarilla en la escala de “A” e inserte el conector tipo banana rojo del cable de prueba en el conector tipo “jack” (20A). 5. Presione el botón “SELECT” para indicar "AC" (CA) en la pantalla. 6. Corte la Energía del circuito a medir; enseguida abra el circuito donde se desea medir la corriente. 7. Toque la punta de la sonda negra de prueba del lado “NEUTRO” del circuito. Toque la punta de la sonda roja de prueba del lado de la fase (vivo) del circuito. 8. Aplique energía al circuito. 9. Lea la corriente en la pantalla.

MEDICIONES DE RESISTENCIA ADVERTENCIA: Para evitar una descarga eléctrica, desconecte la energía a la unidad bajo prueba, y descargue todos los capacitores antes de hacer cualquier medición de resistencia. Retire las baterías y desconecte los cables de alimentación de línea del equipo a medir. 1. Fije el selector de funciones en la posición verde de la escala de 

2. Inserte el conector banana negro del cable de prueba en el conector tipo “jack” negativo (COM). Inserte el conector banana rojo del cable de prueba en el conector tipo “jack” positivo (  3. Presione el botón “SELECT” para indicar “ ” en la pantalla. 4. Toque las puntas de las sondas de prueba a través o parte del circuito bajo prueba. Es mejor desconectar un lado de la pieza (resistencia) que se esta midiendo para que el resto del circuito no interfiera con la lectura de resistencia. 5. Lea la resistencia en la pantalla. 6. Si desea presione “RANGE” para mover el punto decimal

VERIFICACIÓN DE CONTINUIDAD ADVERTENCIA: Para evitar una descarga eléctrica, nunca mida continuidad en circuitos o alambres que tengan voltaje. 1. 2.

Fije el selector de funciones en la posición verde en la escala Inserte el conector banana negro del cable de prueba en el conector tipo “jack” negativo (COM). Inserte el conector banana rojo del cable de prueba en el conector tipo “jack” positivo ( 3. Presione el botón “SELECT” para indicar y “ Ω” en la pantalla 4. Toque las puntas de las sondas de prueba al circuito ó al cable que se desea probar. 5. Si la resistencia es menor a aproximadamente 150 , se emitirá una señal audible. Si el circuito está abierto, la pantalla marcará "OL".

PRUEBA DE DIODO 1. Fije el selector de funciones en la posición verde en la escala de Ω 2. Inserte el conector banana negro del cable de prueba en el conector tipo “jack” negativo (COM) y el conector banana rojo del cable de prueba en el conector tipo “jack” positivo (V) 3. Presione el botón de “SELECT” para indicar en la pantalla. 4. Toque las puntas de las sondas al diodo bajo prueba. El voltaje directo indicará típicamente 0.400 a 0.700V. El voltaje inverso indicará " OL". Los dispositivos en corto indicará cerca de “0V” y un dispositivo abierto indicará “OL” en ambas polaridades .

Ω

MEDIDAS DE TEMPERATURA POR CONTACTO 1. Fije el selector de funciones en la posición negra en la escala de ºF o ºC Tipo K 2. Inserte la sonda de temperatura en los conectores tipo “jack”, observando la correcta polaridad (el “COM” para el “-“ y el “V” para el “+” ) 3. Toque la cabeza de la sonda para temperatura a la parte que se desea medir. Mantenga la sonda en contacto con la pieza bajo prueba hasta que se estabilice la lectura (aprox. 30 segundos). 4. Lea la temperatura en la pantalla.

NOTA: La sonda para temperatura está equipada con un mini conector tipo K. Se suministra un adaptador de mini conector, a conector tipo banana para conectarse a los conectores tipo “jack” de entrada.

MEDICIONES DE TEMPERATURA SIN CONTACTO 1. Fije el selector de funciones en la posición roja “en la escala de “ºF o ºC IR Non Contact” (lectura Sin-Contacto por IR) 2. Apunte el medidor a la superficie que va a medir. 3. Si es necesario, presione el botón rojo “ IR lazer pointer” para localizar el punto exacto que se va a medir. 4. El área de la superficie que va a medir será mayor que el punto láser y éste solo indicará el centro de una circunferencia que está leyendo el medidor, esta área de lectura es determinada por la distancia entre el medidor y la superficie, como lo indica el siguiente dibujo. 5. Lea la temperatura en la pantalla.

Diameter of Spot (10cm) (2.5cm) (5cm)

(20cm) (40cm) (80cm)

Distance to Object ADVERTENCIA: No mire directamente ni dirija el apuntador láser hacia los ojos. Normalmente los rayos láser de baja potencia visibles no presentan un peligro, pero pueden ser peligrosos si se ven directamente por largos períodos de tiempo. EVITE LA EXPOSICIÓN Radiación láser emitida desde esta a pertura


MEDICIONES DE CAPACITANCIA ADVERTENCIA: Para evitar una descarga eléctrica, desconecte la energía a la unidad bajo prueba y descargue todos los capacitores antes de hacer cualquier medición de capacitancia. Retire las baterías y desconecte los cables de alimentación de línea del equipo a medir. 1. Fije el selector de funciones en la posición verde en la escala de 2. Inserte el conector banana del cable negro de prueba en el conector tipo “jack” negativo (COM). Inserte el conector banana del cable rojo de prueba en el conector tipo “jack” positivo ( ) 3. Toque las puntas de las sondas en el capacitor a probar (ver figura) 4. Lea el valor de capacitancia en la pantalla

MEDICION DE FRECUENCIA 1. Fije el selector de funciones en la posición verde en la escala de "Hz". 2. Inserte el conector banana del cable negro de prueba en el conector tipo “jack” negativo (COM) Inserte el conector banana del cable rojo de prueba en el conector tipo “jack” positivo Hz. 3. Toque las puntas de las sondas al circuito bajo prueba. 4. Lea la frecuencia en la pantalla. % DE LA DURACION “+” DEL CICLO 1. Fije el selector de funciones en la posición verde en la escala "%". 2. Inserte el conector banana del cable negro de prueba en el conector tipo “jack” negativo (COM) Inserte el conector tipo banana del cable rojo de prueba en el conector tipo “jack” positivo (Hz) 3. Presione la tecla “SELECT” momentáneamente para seleccionar % en la pantalla. 4. Toque las puntas de las sondas del circuito bajo prueba. 5. Lea el “%” de la duración del ciclo “+” en cualquier tipo de forma de onda (en cualquier tren de pulsos)

