Los multímetros analógicos siguen siendo preferidos por muchos por su versatilidad y por proporcionar tipos de indicaciones que los digitales no son tan buenos. Yo mismo utilizo ambos tipos e incluso tengo varios multímetros antiguos, como el de la foto del que no me deshago en absoluto. Sin embargo, para saber utilizarlos y entender bien sus especificaciones es necesario saber bien cómo mide la resistencia que es diferente de las digitales y algunas curiosidades pueden ser interesantes para quienes desean comprar uno nuevo o encontrar uno viejo en su chatarra. En este artículo tratamos eso.
Cómo se miden las resistencias
Para medir una resistencia eléctrica, partimos de su propia definición: la oposición al paso de una corriente eléctrica. A continuación, basta con aplicar una tensión a esta resistencia para que una corriente sea forzada a circular. Por la intensidad de esta corriente, podemos tener una idea de su resistencia.
Si la corriente es intensa es porque la resistencia es baja, y si la corriente es débil, es porque la resistencia es alta. Para medir la resistencia necesitamos entonces, además del instrumento que mide la corriente, que ya tenemos, una fuente de energía (una pila o batería) para establecer la tensión de prueba en el circuito o componente que debe medirse.
El circuito básico de un ohmímetro (que es el nombre del instrumento que mide resistencias anteriormente también llamado óhmetro) se muestra entonces en la figura 2.
Tomemos como ejemplo uno de 100 uA. Para utilizarlo en la medición de resistencias necesitamos, en primer lugar, una fuente de energía, para hacer circular la corriente en el dispositivo o circuito que se va a probar. Una pila común de 1,5 V sirve perfectamente para este propósito.
Tenga en cuenta que, en las otras medidas, no necesitamos una fuente de energía (pila o batería), porque en el propio circuito analizado tenemos disponible para la prueba una tensión o corriente, lo que no ocurre con la medición de resistencias: en ella, el circuito debe estar apagado y la corriente para la prueba debe ser suministrada por el propio instrumento.
Nota: es por esta razón que para medir tensiones y corrientes el circuito analizado debe estar encendido, pero para medir resistencias debe ser proporcionado una tensión por el propio instrumento. Por lo tanto, el circuito o componente analizado debe estar apagado para que una posible corriente del mismo no interfiera en la medida.
Teniendo en cuenta que la tensión disponible es de 1,5 V y que la corriente es de 100 uA, también tenemos que considerar la resistencia del instrumento de 1.000 ohms. ¿Qué resistencia necesitaremos conectar en serie con el instrumento para medir las resistencias externas si superamos el final de la escala?La figura 3 muestra lo que tenemos que hacer:
En este caso:
R = ?
V = 1,5 V
I = 0,0001 A
Aplicando la Ley de Ohm:
R = V/I
R = 1,5/0,0001
R = 15 000 ohms
Como el instrumento ya entra con 1 000 ohms, conectamos en serie con el instrumento un resistor de 14 000 ohms (de hecho, como veremos, será interesante poder configurar este resistor para compensar las variaciones de tensión de la pila, por lo que, como veremos, en la práctica podemos utilizar un trimpot.
Cuando la resistencia que conectamos en serie con este circuito sea cero, la corriente será de 100 uA. El fondo de escala del instrumento corresponde, por lo tanto, a 0 ohms.Si ahora conectamos en serie un resistor de exactamente 15 000 ohms, es decir, esta es la resistencia que vamos a medir externamente, como se muestra en la figura 4, ¿qué ocurre?
La resistencia total del circuito, en estas condiciones, se duplicará y, en consecuencia, la corriente circulante se reducirá a la mitad. De esta manera, el instrumento tendrá su puntero desplazándose hasta la mitad de la escala, como se muestra en la figura 5.
Tenga en cuenta que cuanto mayor sea la resistencia que conectamos en serie, menor será la corriente y menor será la deflexión. Por lo tanto, en esta escala, las resistencias aumentan de derecha a izquierda y en los extremos tenemos cero e infinito, como se muestra en la figura 6.
Lo que cambia en los multímetros, cuando cambiamos de escala, es el valor que tenemos en el medio y que es el punto donde tenemos mayor comodidad para una lectura. Elegimos la escala para tener una medida más cómoda y, por lo tanto, más precisa.
Curiosidad: vea que el punto en el que tenemos la mitad de la escala corresponde precisamente a la resistencia que el multímetro presenta en las condiciones de medición y es su sensibilidad: así, mirando la escala de resistencias del multímetro, el valor central corresponde a su sensibilidad: 15 000 ohms por volt. Vea entonces que, para utilizar el multímetro, basta con conectar sus puntas en el circuito en el que queremos medir la resistencia.
