La realización de medidas de las distintas magnitudes es una de las tareas más importantes dentro del mundo de la electrónica, ya que así somos capaces de controlar los valores de un determinado circuito e incluso podemos llegar a detectar los posibles errores que se produzcan.

Para poder estudiar los fenómenos físicos de cualquier tipo, entre los que se incluyen los electrónicos, es necesario realizar medidas sobre las diferentes magnitudes que intervienen en los procesos.

Los instrumentos de medida y los diferentes procedimientos para realizar dichas medidas son innumerables habiendo multitud de clasificaciones dependiendo del tipo de magnitud que deseemos medir, del tipo de aparato que vayamos a usar, de la forma que éste tenga de realizar la medida, de la forma de presentar el resultado final de dicha medición, etc. De las diversas clasificaciones que se pueden hacer nos vamos a quedar con una y es el tipo de magnitud que se vaya a medir. Así pues, podemos tener voltímetros que miden tensión, amperímetros que miden corriente eléctrica, capacímetros que miden capacidad y muchos que vamos a ir analizando adecuadamente.

Si analizamos el funcionamiento de un aparato de medida podemos ver que éste consta de dos partes. Una de ellas es el traductor que es el encargado de convertir la magnitud eléctrica en otro tipo de magnitud que sea la adecuada para actuar sobre el sistema de medida.

La otra parte es el sistema indicador que va a estar compuesto por una parte fija y otra móvil, siendo esta la que, actuando sobre una escala, va a moverse adecuadamente para indicar la medida que está realizando en cada momento. El fundamento de cualquier aparato de medida es conseguir que la parte móvil del sistema indicador se mueva adecuadamente para cada medida. Esto se suele lograr aplicando a esta parte móvil una fuerza realizada por la magnitud a medir. Esta fuerza va a ser la encargada de mover el indicador, por lo que, si la fuerza es mayor se moverá más y, si es menor, menos, obteniendo así el valor que estamos midiendo en cada momento.

Llamamos amperímetro a cualquier aparato de medida que esté destinado a medir la intensidad de la corriente eléctrica. Normalmente, la escala de medida viene en amperios, que es la unidad de medida de la intensidad eléctrica. En algunos casos puede venir la escala en miliamperios, estos aparatos se utilizan para medir señales muy débiles.

Un amperímetro sirve para medir intensidades de corriente, como ya hemos dicho, para realizar esta medida se conecta en serie con el receptor de corriente y se intercala en el conductor por el cual circula la intensidad de corriente que se ha de medir. Si estamos realizando una medida industrial con valores de intensidad muy elevados no debemos preocuparnos por la corriente que va a circular por el propio amperímetro, pero si queremos medir una intensidad muy pequeña, el valor puede verse muy influenciado por el pequeño consumo de corriente que tienen los amperímetros.

Dependiendo de la exactitud requerida en las medidas, del tipo de corriente que queramos medir (continua o alterna) y del empleo al que se destinen los aparatos, podemos distinguir diferentes sistemas de medida. Los sistemas de medida más importantes son los siguientes: magnetoeléctrico, electromagnético y electrodinámico.

Vamos a ver cómo funciona un amperímetro con sistema de medida "magnetoeléctrico". Para medir la corriente que circula por un circuito tenemos que conectar el amperímetro en serie con la fuente de alimentación y con el receptor de corriente. Así, toda la corriente que circula entre esos dos puntos va a pasar antes por el amperímetro. Estos aparatos tienen una bobina móvil que está fabricada con un hilo muy fino (aproximadamente 0,05 mm de diámetro) y cuyas espiras, por donde va a pasar la corriente que queremos medir, tienen un tamaño muy reducido. Por todo esto, podemos decir que la intensidad de corriente, que va a poder medir un amperímetro cuyo sistema de medida sea magnetoeléctrico, va a estar limitada por las características físicas de los elementos que componen dicho aparato. El valor límite de lo que podemos medir sin temor a introducir errores va a ser alrededor de los 100 miliamperios, luego la escala de medida que vamos a usar no puede ser de amperios sino que debe tratarse de miliamperios. Para aumentar la escala de valores que se puede medir podemos colocar resistencias en derivación, pudiendo llegar a medir amperios (aproximadamente hasta 300 amperios). Las resistencias en derivación pueden venir conectadas directamente en el interior del aparato o podemos conectarlas nosotros externamente.

Este tipo de aparatos se utiliza en la medición de corrientes continuas. Son bastante exactos en sus mediciones. Para medir la corriente alterna con este tipo de amperímetros hay varias posibilidades. Una de ellas consiste en añadirle un rectificador que, al igual que antes, si tiene resistencias en derivación medirá una escala más alta que si no las tiene. Este tipo de amperímetro puede usarse para medir tanto corriente continua como alterna sin más que cambiar un selector de posición.