SELECCIÓN DE RANGO MANUAL Y AUTORRANGO Al encender por primera vez el medidor, automáticamente entra en autorrango. El medidor selecciona automáticamente el mejor rango para las mediciones que vienen haciéndose y es el mejor modo para la mayoría de las mediciones. Para situaciones de medición en donde se requiere selección manual del rango, hacer lo siguiente: 1. Presione el botón de “RANGE” (Rango). El apuntador “ AUTO” en pantalla se apagará. 2. Presione el botón “RANGE” paso a paso para ver los rangos disponibles (verá como se mueve el punto) y seleccionar el rango deseado. 3. Para salir del modo Rango manual y regresar al modo autorrango, presionar y sostener por dos segundos la tecla “RANGE”. NOTA: En los rangos manuales no aplica a las funciones de capacitancia, frecuencia y temperatura. MODO RELATIVO La función de medición relativa le permite tomar mediciones con un valor de referencia almacenado. Usted puede almacenar un voltaje, corriente, etc., de referencia y hacer medidas en comparación con tal valor. El valor indicado es la diferencia entre el valor de referencia y el valor medido. 1. Realizar cualquier medida como se describe en las instrucciones de operación. 2. Presione la tecla “REL” para guardar la lectura en pantalla, aparecerá el indicador "REL". 3. La pantalla indicará ahora la diferencia entre el valor almacenado y el valor medido. 4. Presione la tecla “REL” para salir del modo relativo. NOTA: La función Relativa no opera durante la función de Frecuencia. LUZ DE FONDO EN LA PANTALLA Presione y sostenga la tecla “HOLD” por más de un segundo para encender y apagar la luz de fondo de la pantalla. NOTA: La función de RETENCIÓN se activará al encender la luz de fondo. Presione de nuevo ”HOLD” para salir del modo retención RETENCION La función de retención congela la lectura en la pantalla. Presione momentáneamente la tecla “HOLD” para activar ó salir de la función de “HOLD” (Retención de lectura en la pantalla) APAGADO AUTOMÁTICO La función de Apagado automático apagará el medidor después de 15 minutos. INDICACIÓN DEBATERÍA DÉBIL El icono aparecerá en la esquina inferior izquierda de la pantalla cuando baje el voltaje de la batería. Reemplace la batería cuando éste aparezca. INDICACION DE CONEXIÓN EQUIVOCADA El icono aparecerá en la esquina superior derecha de la pantalla y se escuchará un zumbido en cualquier momento que el cable de prueba positivo sea insertado en el conector de entrada tipo “jack” marcado como 20A o uA/mA y sea seleccionada una función de alguna escala sin corriente (verde, negro o rojo). Si esto ocurre, apague el medidor (OFF) y vuelva a insertar el cable de prueba en el conector correcto para la función seleccionada.

Especificaciones Función Voltaje CD

Rango 400mV 4V 40V 400V 1000V

Resolución 0.1mV 0.001V 0.01V 0.1V 1V

Voltaje CA 400mV

0.1mV

4V 40V 400V 750V

0.001V 0.01V 0.1V 1V

Precisión (0.3% de lectura + 2 dígitos) (0.5% de lectura + 2 dígitos) (0.8% de lectura + 3 dígitos)

50 a 400Hz 400Hz a 1kHz (1.5% de lectura + 15 (2.5% de lectura + 15 dígitos) dígitos) (1.5% de lectura + 6

(2.5% de lectura + 8


(3% de lectura + 8

dígitos)

dígitos)

dígitos) Corriente CD

400 A 4000 A 40mA 400mA 4A 20A

0.1 A 1 A 0.01mA 0.1mA 0.001A 0.01A

Corriente CA

dígitos)

(1.5% de lectura + 3 dígitos)


50 a 400Hz

400Hz a 1kHz

400 A 4000 A 40mA 400mA 4A 20A

0.1 A 1 A 0.01mA 0.1mA 0.001A 0.01 A

400

0.1 


4k

0.001k 


40k

0.01k 

400k

0.1k 

4M

0.001M 

40M

0.01M 


40nF

0.01nF


400nF

0.1Nf


4F

0.001 F

40 F

0.01 F

100 F

0.1 F


Temp (tipo k)

-58 a 1382F

1F


-50 a 750C

1C

(no incluye precisión de la sonda)

Temp (IR)

-4 a 518F

1F

Resistencia

Capacitancia



dígitos)

dígitos)

(3.0% de lectura +

(3.5% de

8dígitos)

dígitos)



2.0% de lectura ó 2C,  4 F

lectura + 10

Frecuencia

5.000Hz

0.00Hz

50.00Hz

0.01Hz

500.0Hz

0.1Hz

5.000kHz

0.001kHz

50.00kHz

0.01kHz

500.0kHz

0.1kHz

5.000MHz

0.001MHz

10.00MHz

0.01MHz




Sensibilidad: 0.8V rms min. @ 20% a 80% de duración del ciclo y <100khz; 5Vrms min @ 20% a 80% de duración de ciclo y >100kHz. % de Duración de 0.1 a 99.9% ciclo