Ocurre, sin embargo, que con el tiempo, la tensión en la pila tiende a caer, y con ello afectar la medida, ya que depende de esta tensión. Para compensar este efecto, en lugar de utilizar un resistor fija en serie con el instrumento es preferible tener un trimpot. Valores entre 22k y 47k se pueden utilizar en nuestro caso para tener algo alrededor de 14k para para la configuración en cero.
Este trimpot permite configurar la lectura antes de cada medición para tener la indicación de cero de resistencia cuando las puntas de prueba se unen, como se muestra en la figura 7.
Esta configuración se denomina configuración de nulo o configuración de cero (Cero Adj del inglés) y debe hacerse antes de cualquier medida de resistencia.
Si actuando sobre el trimpot de Cero Adj no es posible colocar el puntero en el cero de la escala, con las puntas de pruebas unidas, esto es una señal de que la pila interna del multímetro está débil y necesita ser reemplazada. En la figura 8 tenemos el montaje de un simple medidor de resistencias.
Para utilizar el ohmímetro que analizamos es sencillo.
Cuando una punta de prueba se apoya en la otra, lo que corresponde a una resistencia nula (0 ohms), configuramos el trimpot para que la corriente circulante (indicada por el instrumento) sea máxima, es decir, la corriente de fondo de escala. La separación de las puntas de prueba da como resultado una resistencia infinita, sin circulación de corriente. La corriente es cero.
Tenemos entonces para los valores intermedios de resistencias una escala completa que va del 0 al infinito (∞), pero dispuesta al revés, con el cero a la derecha y el infinito a la izquierda, como se muestra en la figura 9.
Observe que los valores de las resistencias medidas están "más juntos" en la parte alta de la escala, que es entonces donde obtenemos una menor precisión de lectura. Para leer una resistencia con precisión es interesante entonces que su valor caiga en una banda que va del medio a la derecha.
Podemos obtener lecturas más cómodas para las resistencias, si podemos elegir la banda de valores leídos para que la medición caiga en la región indicada. Esto se puede hacer, de la misma manera que en el caso de las corrientes y tensiones, agregando componentes para obtener varias escalas de resistencias.
Observe que las escalas de resistencia continúan de 0 a infinito, cambiando solo el valor de la resistencia que cae en el medio de la escala. Hacemos el cambio de las escalas de resistencia, agregando una derivación en paralelo con el instrumento indicador, como se muestra en la figura 10.
Si se coloca en el circuito un shunt que multiplica el alcance del instrumento por 10, de modo que en el ejemplo pase de 0-1 mA a 0-10 mA, ya tendremos otras condiciones para la medición de resistencias.
Tenga en cuenta que para una tensión de energía de 1,5 V (que se mantiene), la resistencia total del instrumento pasará a ser:
R = 1,5/0,01
R = 150 ohms
Al unir las puntas de prueba, la corriente de fondo de escala se obtendrá con una resistencia total de 150 ohms.
El centro de la escala también se obtendrá cuando tengamos el doble de esta resistencia, lo que significa ahora una resistencia total de 300 ohms, o 150 ohms más entre las puntas de prueba. En la nueva escala, el nuevo centro será de 150 ohms y el punto de 1/10 de la desviación también se dividirá por 10, es decir, corresponderá a 1350 ohms. Con otra multiplicación de corriente podemos llegar a un medio de escala de 15 ohms, pero esto no es conveniente, porque la corriente que se utilizará en la prueba, será elevada, pudiendo sobrecargar el circuito que se está probando, así como provocar el desgaste rápido de la pila.
¿Y si queremos tener escalas de resistencia más altas?
Una forma es aumentar la tensión con la que funciona el circuito. Si utilizamos 15 V, en lugar de 1,5 V, tendremos una nueva escala básica de:
R = 15/0,001
R = 15 000 ohms
Para media escala, el valor será de 30 000 ohms, lo que corresponde a una resistencia medida (externa) de 15 000 ohms. Algunos multímetros analógicos que tienen instrumentos muy sensibles tienen escalas con centros de hasta 500 000 ohms, utilizando dos baterías: una de 1,5 V para medir resistencias bajas y medias y una batería de 15 V para altas resistencias.
El gran problema de estos instrumentos, que ya no son comunes en nuestros días, es que la batería de 15 V ya no se puede encontrar fácilmente en el mercado de componentes. La combinación de las escalas en un solo instrumento también se puede hacer mediante llaves o cambiando los encajes de las puntas de las sonda. En la figura 11 tenemos un ejemplo de sistema para el intercambio de escalas para la medición de resistencias.
En la figura 12 tenemos una escala con centro de 5k ohms y centro de 50k, como en el ejemplo dado.
Observación: Escalas lineales
Con la utilización de circuitos electrónicos adecuados es posible tener una escala lineal de resistencias para un multímetro. Esto ocurre en los llamados instrumentos electrónicos y digitales que convierten directamente un valor de resistencia en una tensión o corriente.
