Los instrumentos de medida tienen ciertas características que los identifican y diferencian de otros. Estas características se conocen como especificaciones, y no son más que una descripción detallada que entrega el fabricante del instrumento acerca de las diferentes propiedades que este presenta.
La interpretación de especificaciones es el análisis que se puede hacer de todos estos datos que el fabricante entrega acerca del instrumento, que incluye todos los parámetros que identifican al instrumento y sus condiciones de respuesta bajo distintas condiciones ambientales y de lectura.
A continuación se explican algunas de las especificaciones que entrega un fabricante al momento de la compra de un instrumento de medida.
- Rango: es el conjunto de valores que puede tomar la magnitud medida para los que el error del instrumento estará dentro de los limites especificados.
- Fondo de escala: es el máximo valor de lectura en la escala que se esta utilizando.
- Factor de escala: es la relación entre el rango elegido y el número de divisiones que presenta dicho rango. Esta característica es utilizada sobretodo en instrumentos de medida analógicos.
Factor de escala=Rango/Numero de divisiones
- Precisión: es la característica que tiene el instrumento de entregar el mismo valor al realizar distintas mediciones, en periodos de tiempo cortos, bajo las mismas condiciones. Por otro lado puede verse como la diferencia entre el valor obtenido en la lectura y el valor real, o sea como un error:Error(%)= (Valor indicado - Valor verdadero)/(Valor verdadero)En los instrumentos de medida este valor se expresa como un porcentaje del valor medido acompañado de unos dígitos fijos de error: (+- %Valor de la medida +- Numero de dígitos). Aunque en algunas ocasiones se indica utilizando solo el porcentaje de error o solo el numero de dígitos fijos de error.
- Estabilidad: es el periodo de tiempo para el cual se garantiza que el instrumento mantendrá sus lecturas dentro de las especificaciones establecidas. Es necesario realizar periódicamente una comparación del instrumento con otro de mayor estabilidad, y precisión, con el fin de ajustar el instrumento a sus valores indicados por las especificaciones.
- Resolución: la resolución es el mínimo valor de lectura que puede identificar el instrumento en la escala que se este utilizando. En otras palabras, es el menor cambio en la variable de entrada que puede detectar e indicar el instrumento.
- Impedancia de entrada: para lograr realizar una medición de una magnitud el instrumento debe afectarla de cierta manera con el fin de cuantificarla. De la impedancia de entrada depende que el instrumento realice la medición afectando en mayor o menor medida la magnitud que se quiere medir. Entre más grande sea la impedancia de entrada del instrumento, afectara en menor medida la magnitud que se quiere medir.
En los instrumentos analógicos la impedancia de entrada depende del rango en el que se esta trabajando:Rv=Resistencia especifica(Kohm/V)*Rango(V)En el caso de los instrumentos digitales, la impedancia de entrada tiene un valor fijo y es independiente del rango de medida en el que se trabaje.
Los multimetros, o polímetros, son instrumentos eléctricos de medida que permiten medir de manera directa magnitudes eléctricas como corriente, voltaje, resistencia, potencia, capacitancia, entre otras. Estos dispositivos dentro de sus especificaciones presentan algunas otras caracteristicas distintas a las mencionadas anteriormente, que se explican a continuación:
MÁXIMOS VALORES DE VOLTAJES Y CORRIENTES ADMISIBLES
Los multimetros, al igual que cualquier dispositivo de medida, tiene unos valores limites o máximos que puede soportar en sus terminales. Estos valores son los máximos que se pueden aplicar a las terminales del multimetro, aun cuando el display pueda visualizar un valor más grande.
El máximo valor pico es el valor máximo de voltaje que puede soportar el multimetro al trabajar en corriente directa; en corriente alterna el valor máximo de voltaje que puede soportar el multimetro hace referencia al máximo voltaje eficaz, aunque se debe tener en cuenta también el máximo voltaje pico de la señal, pues aún cuando el voltaje eficaz sea menor al voltaje máximo que puede soportar el multimetro, si el voltaje pico es mayor podrían presentarse daños al dispositivo.
CONDICIONES AMBIENTALES DE USO
Son las condiciones de temperatura, humedad y polvo en las que el dispositivo puede ser usado y funciona de forma correcta dentro de las especificaciones indicadas. Algunas de estas caracteristicas se especifican para el momento de operación o utilización del instrumento y para el momento de su almacenaje, como es el caso de la temperatura y de la humedad, esta ultima expresada como un porcentaje de la humedad ambiente.
Un caso especial son los instrumentos que tienen piezas móviles, en los cuales se indica la posición adecuada para su correcto almacenamiento pues de este depende que funcionamiento sea adecuado a través del tiempo; cosa que no ocurre en los instrumentos digitales ya que realizan la medición utilizando elementos electrónicos en vez de piezas móviles
VISUALIZACIÓN
Un aspecto muy importante que se debe tener en cuenta en los multimetros es la visualización del valor medido, que se realiza a través de una serie de dígitos representados en displays de siete segmentos que pueden ser o de cristal liquido; de acuerdo a los segmentos excitados (encendidos) sera el numero visualizado que representa el valor de la magnitud medida.
Normalmente los multimetros tienen entre 3 y 5 dígitos. Una mayor cantidad de dígitos implica una mayor resolución del instrumento, y en consecuencia una mayor precisión, pero a la vez implica mayor decodificación de la información y una mayor implementación de conexiones eléctricas para la conexión de los contadores necesarios.
Una forma de lograr ampliar la resolución sin tener que recurrir a un mayor costo en circuiteria es agregar un dígito que solo pueda ser uno (1) o cero (0). El uno se representa por medio de dos segmentos verticales, lo cual no hace necesaria una gran circuiteria, y al estar encendido permite duplicar la resolución del multimetro. Este dígito se conoce comúnmente como "medio dígito".