0.1%


Ancho de pulso: 100µs - 100ms, Frecuencia: 5Hz a 150kHz

NOTA: Las especificaciones de precisión consisten en dos elementos:  (% de lectura) - Esta es la precisión del circuito de medición.  (+ los dígitos) - Esta es la precisión del convertidor analógico a digital. Prueba de diodo Corriente de prueba 0.3mA máxima, voltaje típico en circuito abierto 1.5 VCD Prueba de continuidad Se emitirá un señal audible si la resistencia es menor a 150  (aprox.), la corriente de prueba será <0.7mA Sensor de temperatura Requiere termopar tipo ”K” Respuesta al espectro IR *4 6 a 16µm Sensibilidad emisividad IR *4 0.95 fijo Relación de distancia IR *4 8:1 Impedancia de entrada >7.5M Ω (VCD y VCA) Respuesta en “CA” RMS *1 (valor eficaz) Ancho de banda “VCA” 50Hz a 1kHz Factor de cresta <3:1 en la escala completa y <6:1 a media escala Por sus siglas en ingles (pantalla de cristal liquido de 4000 conteos y luz de fondo) Pantalla “LCD” Indicación de lectura fuera La pantalla indica como "OL" De rango Apagado Automático 15 minutos aproximadamente Polaridad Automática (sin indicación para positivo); Signo de menos (-) para negativo. Velocidad de medición (Muestreo) 2 veces por segundo, nominal Indicación de batería débil " " así se indicará, sí el voltaje cae por debajo del voltaje de operación. Batería una batería de 9 voltios (NEDA 1604) Fusibles En los rangos de mA, µA; 0.5A/250V de acción rápida. En el rango de Amps. 20A/250V de acción rápida, cerámico. Temperatura de operación 5 oC a 40 oC (41oF a 104 oF) Temperatura de almacenamiento -20 oC a 60 oC (-4 oF a 140 oF) Humedad de operación Máx.80% hasta una temperatura de 31oC (87F) disminuyendo linealmente a un 50% a una temperatura 40°C (104oF) Humedad de Almacenamiento <80% Altitud de operación 2000 metros (7000 ft.) Máxima. Peso 342 gr. (0.753 lb) (incluyendo la funda/protector de hule) Tamaño 187 x 81 x 50 mm (7.36" x 3.2" x 2.0") incluyendo la funda (protector de huele) Seguridad Para uso en interiores y en conformidad con los requisitos de doble aislamiento de la normatividad IEE1010-1 (1995): EN61010-1 (1995) de sobre voltaje de Categoría III 600V, Categoría II 1000V , Grado de contaminación 2. Nota patentada U.S. Patentada 7,056,012

Mantenimiento

ADVERTENCIA: Para evitar choque eléctrico, desconecte los cables de prueba de cualquier fuente de voltaje antes de quitar la tapa posterior o la de la batería o fusibles. ADVERTENCIA: Para evitar choque eléctrico, no opere el medidor a menos que la tapa posterior de la batería y los fusibles estén colocadas y aseguradas. Este multímetro está diseñado para proveer muchos años de servicio confiable, si se llevan a cabo las siguientes instrucciones de cuidado del manual: 1. MANTENGA SECO EL MULTIMETRO. Si se moja, séquelo inmediatamente. 2. USE Y ALMACENE EL MEDIDOR BAJO TEMPERATURA NORMAL. Los extremos de temperatura pueden acortar la vida de las partes electrónicas y distorsionar o fundir las piezas de plástico. 3. MANIPULE EL MEDIDOR CON SUAVIDAD Y CUIDADO. Dejarlo caer puede dañar las partes electrónicas o la caja. 4. MANTENGA LIMPIO EL MEDIDOR. Ocasionalmente limpie la caja con un paño húmedo. NO use químicos, solventes para limpieza o detergentes. 5. USE SÓLO BATERÍAS NUEVAS DEL TAMAÑO Y TIPO RECOMENDADO. Retire las baterías viejas o débiles de manera que no se derramen y dañen la unidad. 6. SI SE VA A ALMACENAR EL MEDIDOR DURANTE UN LARGO PERIODO DE TIEMPO, deberá retirar la batería para prevenir daños a la unidad.

INSTALACIÓN DE LA BATERÍA ADVERTENCIA: Para evitar choque eléctrico, desconecte los cables de prueba de cualquier fuente de voltaje antes de quitar la tapa de la batería. 1. 2. 3. 4.

Apague el medidor y desconecte los cables de prueba. Quite los dos tornillos de la tapa posterior (B) con un destornillador Tipo Phillips (de cruz). Inserte la batería en su comportamiento, observando la polaridad correcta. Coloque la tapa de la batería en su lugar. Asegúrela con sus dos tornillos. Usted, como usuario final, está legalmente obligado (Reglamento de baterías) a regresar todas las baterías y acumuladores usados; ¡el desecho en el desperdicio o basura de la casa está prohibido! Usted puede entregar las baterías o acumuladores usados, gratuitamente, en los puntos de recolección de nuestras sucursales en su comunidad o donde sea que se venden las baterías o acumuladores.

Desecho Cumpla las estipulaciones legales vigentes respecto al desecho del dispositivo al final de su vida útil.

ADVERTENCIA: Para evitar choque eléctrico, no opere el medidor a menos que la tapa posterior y la tapa de la batería y fusibles estén colocadas y aseguradas. NOTA: Si su medidor no funciona apropiadamente, revise los fusibles y la batería para asegurar que están en buenas condiciones y que están correctamente instalados.

REEMPLAZO DE LOS FUSIBLES ADVERTENCIA: Para evitar choque eléctrico, desconecte los cables de prueba de cualquier fuente de voltaje antes de quitar la tapa de fusibles. 1. Desconecte los cables de prueba del medidor. 2. Quite la funda protectora de hule (empezando por la parte inferior) 3. Retire la tapa de la batería (dos tornillos “B”) y la batería. 4. Quite los cuatro tornillos "A" que aseguran la tapa posterior. 5. Levante la tarjeta electrónica central ( circuito impreso) directamente hacia arriba para liberarla de sus conectores y tener acceso a los fusibles. 6. Retire el fusible suavemente e instale el fusible nuevo en el porta fusible. 7. Use siempre un fusible de tamaño y valor apropiado 0.5A/250V (F2) de fusión rápida para el rango 400mA, de 20Amp/250V (F1) de fusión rápida para la escala 20Amp. 8. Alinee la tarjeta electrónica central con los conectores y con cuidado presione para reinsertarlos en su lugar. 9. Reemplace y asegure la tapa posterior, baterías y tapa de baterías.

ADVERTENCIA: Para evitar choque eléctrico, no opere el medidor hasta que la tapa de fusibles esté colocada y asegurada. INSCRITO EN LA NORMATIVIDAD DE UL La marca UL no indica que éste producto ha sido evaluado en cuanto a la precisión de sus lecturas.

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EL OSCILOSCOPIO

Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro. Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje Z" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza. Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos, en teoría.

Utilización En un osciloscopio existen, básicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la señal que quiera medir. Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano. El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegundos, etc., según la resolución del aparato). El segundo regula el eje Y

(vertical) controlando la tensión de entrada (en Voltios, milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la resolución del aparato). Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla, permitiendo saber cuánto representa cada cuadrado de ésta para, en consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia. (en realidad se mide el periodo de una onda de una señal, y luego se calcula la frecuencia).