Otro tipo de amperímetros son los que tienen un sistema de medida electromagnético. Están constituidos por una bobina que tiene pocas espiras pero de gran sección. La potencia que requieren estos aparatos para producir una desviación máxima es de unos 2 vatios. Para que pueda absorberse esta potencia es necesario que sobre los extremos de la bobina haya una caída de tensión suficiente, cuyo valor va a depender del alcance que tenga el amperímetro. El rango de valores que abarca este tipo de amperímetros va desde los 0,5 A a los 300 A. Aquí no podemos usar resistencias en derivación ya que producirían un calentamiento que conllevaría errores en la medida. Se puede medir con ellos tanto la corriente continua como la alterna. Siendo solo válidas las medidas de corriente alterna para frecuencias inferiores a 500 Hz.

Los amperímetros con sistema de medida "electrodinámico" están constituidos por dos bobinas, una fija y una móvil.

Cuando el amperímetro va a realizar medidas pequeñas (hasta 0,5 A) se colocan las dos bobinas, fija y móvil, en serie. Si queremos un alcance mayor, aproximadamente hasta 10 A, tenemos que conectar las bobinas, fija y móvil, en paralelo. En este caso, tenemos que conectar una resistencia en serie con cada una de las bobinas, para evitar que se produzcan desfases entre las intensidades que van a circular por cada bobina. Con este tipo de aparatos podemos medir tanto corriente continua como alterna y podemos ampliar el campo de medida en ambos casos simplemente con aumentar el número de espiras de la bobina móvil, en el caso de la corriente continua, o colocando un transformador de intensidad, en el caso de la corriente alterna.

Voltímetros

Se llama voltímetro a cualquier aparato de medida cuya función sea medir la diferencia de potencial entre dos puntos en un circuito eléctrico. La unidad de medida son los voltios (V) pero, al igual que ocurría con los amperímetros, si las medidas que se van a realizar son muy pequeñas se utilizan los milivoltios (mV) como escala de medida. Para realizar las diferentes medidas tenemos que conectar el voltímetro en paralelo con el receptor de corriente e intercalarlo entre los puntos de los que queremos saber su diferencia de potencial.

Al igual que en los amperímetros vamos a tener diferentes tipos de voltímetros según el tipo de corriente (continua o alterna), la exactitud que precisemos, etc.

Los primeros voltímetros que vamos a analizar son los que tienen un sistema de medida "magnetoeléctrico". Como en todos los voltímetros, para obtener la medida tenemos que conectar el aparato en paralelo con los bornes del elemento que queremos medir. Por esta razón, de toda la corriente que circula por el circuito, sólo una pequeña parte va a atravesar el voltímetro. Así pues, la resistencia interna del voltímetro debe ser elevada. Dicha resistencia va a ser un valor constante. La forma de trabajar de estos voltímetros es como si se tratase de amperímetros pero con una escala en voltios. Tienen una bobina móvil, cuyas espiras son de hilo de cobre y tienen un grosor aproximado de unos 0.05 mm. Según la corriente que circule por la bobina, sabiendo que la resistencia interna va a ser constante, podemos hallar el valor de la diferencia de potencial aplicando la ley de Ohm (V = R x I). Tal y como hemos explicado el funcionamiento no sería del todo exacto, ya que la resistencia interna no es constante debido a que al ser de cobre varía su valor muy fácilmente con los cambios de temperatura. Sin embargo, corregir este problema no es muy difícil, ya que, colocando una resistencia, de un material que no la haga variar con la temperatura, en serie con la bobina vamos a conseguir que el error sea despreciable.

Al igual que en los amperímetros podemos ampliar el campo de medida de un voltímetro. En este caso para conseguir dicha ampliación tenemos que conectar resistencias en serie. Sin ninguna resistencia adicional estos voltímetros pueden medir valores de hasta 0,1 V. Podemos llegar a medir valores de hasta 750 V pero, a partir de los 500 V aproximadamente, debemos colocar las resistencias adicionales fuera del voltímetro para que no se produzcan errores debido al calentamiento. Todo lo dicho hasta ahora se refiere a la medida de tensiones en corriente continua, pero también podemos medir tensiones en corriente alterna introduciendo pequeños cambios. Al igual que los amperímetros, con este mismo tipo de medida la forma más sencilla es añadir un rectificador.

El segundo tipo de voltímetros es el que tiene un sistema de medida "electromagnético".

Está constituido por una bobina fija con numerosas espiras de hilo de cobre muy delgado.