La imagen que se muestra a continuación muestra un tipo de display utilizado comúnmente en los multimetros:
Se observa la posición del medio dígito y de los demás dígitos utilizados para visualizar el valor de la medición realizada.
ERROR EN LAS MEDICIONES
Ningún dispositivo utilizado para realizar mediciones entrega un valor igual al verdadero, siempre existe cierta cantidad de error presente en la medida. El error, que es la diferencia entre el valor real y el valor medido, puede aparecer producto de mal uso del instrumento, por desgaste o por razones desconocidas.
Los fabricantes de multimetros dentro de las especificaciones del instrumento entregan por medio de relaciones matemáticas la manera de calcular el error presente al realizar una medición, asumiendo condiciones normales de uso. Este error que se calcula depende del valor de la magnitud que se quiere medir, el rango en el que este el multimetro y del numero de cuentas de su display.
En algunos multimetros, y en otros instrumentos, la exactitud en las mediciones depende de la temperatura a la que se este trabajando, y en este caso el fabricante entrega otra formula para calcular el error de la medición en función de la temperatura cuando se trabaja por fuera de un rango de temperaturas determinado, conocida como ecuación de exactitud para coeficiente térmico (CT).
La ecuación E1 permite calcular el error cuando se trabaja dentro del rango de temperaturas permitido, y la ecuación E2 (ecuación de exactitud para coeficiente térmico) permite calcular el error cuando se trabaja por fuera del rango de temperatura permitido y depende del numero de grados centígrados por fuera del rango especificado de temperatura (n°C). Cando se realizan mediciones por fuera del rango de temperaturas especificado para el instrumento, el error final es el que se muestra en la ecuación EF, que resulta al sumarle al error nominal del instrumento el error producido por la temperatura.
IMPEDANCIA DE LAS PUNTAS DE PRUEBA
Las puntas de prueba son las que permiten realizar la conexión física entre la fuente de la señal que se quiere medir y el instrumento de medición.
Al ser el "puente" entre la señal que se quiere medir y el instrumento de medición de ellas depende en gran medida que la medición sea lo más precisa posible y por esta razón se hace necesario que las puntas de prueba no afecten la señal antes de que llegue al instrumento para poder ser medida. Para que la señal que se quiere medir no se vea afectada por las puntas de prueba, estas deben tener una alta impedancia de entrada, de esta manera se garantiza que la señal llegue al instrumento de medición sin tener perdidas, o que si las tiene sean mínimas.
En el caso de los osciloscopios las puntas de prueba son cables coaxiales que se usan para transmitir la señal desde el extremo de la punta hasta el osciloscopio, y presentan una configuración que permite atenuar la señal cuando se trabajan con amplitudes altas.
El circuito RC, que permite atenuar la señal que se quiere visualizar en el osciloscopio, tiene una impedancia equivalente, Zeq, que varia con la frecuencia de la señal que circule a través de el, debido al comportamiento de la impedancia del capacitor con respecto a la frecuencia:
Como se observa en la ecuación, la impedancia equivalente disminuye a medida que aumenta la frecuencia de la señal, por eso es importante que la resistencia R sea lo suficientemente grande para que la impedancia equivalente no se vea afectada por el aumento de la frecuencia de la señal de entrada.
ERROR EN LAS MEDICIONES
Ningún dispositivo utilizado para realizar mediciones entrega un valor igual al verdadero, siempre existe cierta cantidad de error presente en la medida. El error, que es la diferencia entre el valor real y el valor medido, puede aparecer producto de mal uso del instrumento, por desgaste o por razones desconocidas.
Los fabricantes de multimetros dentro de las especificaciones del instrumento entregan por medio de relaciones matemáticas la manera de calcular el error presente al realizar una medición, asumiendo condiciones normales de uso. Este error que se calcula depende del valor de la magnitud que se quiere medir, el rango en el que este el multimetro y del numero de cuentas de su display.
En algunos multimetros, y en otros instrumentos, la exactitud en las mediciones depende de la temperatura a la que se este trabajando, y en este caso el fabricante entrega otra formula para calcular el error de la medición en función de la temperatura cuando se trabaja por fuera de un rango de temperaturas determinado, conocida como ecuación de exactitud para coeficiente térmico (CT).
IMPEDANCIA DE LAS PUNTAS DE PRUEBA
Las puntas de prueba son las que permiten realizar la conexión física entre la fuente de la señal que se quiere medir y el instrumento de medición.
Al ser el "puente" entre la señal que se quiere medir y el instrumento de medición de ellas depende en gran medida que la medición sea lo más precisa posible y por esta razón se hace necesario que las puntas de prueba no afecten la señal antes de que llegue al instrumento para poder ser medida. Para que la señal que se quiere medir no se vea afectada por las puntas de prueba, estas deben tener una alta impedancia de entrada, de esta manera se garantiza que la señal llegue al instrumento de medición sin tener perdidas, o que si las tiene sean mínimas.
En el caso de los osciloscopios las puntas de prueba son cables coaxiales que se usan para transmitir la señal desde el extremo de la punta hasta el osciloscopio, y presentan una configuración que permite atenuar la señal cuando se trabajan con amplitudes altas.
El circuito RC, que permite atenuar la señal que se quiere visualizar en el osciloscopio, tiene una impedancia equivalente, Zeq, que varia con la frecuencia de la señal que circule a través de el, debido al comportamiento de la impedancia del capacitor con respecto a la frecuencia:
Como se observa en la ecuación, la impedancia equivalente disminuye a medida que aumenta la frecuencia de la señal, por eso es importante que la resistencia R sea lo suficientemente grande para que la impedancia equivalente no se vea afectada por el aumento de la frecuencia de la señal de entrada.