Osciloscopio analógico La tensión a medir se aplica a las placas de desviación vertical oscilante de un tubo de rayos catódicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada y ganancia ajustable) mientras que a las placas de desviación horizontal se aplica una tensión en diente de sierra (denominada así porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma brusca). Esta tensión es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la señal a medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos.

Limitaciones del osciloscopio analógico

El osciloscopio analógico tiene una serie de limitaciones propias de su funcionamiento: • Las señales deben ser periódicas. Para ver una traza estable, la señal debe ser periódica ya que es la periodicidad de dicha señal la que refresca la traza en la pantalla. Para solucionar este problema se utilizan señales de sincronismo con la señal de entrada para disparar el barrido horizontal (trigger level) o se utilizan osciloscopios con base de tiempo disparada. • Las señales muy rápidas reducen el brillo. Cuando se observa parte del período de la señal, el

brillo se reduce debido a la baja persistencia fosfórica de la pantalla. Esto se soluciona colocando un potencial post-acelerador en el tubo de rayos catódicos. • Las señales lentas no forman una traza. Las señales de frecuencias bajas producen un barrido muy lento que no permite a la retina integrar la traza. Esto se solventa con tubos de alta persistencia. También existían cámaras Polaroid especialmente adaptadas para fotografiar las pantallas de osciloscopios. Manteniendo la exposición durante un periodo se obtiene una foto de la traza. Otra forma de solucionar el problema es dando distintas pendientes al diente de sierra del barrido horizontal. Esto permite que tarde más tiempo en barrer toda la pantalla, y por ende pueden visualizarse señales de baja frecuencia pero se verá un punto desplazándose a través de la pantalla debido a que la persistencia fosfórica no es elevada. • Sólo se pueden ver transitorios si éstos son repetitivos; pero puede utilizarse un osciloscopio con base de tiempo disparada. Este tipo de osciloscopio tiene un modo de funcionamiento denominado "disparo único". Cuando viene un transitorio el osciloscopio mostrará este y sólo este, dejando de barrer una vez que la señal ya fue impresa en la pantalla.

Osciloscopio digital En la actualidad los osciloscopios analógicos están siendo desplazados en gran medida por los osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de poder transferir las medidas a una computadora personal o pantalla LCD. En el osciloscopio digital la señal es previamente digitalizada por un conversor analógico digital. Al depender la fiabilidad de la visualización de la calidad de este componente, esta debe ser cuidada al máximo. Las características y procedimientos señalados para los osciloscopios analógicos son aplicables a los digitales. Sin embargo, en estos se tienen posibilidades adicionales, tales como el disparo anticipado (pre-triggering) para la visualización de eventos de corta duración, o la memorización del oscilograma transfiriendo los datos a un PC. Esto permite comparar medidas realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. Existen asimismo equipos que combinan etapas analógicas y digitales. La principal característica de un osciloscopio digital es la frecuencia de muestreo, la misma determinara el ancho de banda máximo que puede medir el instrumento, viene expresada generalmente en MS/s (millones de muestra por segundo). La mayoría de los osciloscopios digitales en la actualidad están basados en control por FPGA (del inglés Field Programmable Gate Array), el cual es el elemento controlador del conversor analógico a digital de alta velocidad del aparato y demás circuiteria interna, como memoria, buffers, entre otros. Estos osciloscopios añaden prestaciones y facilidades al usuario imposibles de obtener con circuitería analógica, como los siguientes: _Medida automática de valores de pico, máximos y mínimos de señal. Verdadero valor eficaz. _Medida de flancos de la señal y otros intervalos. _Captura de transitorios. _Cálculos avanzados, como la FFT para calcular el espectro de la señal. también sirve para medir señales de tension

EL OSCILOSCOPIO

El osciloscopio es un instrumento que permite visualizar fenómenos transitorios así como formas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos. Por ejemplo en el caso de los televisores, las formas de las ondas encontradas de los distintos puntos de los circuitos están bien definidas, y mediante su análisis podemos diagnosticar con facilidad cuáles son los problemas del funcionamiento. Los osciloscopios son de los instrumentos más versátiles que existen y los utilizan desde técnicos de reparación de televisores hasta médicos. Un osciloscopio puede medir un gran número de fenómenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud física en señal eléctrica) será capaz de darnos el valor de una presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc. Es importante que el osciloscopio utilizado permita la visualización de señales de por lo menos 4,5 ciclos por segundo, lo que permite la verificación de etapas de video, barrido vertical y horizontal y hasta de fuentes de alimentación. Si bien el más común es el osciloscopio de trazo simple, es mucho mejor uno de trazo doble en el que más de un fenómeno o forma de onda pueden visualizarse simultáneamente. El funcionamiento del osciloscopio está basado en la posibilidad de desviar un haz de electrones por medio de la creación de campos eléctricos y magnéticos. En la mayoría de osciloscopios, la desviación electrónica, llamada deflexión, se consigue mediante campos eléctricos. Ello constituye la deflexión electrostática. Una minoría de aparatos de osciloscopía especializados en la visualización de curvas de respuesta, emplean el sistema de deflexión electromagnética, igual al usado en televisión. Este último tipo de osciloscopio carece de control del tiempo de exploración. El proceso de deflexión del haz electrónico se lleva a cabo en el vacío creado en el interior del llamado tubo de rayos catódicos (TRC). En la pantalla de éste es donde se visualiza la información aplicada. El tubo de rayos catódicos de deflexión electroestática está dotado con dos pares de placas de deflexión horizontal y vertical respectivamente, que debidamente controladas hacen posible la representación sobre la pantalla de los fenómenos que se desean analizar.

Esta representación se puede considerar inscrita sobre unas coordenadas cartesianas en las que los ejes horizontal y vertical representan tiempo y tensión respectivamente. La escala de cada uno de los ejes cartesianos grabados en la pantalla, puede ser cambiada de modo independiente uno de otro, a fin de dotar a la señal de la representación más adecuada para su medida y análisis. Las dimensiones de la pantalla del TRC están actualmente normalizadas en la mayoría de instrumentos, a 10 cm en el eje horizontal (X) por 8 cm en el eje vertical (Y). Sobre la pantalla se encuentran grabadas divisiones de 1 cm cuadrado, bien directamente sobre el TRC o sobre una pieza superpuesta a él, en la que se encuentra impresa una retícula de 80 cm cuadrados. En esta retícula es donde se realiza la representación de la señal aplicada al osciloscopio.