Y tiene incorporada una resistencia adicional para compensar los cambios de temperatura. Debido a la constitución de la bobina, el voltímetro está sometido a muchos errores que deben compensarse poniendo una resistencia adicional de valor muy elevado. Este tipo de aparatos también sirve para medir tensiones de corriente alterna, en cuyo caso los errores se producen cuando las frecuencias son muy altas. Para corregir los posibles errores en el caso de alterna tenemos que poner un arrollamiento antiinductivo de la resistencia adicional o utilizar condensadores colocados en paralelo, con los que se puede llegar a trabajar correctamente hasta para valores de la frecuencia de 1 kHz. El campo de medida de estos voltímetros es de 5 a 750 V.

Otro tipo son los voltímetros cuyo sistema de medida es "electrodinámico". Están compuestos por una bobina fija y otra móvil conectadas en serie y una resistencia compensadora. Las bobinas están constituidas por numerosas espiras de hilo de cobre bastante fino, lo que va a producir una resistencia elevada y, en caso de corriente alterna, problemas con las frecuencias altas. La solución a estos problemas es exactamente igual que en el caso de voltímetros con sistema de medida electromagnético.

Los voltímetros con sistema de medida "electroestático" no son amperímetros con escala de voltios, como en los tres casos anteriores, sino que funcionan directamente con la tensión. Están constituidos por un condensador y se pueden utilizar tanto para medir la tensión de corriente continua como para la de corriente alterna. La desviación de la aguja que va a indicarnos la medida se produce en el sentido en el que aumenta la capacidad. Estos voltímetros se utilizan para tensiones muy altas, comprendiendo su rango de medida desde los 20 V a los

1.000 kV.

Y, en cuanto a las frecuencias, al medir las tensiones de corriente alterna son fiables hasta para valores de 6 MHz. Por estas características este tipo de voltímetros son muy útiles ya que alcanzan valores que los otros voltímetros no podrían llegar a medir nunca.

Los ohmímetros

Se denomina ohmímetro al aparato que es capaz de medir resistencias directamente. Todos estos aparatos están basados en la ley de Ohm, es decir, la resistencia es inversamente proporcional a la intensidad de la corriente que atraviesa un circuito si suponemos la tensión constante. Aplicando este principio podemos cambiar la escala de un amperímetro y graduarla con ohmios.

Los ohmímetros llevan incorporada una batería de tensión constante y, enviando una corriente a través de la resistencia que queremos medir, podemos obtener el valor de ésta. Una de las condiciones fundamentales para que este tipo de aparatos funcionen es que la tensión permanezca constante. Como, normalmente, dicha fuente de tensión es una pila, acaba desgastándose y las medidas ya no serán correctas. Para solucionar este problema se coloca en todos los ohmímetros una resistencia de ajuste a cero, es decir, tenemos una resistencia variable que según va descendiendo el valor de la tensión de la pila varía su valor para compensar. El ajuste a cero puede realizarse desde fuera del aparato, pero llega un momento en que ya no es posible compensar la pérdida y es necesario cambiar la pila. Siempre que vayamos a realizar una medida con un ohmímetro la resistencia que queremos medir no debe estar bajo la influencia de ninguna tensión, por lo tanto, si pertenece a algún circuito, éste debe estar desconectado, ya que, de lo contrario, se falsearía totalmente la medida que fuésemos a realizar. Otra precaución antes de realizar una medida es que siempre debemos ajustar a cero el aparato de medida.

Al igual que los voltímetros y los amperímetros también hay un tipo de ohmímetro con sistema de medida "magnetoeléctrico". Este aparato consta de una bobina, una fuente de alimentación y un sistema de ajuste de cero. Las resistencias a medir pueden colocarse en serie o en paralelo.

El multímetro analógico

Hemos visto cómo un amperímetro es un aparato destinado a medir la intensidad de un circuito, un voltímetro se encarga de medir la diferencia de tensión entre dos puntos y un ohmímetro es capaz de medir el valor que tiene una resistencia. Todos estos aparatos son monofuncionales, es decir, sólo son capaces de medir una magnitud cada uno. Existen varios aparatos multifuncionales, capaces de medir distintas magnitudes según cómo les preparemos y entre ellos se encuentra el multímetro. Los multímetros son aparatos que normalmente están diseñados para medir tres magnitudes: resistencia, intensidad y diferencia de potencial. Aunque hay algunos que vienen también preparados para medir capacidades y otras magnitudes.

Un multímetro es, por lo tanto, un aparato de medida que tiene un selector y según en la posición que se encuentre dicho selector va a actuar como un voltímetro, un amperímetro o un ohmímetro.