El osciloscopio, como aparato muy empleado que es, se encuentra representado en el mercado de instrumentos bajo muchas formas distintas, no sólo en cuanto al aspecto puramente físico sino en cuanto a sus características internas y por tanto a sus prestaciones y posibilidades de aplicación de las mismas.

No obstante, a pesar de las posibles diferencias existentes, todos los osciloscopios presentan unos principios de funcionamiento comunes. Los de uso más generalizado son los que podríamos definir como "osciloscopios básicos". Con el osciloscopio se pueden visualizar formas de ondas de señales alternantes, midiendo su voltaje pico a pico, medio y rms. En el anterior dibujo se ve el esquema de bloques de un osciloscopio de tipo básico. Según se observa en este dibujo, los circuitos fundamentales son los siguientes:

          

Atenuador de entrada vertical Amplificador de vertical Etapa de deflexión vertical Amplificador de la muestra de disparo (trigger) Selector del modo de disparo (interior o exterior) Amplificador del impulso de disparo Base de tiempos Amplificador del impulso de borrado Etapa de deflexión horizontal Tubo de rayos catódicos Circuito de alimentación.

Una corriente alterna es aquella que cambia constantemente de valor e invierte su dirección a intervalos regulares. En el caso de un alternador, esos cambios son resultado de la rotación de la armadura o inducido, ya que cada vuelta del alambre del embobinado corta las líneas de fuerza del campo magnético en una dirección y luego en la dirección opuesta, ocasionando así que los electrones se muevan alternativamente en una dirección y luego en la dirección contraria. De acuerdo con esto, una alternación es el cambio de intensidad que sufre una corriente alterna mientras se mueve en una dirección, creciendo su intensidad de cero a su valor máximo y volviendo nuevamente a cero. Dos alternaciones, una en una dirección y la otra en la dirección contraria o negativa, forman un ciclo. En un alternador de dos polos, cuando la armadura haya efectuado una revolución completa habrá recorrido 360 º eléctricos y habrá ocurrido un ciclo. El número de ciclos que ocurren durante un segundo constituye la frecuencia de la corriente alterna, la cual se simboliza con la letra f . Otro parámetro importante de la corriente alterna es el periodo, que se simboliza con la letra T, el periodo y la frecuencia son recíprocos el uno del otro, cumpliéndose la siguiente ecuación: f

=

1

T

;

T =

1

f

La frecuencia se mide usualmente en ciclos por segundo o Hertzios (Hz). En la siguiente figura nos podemos hacer una idea más clara del periodo y la frecuencia de una onda: Tipos de osciloscopios

Los equipos electrónicos se dividen en dos tipos: Analógicos y Digitales . Los primeros trabajan con variables continuas mientras que los segundos lo hacen con variables discretas. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un

conversor analógico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla. Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los analógicos son preferibles cuando es prioritario visualizar variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de tensión que se producen aleatoriamente). Osciloscopios analógicos

Cuando se conecta la sonda a un circuito, la señal atraviesa esta última y se dirige a la sección vertical. Dependiendo de donde situemos el mando del amplificador vertical atenuaremos la señal ó la amplificaremos. En la salida de este bloque ya se dispone de la suficiente señal para atacar las placas de deflexión verticales y que son las encargadas de desviar el haz de electrones, que surge del cátodo e impacta en la capa fluorescente del interior de la pantalla, en sentido vertical. Hacia arriba si la tensión es positiva con respecto al punto de referencia (GND) ó hacia abajo si es negativa. La señal también atraviesa la sección de disparo para de esta forma iniciar el barrido horizontal (este es el encargado de mover el haz de electrones desde la parte izquierda de la pantalla a la parte derecha en un determinado tiempo). El trazado (recorrido de izquierda a derecha) se consigue aplicando la parte ascendente de un diente de sierra a las placas de deflexión horizontal, y puede ser regulable en tiempo actuando sobre el mando TIME-BASE. El trazado (recorrido de derecha a izquierda) se realiza de forma mucho más rápida con la parte descendente del mismo diente de sierra. De esta forma la acción combinada del trazado horizontal y de la deflexión vertical traza la gráfica de la señal en la pantalla. La sección de disparo es necesaria para estabilizar las señales repetitivas (se asegura que el trazado comience en el mismo punto de la señal repetitiva). Como conclusión para utilizar de forma correcta un osciloscopio analógico necesitamos realizar tres ajustes básicos: La atenuación ó amplificación que necesita la señal. Utilizar el mando AMPL para ajustar la amplitud de la señal antes de que sea aplicada a las placas de deflexión vertical. Conviene que la señal ocupe una parte importante de la pantalla sin llegar a sobrepasar los límites. La base de tiempos. Utilizar el mando TIME-BASE para ajustar lo que representa en tiempo una división en horizontal de la pantalla. Para señales repetitivas es conveniente que en la pantalla se puedan observar aproximadamente un par de ciclos. Disparo de la señal. Utilizar los mandos TRIGGER LEVEL (nivel de disparo) y TRIGGER SELECTOR (tipo de disparo) para estabilizar lo mejor posible señales repetitivas. Por supuesto, también deben ajustarse los controles que afectan a la visualización: FOCUS (enfoque), INTENS (intensidad) nunca excesiva, Y-POS (posición vertical del haz) y X-POS (posición horizontal del haz).

Osciloscopios digitales

Los osciloscopios digitales poseen además de las secciones explicadas anteriormente un sistema adicional de proceso de datos que permite almacenar y visualizar la señal.

Cuando se conecta la sonda de un osciloscopio digital a un circuito, la sección vertical ajusta la amplitud de la señal de la misma forma que lo hacia el osciloscopio analógico. El conversor analógico-digital del sistema de adquisición de datos hace un muestreo la señal a intervalos de tiempo determinados y convierte la señal de voltaje continua en una serie de valores digitales llamados muestras . En la sección horizontal una señal de reloj determina cuando el conversor A/D toma una muestra. La velocidad de este reloj se denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo. Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de señal. El número de los puntos de señal utilizados para reconstruir la señal en pantalla se denomina registro. La sección de disparo determina el comienzo y el final de los puntos de señal en el registro. La sección de visualización recibe estos puntos del registro, una vez almacenados en la memoria, para presentar en pantalla la señal. Dependiendo de las capacidades del osciloscopio se pueden tener procesos adicionales sobre los puntos muestreados, incluso se puede disponer de un predisparo, para observar procesos que tengan lugar antes del disparo. Fundamentalmente, un osciloscopio digital se maneja de una forma similar a uno analógico, para poder tomar las medidas se necesita ajustar el mando AMPL, el mando TIME-BASE así como los mandos que intervienen en el disparo. Terminología

Existe un término general para describir un patrón que se repite en el tiempo: onda. Existen ondas de sonido, ondas oceánicas, ondas cerebrales y por supuesto, ondas de tensión. Un osciloscopio mide estas últimas. Un ciclo es la mínima parte de la onda que se repite en el tiempo. Una forma de onda es la representación gráfica de una onda. Una forma de onda de tensión siempre se presentará con el tiempo en el eje horizontal (X) y la amplitud en el eje vertical (Y). La forma de onda nos proporciona una valiosa información sobre la señal. En cualquier momento podemos visualizar la altura que alcanza y, por lo tanto, saber si el voltaje ha cambiado en el tiempo (si observamos, por ejemplo, una línea hori-

zontal podremos concluir que en ese intervalo de tiempo la señal es constante). Con la pendiente de las líneas diagonales, tanto en flanco de subida como en flanco de bajada, podremos conocer la velocidad en el paso de un nivel a otro, pueden observarse también cambios repentinos de la señal (ángulos muy agudos) generalmente debidos a procesos transitorios. Tipos de ondas

Se pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes: Ondas senoidales Ondas cuadradas y rectangulares Ondas triangulares y en diente de sierra. Pulsos y flancos ó escalones. • • • •

Ondas senoidales

Son las ondas fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades matemáticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de señales senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de onda), la señal que se obtiene de las tomas de corriente de cualquier casa tienen esta forma, las señales de test producidas por los circuitos osciladores de un generador de señal son también senoidales, la mayoría de las fuentes de potencia en AC (corriente alterna) producen señales senoidales. La señal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en fenómenos de oscilación, pero que no se mantienen en el tiempo.

Ondas cuadradas y rectangulares

Las ondas cuadradas son básicamente ondas que pasan de un estado a otro de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas usualmente para probar amplificadores (esto es debido a que este tipo de señales contienen en si mismas todas las frecuencias). La televisión, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de señales, fundamentalmente como relojes y temporizadores. Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que la tensión permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes para analizar circuitos digitales.

Ondas triangulares y en diente de sierra

Se producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente, como pueden ser, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analógico ó el barrido tanto horizontal como vertical de una televisión. Las transiciones entre el nivel mínimo y máximo de la señal cambian a un ritmo constante. Estas transiciones se denominan rampas . La onda en diente de sierra es un caso especial de señal triangular con una rampa descendente de mucha más pendiente que la rampa ascendente.

Pulsos y flancos ó escalones

Señales, como los flancos y los pulsos, que solo se presentan una sola vez, se denominan señales transitorias . Un flanco ó escalón indica un cambio repentino en el voltaje, por ejemplo cuando se conecta un interruptor de alimentación. El pulso indicaría, en este mismo ejemplo, que se ha conectado el interruptor y en un determinado tiempo se ha desconectado. Generalmente el pulso representa un bit de información atravesando un circuito de un ordenador digital ó también un pequeño defecto en un circuito (por ejemplo un falso contacto momentáneo). Es común encontrar señales de este tipo en ordenadores, equipos de rayos X y de comunicaciones.

Voltaje

Voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito. Normalmente uno de esos puntos suele ser masa (GND, 0v), pero no siempre, por ejemplo se puede medir el voltaje pico a pico de una señal (V pp) como la diferencia entre el valor máximo y mínimo de esta. La palabra amplitud significa generalmente la diferencia entre el valor máximo de una señal y masa. En la serie de valores que experimenta una corriente alterna o una fuerza electromotriz senoidal, en el transcurso de un ciclo, el más alto posible es cuando el inductor corta el mayor número posible de líneas de fuerza. Este valor se denomina “Valor máximo” y es positivo a 90 º y negativo a 270 º eléctricos. Se llama valor instantáneo al valor de la corriente o del voltaje en un momento cualquiera. El valor máximo es un valor instantáneo, lo mismo que el valor de cero y cualquier otro comprendido entre estos dos. Desde el punto de vista práctico, es de gran importancia el “valor efectivo’ o rms, que es el valor que registran los instrumentos de medición para corriente alterna. El valor rms es el que produce el mismo efecto térmico (de calor) que el de una corriente directa. Así, por ejemplo, si una corriente directa de 5 amperios calienta

el agua de una vasija a una temperatura de 90 º C, una corriente alterna que produzca la misma elevación de temperatura tendrá un valor efectivo o rms de 5 amperios. El valor medio de una onda alterna senoidal pura es cero, dado que la semionda positiva es igual y de signo contrario a la semionda negativa. De ahí que cuando se habla de valor medio siempre se refiera al valor medio de una semionda. El valor medio de una senoide simétrica se define como la media algebraica de los valores instantáneos durante un semiperiodo . También podemos decir que el valor medio es una ordenada tal que el área del rectángulo a que da lugar es igual al área del semiperiodo. Se representa añadiendo el subíndice med a la letra mayúscula de la magnitud de la cual se trate, E med , I med , P med , etcétera. Tiene por expresión matemática: V med

=

2 π

V max , o lo que es lo mismo V med

=

V pp π

Relaciones entre los valores pico a pico, máximo y efectivo El valor máximo es la mitad del valor pico a pico, y el valor rms se obtiene dividiendo el valor pico a pico por 2 2 , por ejemplo si obtenemos en una medición un valor de voltaje pico a pico de 18 voltios y deseamos obtener el valor máximo y el valor rms, procederemos como sigue: V max

=

V pp 2

=

18V 2

=

9V

;

V rms

=

V pp 2 2

=

18V 2 2

=

6,364V ;

V med

=

V pp π

=

18V

=

5,730V

π

Luego el voltaje máximo en nuestro ejemplo es de 9 voltios, el voltaje rms es de 6,364 voltios y el voltaje medio es de 5,730 voltios. Fase

La fase se puede explicar mucho mejor si consideramos la forma de onda senoidal. La onda senoidal se puede extraer de la circulación de un punto sobre un circulo de 360 º. Un ciclo de la señal senoidal abarca los 360 º. Cuando se comparan dos señales senoidales de la misma frecuencia puede ocurrir que ambas no estén en fase, o sea, que no coincidan en el tiempo los pasos por puntos equivalentes de ambas señales. En este caso se dice que ambas señales están desfasadas, pudiéndose medir el desfase con una simple regla de tres: Siendo t el tiempo de retraso entre una señal y otra.

Parámetros que influyen en la calidad de un osciloscopio Ancho de Banda

Especifica el rango de frecuencias en las que el osciloscopio puede medir con precisión. Por convenio el ancho de banda se calcula desde 0Hz (continua) hasta la frecuencia a la cual una señal de tipo senoidal se visualiza a un 70.7% del valor aplicado a la entrada (lo que corresponde a una atenuación de 3dB). Tiempo de subida

Es otro de los parámetros que nos dará, junto con el anterior, la máxima frecuencia de utilización del osciloscopio. Es un parámetro muy importante si se desea medir con fiabilidad pulsos y flancos (recordar que este tipo de señales poseen transiciones entre niveles de tensión muy rápidas). Un osciloscopio no puede visualizar pulsos con tiempos de subida más rápidos que el suyo propio. Sensibilidad vertical

Indica la facilidad del osciloscopio para amplificar señales débiles. Se suele proporcionar en mV por división vertical, normalmente es del orden de 5 mV/div (llegando hasta 2 mV/div). Velocidad

Para osciloscopios analógicos esta especificación indica la velocidad máxima del barrido horizontal, lo que nos permitirá observar sucesos más rápidos. Suele ser del orden de nanosegundos por división horizontal. Exactitud en la ganancia

Indica la precisión con la cual el sistema vertical del osciloscopio amplifica ó atenúa la señal. Se proporciona normalmente en porcentaje máximo de error. Exactitud de la base de tiempos

Indica la precisión en la base de tiempos del sistema horizontal del osciloscopio para visualizar el tiempo. También se suele dar en porcentaje de error máximo. Resolución vertical

Se mide en bits y es un parámetro que nos da la resolución del conversor A/D del osciloscopio digital. Nos indica con que precisión se convierten las señales de entrada en valores digitales almacenados en la memoria. Técnicas de cálculo pueden aumentar la resolución efectiva del osciloscopio.

Funcionamiento del Osciloscopio

Los siguientes son los pasos para el correcto manejo del osciloscopio: Poner a tierra

Una buena conexión a tierra es muy importante para realizar medidas con un osciloscopio. Por seguridad es obligatorio colocar a tierra el osciloscopio. Si se produce un contacto entre un alto voltaje y la carcasa de un osciloscopio no puesto a tierra, cualquier parte de la carcasa, incluidos los mandos, puede producirle un peligroso shock. Mientras que un osciloscopio bien colocado a tierra, la corriente, que en el anterior caso atravesaría al usuario, se desvía a la conexión de tierra. Para conectar a tierra un osciloscopio se necesita unir el chasis del osciloscopio con el punto de referencia neutro de tensión (comúnmente llamado tierra). Esto se consigue empleando cables de alimentación con tres conductores (dos para la alimentación y uno para la toma de tierra). El osciloscopio necesita, por otra parte, compartir la misma masa con todos los circuitos bajo prueba a los que se conecta. Algunos osciloscopios pueden funcionar a diferentes tensiones de red y es muy importante asegurarse que esta ajustado a la misma de la que disponemos en las tomas de tensión. Ponerse a tierra uno mismo

Si se trabaja en circuitos integrados (ICs), especialmente del tipo CMOS, es necesario colocarse a tierra uno mismo. Esto es debido a que ciertas partes de estos circuitos integrados son susceptibles de estropearse con la tensión estática que almacena nuestro propio cuerpo. Para resolver este problema se puede emplear una correa conductora que se conectará debidamente a tierra, descargando la electricidad estática que posea su cuerpo.

Ajuste inicial de los controles

Después de conectar el osciloscopio a la toma de red y de alimentarlo pulsando en el interruptor de encendido:

Es necesario familiarizarse con el panel frontal del osciloscopio. Todos los osciloscopios disponen de tres secciones básicas que llamaremos: Vertical , Horizontal , y Disparo . Dependiendo del tipo de osciloscopio empleado en particular, podemos disponer de otras secciones.

Existen unos conectores BNC, donde se colocan las sondas de medida. La mayoría de los osciloscopios actuales disponen de dos canales etiquetados normalmente como I y II (ó A y B). El disponer de dos canales nos permite comparar señales de forma muy cómoda. Algunos osciloscopios avanzados poseen un interruptor etiquetado como AUTOSET ó PRESET que ajustan los controles en un solo paso para ajustar perfectamente la señal a la pantalla. Si el osciloscopio no posee esta característica, es importante ajustar los diferentes controles del aparato a su posición standard antes de proceder a medir. Estos son los pasos más recomendables: •

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Ajustar el osciloscopio para visualizar el canal I. (Al mismo tiempo se colocará como canal de disparo el I). Ajustar a una posición intermedia la escala voltios/división del canal I (por ejemplo 1v/cm). Colocar en posición calibrada el mando variable de voltios/división (potenciómetro central).

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Desactivar cualquier tipo de multiplicadores verticales. Colocar el conmutador de entrada para el canal I en acoplamiento DC.

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Colocar el modo de disparo en automático.

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Desactivar el disparo retardado al mínimo ó desactivado. Situar el control de intensidad al mínimo que permita apreciar el trazo en la pantalla, y el trazo de focus ajustado para una visualización lo más nítida posible (generalmente los mandos quedaran con la señalización cercana a la posición vertical).

Sondas de medida

Con los pasos detallados anteriormente, ya estamos en condiciones de conectar la sonda de medida al conector de entrada del canal I. Es muy importante utilizar las sondas diseñadas para trabajar específicamente con el osciloscopio. Una sonda no es, ni mucho menos, un cable con una pinza, sino que es un conector específicamente diseñado para evitar ruidos que puedan perturbar la medida. Además, las sondas se construyen para que tengan un efecto mínimo sobre el circuito de medida. Esta facultad de la sondas recibe el nombre de efecto de carga, para minimizarla se utiliza un atenuador pasivo, generalmente de x10.

Este tipo de sonda se proporciona generalmente con el osciloscopio y es una excelente sonda de utilización general. Para otros tipos de medidas se utilizan sondas especiales, como pueden ser las sondas de corriente ó las activas. Sondas pasivas La mayoría de las sondas pasivas están marcadas con un factor de atenuación, normalmente 10X ó 100X. Por convenio los factores de atenuación aparecen con el signo X detrás del factor de división. En contraste los factores de amplificación aparecen con el signo X delante (X10 ó X100). La sonda más utilizada posiblemente sea la 10X, reduciendo la amplitud de la señal en un factor de 10. Su utilización se extiende a partir de frecuencias superiores a 5 KHz y con niveles de señal superiores a 10 mV. La sonda 1X es similar a la anterior pero introduce más carga en el circuito de prueba, pero puede medir señales con menor nivel. Por comodidad de uso se han introducido sondas especiales con un conmutador que permite una utilización 1X ó 10X. Cuando se utilicen este tipo de sondas hay que asegurarse de la posición de este conmutador antes de realizar una medida. Compensación de la sonda Antes de utilizar una sonda atenuadora 10X es necesario realizar un ajuste en frecuencia para el osciloscopio en particular sobre el que se vaya a trabajar. Este ajuste se denomina compensación de la sonda y consta de los siguientes pasos. Conectar la sonda a la entrada del canal I. Conectar la punta de la sonda al punto de señal de compensación (La mayoría de los osciloscopios disponen de una toma para ajustar las sondas, en caso contrario será necesario utilizar un generador de onda cuadrada).

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Conectar la pinza de cocodrilo de la sonda a masa. Observar la señal cuadrada de referencia en la pantalla. Con el destornillador de ajuste, actuar sobre el condensador de ajuste hasta observar una señal cuadrada perfecta.

Sondas activas Proporcionan una amplificación antes de aplicar la señal a la entrada del osciloscopio. Pueden ser necesarias en circuitos con una potencia de salida muy baja. Este tipo de sondas necesitan para operar una fuente de alimentación.

Sondas de corriente Posibilitan la medida directa de las corrientes en un circuito. Las hay para medida de corriente alterna y continua. Poseen una pinza que abarca el cable a través del cual se desea medir la corriente. Al no situarse en serie con el circuito causan muy poca interferencia en él. ¿Qué podemos hacer con un osciloscopio?.       

Medir directamente la tensión (voltaje) de una señal. Medir directamente el periodo de una señal. Determinar indirectamente la frecuencia de una señal. Medir la diferencia de fase entre dos señales. Determinar que parte de la señal es DC y cual AC. Localizar averías en un circuito. Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.

Medida de tensiones con el Osciloscopio

Las pantallas de los Osciloscopios vienen calibradas con un reticulado de modo que en función de las ganancias seleccionadas para los circuitos internos, podemos usarlas como referencias para medir tensiones. Así si la llave selectora de ganancia estuviera en la posición de 1V/div, lo que corresponde a 1 voltio por cada división, bastará centrar la señal para poder obtener diversas lecturas sobre su intensidad a partir de la forma de onda. En la figura por ejemplo, tenemos un ejemplo de señal de 3 voltios de tensión máxima o 6 voltios de tensión pico a pico, si la llave selectora está en la posición 1V/div. Este procedimiento no sólo se aplica a señales alternadas. También las tensiones continuas pueden medirse con el osciloscopio. Una vez centrado el trazo en la pantalla, aplicamos en la entrada vertical la tensión que queremos medir. El alejamiento del trazo en la vertical (para arriba o para abajo) va a depender de la tensión de entrada. Si la señal analizada tiene forma de onda conocida —senoidal, triangular, rectangular—además de los valores de pico resulta fácil obtener otros valores como por ejemplo el valor medio, el valor rms. Del mismo modo si se trata de una señal de audio de forma conocida, también podemos calcular la potencia. En cada una de las posiciones del atenuador vertical, se puede leer directamente la tensión necesaria para desviar el trazo un centímetro, en sentido vertical. Esto nos permite realizar mediciones de tensión sobre la pantalla, tanto de continua como de alterna. En ambos casos, se situará el conmutador de acoplamiento en la posición adecuada. La medida de una tensión alterna se realizará contando los centímetros o cuadros de la retícula que ocupa la señal sobre la pantalla, multiplicándolos por el factor de conversión seleccionado con el conmutador de vertical,

teniendo en cuenta que cuanto mayor sea el espacio ocupado por la señal, sobre la pantalla, más fiable será la medida realizada. Al realizar una medida de tensión continua, o bien su componente dentro de una forma de onda, lo que mediremos será el desplazamiento vertical que experimenta la deflexión a partir de una determinada referencia. Este desplazamiento nos indicará además, la polaridad de la tensión continua medida, según sea hacia la parte superior de la retícula (tensión positiva) o hacia la parte inferior (tensión negativa). Medida de Tiempos con el Osciloscopio

La distancia respecto al tiempo, entre dos puntos determinados, se puede calcular a partir de la distancia física en centímetros existente entre dichos puntos y multiplicándola por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos. En el ejemplo anterior si la llave selectora de intervalo de tiempo estuviera en .01 segundo, el tiempo del ciclo dibujado sería de .1 segundo, es decir, esta sería una onda de periodo igual a .1 segundo. Medida de frecuencia

La frecuencia propia de una señal determinada se puede medir sobre un osciloscopio con arreglo a dos métodos distintos: 1. A partir de la medida de un período de dicha señal según la aplicación del método anterior y empleando la fórmula:

f

=

1

T

2. Mediante la comparación entre una frecuencia de valor conocido y la que deseamos conocer. En este caso el osciloscopio se hace trabajar en régimen X/Y (Deflexión exterior). Aplicando cada una de las señales, a las entradas “X” e “Y” del osciloscopio y en el caso de que exista una relación armónica completa entre ambas, se introduce en la pantalla una de las llamadas “figuras de Lissajous”, a la vista de la cual se puede averiguar el número de veces que una frecuencia contiene a la otra y por lo tanto deducir el valor de la frecuencia desconocida. Medida de fase

El sistema anterior de medida de frecuencia mediante el empleo de las “curvas de Lissajous”, se puede utilizar igualmente para averiguar el desfase en grados existente entre dos señales distintas de la misma frecuencia. Hacemos trabajar el osciloscopio con deflexión horizontal exterior, aplicando a sus entradas horizontal y vertical (X/Y) las dos señales que se desean comparar.

Multimetro y Osciloscopio

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